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Recupero di NMP:
Monitorare continuamente il contenuto d’acqua nel processo

LiquiSonic® I sensori a ultrasuoni determinano il contenuto d’acqua nella miscela NMP/acqua direttamente nella tubazione o nella colonna, in linea e senza campionamento.

Che si tratti di condensa, della colonna di distillazione o del prodotto di recupero trattato: il valore di misura è disponibile in modo continuo, anche se nel processo si verificano occasionalmente bolle di gas.

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Continuamente invece che a campione

Un valore aggiornato del contenuto d’acqua ogni secondo invece di un campione per turno

Senza parti soggette a usura

Nessuna parte mobile, nessuna guarnizione, nessuna finestra ottica da pulire

Bolle di gas sotto controllo

Rileva fino a un certo punto le bolle di gas nella condensa come segnale aggiuntivo

Disponibile per aree Ex

Versioni disponibili per componenti d’impianto in aree a rischio di esplosione

Il contenuto d’acqua in una miscela NMP/acqua può essere misurato con un LiquiSonic® sensore a ultrasuoni direttamente nella tubazione o nella colonna, senza dover prelevare un campione. Il sensore determina la velocità del suono nel liquido con compensazione della temperatura; poiché questa è in relazione fissa con il rapporto tra acqua e N‑metil‑2‑pirrolidone (NMP), ne deriva continuamente l’attuale contenuto d’acqua. Il metodo è adatto per flussi di condensa, distillazione e recupero nel processo di NMP recovery degli impianti di produzione di catodi e fornisce un nuovo valore di misura ogni secondo, indipendentemente da torbidità, colore o conducibilità del mezzo.

Dove il controllo diventa difficile nella pratica

L’N‑metil‑2‑pirrolidone (NMP) dissolve in modo affidabile il legante PVDF nello slurry di catodo e può essere rimosso nuovamente durante l’essiccazione senza lasciare residui. Per questo motivo è il solvente preferito in molti processi di rivestimento nella produzione di catodi. Durante l’essiccazione del foglio rivestito, l’NMP evapora e viene trasportato via con l’aria di scarico del forno. Poiché l’NMP è costoso e i limiti delle emissioni nell’aria di scarico per i vapori di solvente sono severi, negli impianti di recovery viene condensato dall’aria di scarico, separato dall’acqua condensata insieme ad esso e reimmesso nella produzione dello slurry. La quantità di NMP presente in un dato momento nella condensa, nella colonna di distillazione e nel prodotto trattato determina la resa, il consumo energetico e la qualità dei successivi lotti di slurry.

Sfide tipiche

  • Rapporti NMP/acqua variabili nella condensa a seconda del carico del forno
  • La colonna di distillazione deve essere continuamente adattata all’alimentazione variabile
  • L’umidità residua nell’NMP trattato influenza il lotto successivo di slurry
  • Fasi di avviamento e arresto con composizione fortemente variabile
  • Occasionali bolle di gas dovute all’ebollizione o al funzionamento sotto vuoto della colonna

Conseguenze di un monitoraggio insufficiente

  • Distillazione fuori controllo, maggiore consumo energetico
  • Un NMP troppo umido porta a una viscosità dello slurry incoerente
  • Consumo inutile di NMP fresco in caso di basso tasso di recupero
  • Reazione ritardata, poiché i risultati di laboratorio arrivano solo successivamente
  • Fermi non pianificati durante la regolazione della colonna

Perché i metodi comuni falliscono

  • Campione di laboratorio con gascromatografia o titolazione: significativo, ma con ore di ritardo
  • La titolazione Karl Fischer determina con precisione il contenuto d’acqua, ma solo come campione di laboratorio, non in continuo nel processo
  • I rifrattometri reagiscono in modo sensibile a contaminazione e variazioni di temperatura
  • La sola misura della densità non fornisce un’indicazione univoca del contenuto d’acqua per NMP/acqua
  • La conducibilità dice poco sul contenuto d’acqua, poiché l’NMP stesso è scarsamente conduttivo

Ecco come misura LiquiSonic® il contenuto d’acqua in NMP in linea

Il sensore è installato direttamente nel processo, nel flusso di condensa, nella colonna o nella linea di ricircolo e determina il tempo di transito di un segnale ultrasonoro attraverso il liquido. Dal tempo di transito e dal percorso di misura noto si ricava la velocità del suono e da questa, con compensazione della temperatura, il contenuto d’acqua nella miscela NMP/acqua.

Indipendente da colore, torbidità e conducibilità
La velocità del suono è una proprietà fisica della miscela, non una grandezza ottica o elettrica indiretta che potrebbe essere falsata da scolorimenti nella condensa.

Compensazione della temperatura integrata
Ogni sensore misura con elevata precisione anche la temperatura di processo e ne compensa direttamente l’influenza: un aspetto importante in presenza di punti di funzionamento variabili della colonna.

Bolle di gas riconoscibili fino a un certo punto
Bolle di gas occasionali, ad esempio dovute all’ebollizione o al funzionamento sotto vuoto, modificano la forma del segnale ricevuto. Il sensore lo emette come segnale aggiuntivo; in presenza di una quota di gas molto elevata anche questo metodo raggiunge i propri limiti.

Calibrabile su componenti secondari
Se ulteriori sostanze disciolte nella miscela, ad esempio piccoli residui di legante, rimangono entro limiti noti e ristretti, la calibrazione può essere adattata di conseguenza.

Così si presenta la misura durante il funzionamento

Il LiquiSonic® controller mostra il valore di misura attuale direttamente sul processo, senza passare da un sistema di controllo.

Contenuto d’acqua in chiaro
Il valore principale è visualizzato al centro in modo grande e ben leggibile, inclusa l’unità di misura.

Intervallo consentito a colpo d’occhio
Le barre sul lato sinistro mostrano se il valore rientra nei limiti stabiliti per il relativo punto del processo.

Allarme verso l’esterno
Se il contenuto d’acqua esce dall’intervallo consentito, il segnale può essere inviato direttamente a un’uscita digitale o al sistema di controllo.

Come funziona la misura nel processo di NMP recovery

Misura del tempo di transito a ultrasuoni

Trasmettitore e ricevitore sono posizionati a distanza fissa nella testa del sensore. Dal tempo di transito del segnale si ricava la velocità del suono

Bolle di gas come variabile di disturbo

Le bolle di gas modificano non solo la velocità del suono, ma l'intera forma del segnale ricevuto. Il sensore lo valuta e lo emette come segnale aggiuntivo: ciò consente di riconoscere in una certa misura la presenza di bolle di gas nella condensa o nella colonna, indipendentemente dall'effettiva misurazione del contenuto d'acqua.

Beneficio economico

Meno solvente fresco

✔ - Visualizzazione continua delle prestazioni di separazione della colonna

✔ - Minore perdita di NMP a causa dell'umidità residua nelle acque reflue

✔ - Cifre chiave comprensibili per il tasso di recupero

Qualità del liquame più stabile

✔ - Umidità residua definita nell'NMP recuperato

✔ - Meno variazioni di lotto nel rivestimento successivo

✔ - Segnale anticipato quando la lavorazione viene posticipata

Meno fatica in laboratorio

✔ - Meno campioni manuali e analisi GC nelle operazioni quotidiane

✔ - Valori aggiornati al secondo invece di attendere i risultati di laboratorio

✔ - Capacità del laboratorio libera per misurazioni di rilascio e casi speciali

Aggiustamenti individuali

Opzioni di installazione

  • Lunghezze del sensore da 92 mm a 3.000 mm
  • Connessioni per pipeline, colonna o bypass
  • Adattatore per sezioni di cavo piccole e grandi
  • Versioni disponibili per l'uso in aree pericolose

Opzioni materiali
NMP e acqua non pongono requisiti speciali per l'acciaio inossidabile standard. Per sostanze di accompagnamento più aggressive o residui abrasivi sono disponibili Hastelloy e rivestimenti come PFA, ETFE o Halar.

Miscele con componenti associati
Se altre sostanze disciolte o trascinate nella miscela rimangono entro limiti ristretti noti, la calibrazione del sensore può essere adattata di conseguenza senza che diventi un secondo compito di misurazione indipendente.

OEM e design speciali
Anche per quantità minori realizziamo progetti, collegamenti e interfacce specifici per il cliente per i sistemi di recupero e i relativi fornitori di componenti. Parlacene con noi.

Panoramica rapida

I campi di misura, la precisione, i livelli di temperatura e pressione nonché i materiali dipendono dal design e dall'applicazione. Progettiamo il sensore insieme a voi ed eventualmente con il produttore del sistema del vostro recuperatore e forniamo valori affidabili per il vostro processo.

  • Principio di misurazione: Ultrasonico, compensato in temperatura, in linea
  • Variabili misurate: Contenuto di acqua in NMP, temperatura, rilevamento di disturbi (ad es. bolle di gas)
  • Installazione: Tubazione, colonna/pozzetto o bypass, lunghezza del sensore e connessione al processo in base all'applicazione
  • Interfacce: Uscite analogiche, uscite digitali per allarmi, Modbus, Profibus, Profinet, Ethernet/IP
  • Manutenzione: Calibrazione di fabbrica una tantum, esente da manutenzione

Esempi pratici e casi d’uso

Monitoraggio del condensato e della colonna

Monitoraggio continuo del contenuto d’acqua nell’alimentazione alla distillazione, come base per un funzionamento stabile della colonna.

Approvazione dell’NMP recuperato

Verifica dell’umidità residua nel solvente trattato prima che venga reimmesso nella miscela di slurry.

Messa in servizio di nuove Recovery-Units

Gli EPC e i gestori degli impianti ottengono subito, durante l’avviamento di nuovi impianti di recupero, una panoramica affidabile delle prestazioni di separazione.

35 anni di esperienza nella misura in linea della concentrazione

Dal 1990 SensoTech sviluppa tecnologie di misura per liquidi nell’industria di processo. I nostri sistemi sono impiegati in tutto il mondo in condizioni impegnative, dalla chimica al settore farmaceutico fino alla produzione di batterie.

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Domande frequenti

Come posso accorgermi che il nostro recupero dell’NMP non funziona più in modo ottimale?

Spesso solo tardi: la colonna separa ancora, ma con un maggiore consumo energetico, oppure l’NMP recuperato è più umido del previsto, cosa che si nota solo nel lotto di slurry successivo. Una misurazione continua nel condensato e all’uscita della colonna mostra tali variazioni quando c’è ancora tempo per effettuare regolazioni.

Che cosa distingue la misura a ultrasuoni dalla gascromatografia o dalla titolazione?

L'analisi GC e la titolazione forniscono valori individuali precisi in laboratorio, ma con un ritardo di ore. LiquiSonic® misura direttamente nel processo e fornisce un nuovo valore ogni secondo, senza campionamento, come integrazione continua e non in sostituzione di controlli di laboratorio occasionali.

Qual è la relazione tra la velocità del suono e il contenuto d’acqua nell’NMP?

La velocità del suono nella miscela NMP/acqua varia con la sua composizione. Dalla misurazione della velocità del suono compensata in temperatura è quindi possibile determinare in modo univoco il contenuto d’acqua nell’NMP.

Una misurazione della densità o della conducibilità non è sufficiente?

Entrambe le grandezze dipendono anche dalla composizione, ma reagiscono sensibilmente ad altri fattori: la densità, ad esempio, alle bolle di gas; la conducibilità quasi per nulla al contenuto d’acqua, poiché l’NMP stesso è praticamente non conduttivo. La velocità del suono fornisce invece una base più robusta.

Il sensore rileva anche bolle di gas nel condensato o nella colonna?

Sì, fino a un certo punto. Le bolle di gas modificano la forma del segnale a ultrasuoni ricevuto e il sensore lo valuta come segnale aggiuntivo. Tuttavia, con una quota di gas molto elevata nel mezzo, anche questo metodo raggiunge i propri limiti.

La misurazione funziona anche se la miscela contiene altri componenti?

Sì, purché la loro percentuale rimanga entro limiti noti e ristretti. In tal caso adattiamo la calibrazione alla sua miscela specifica, ad esempio quando sono presenti piccole quantità di residui di legante o prodotti di degradazione.

La soluzione è disponibile anche per l’impiego in aree Ex?

Sì. Per le parti d’impianto con requisiti di protezione contro le esplosioni offriamo versioni del sensore con certificazione adeguata, che coprono i requisiti usuali degli impianti di recupero.

Quanto rapidamente è disponibile un valore di misura?

In tempo reale, con un nuovo valore al secondo. Ciò è sufficiente per rilevare deviazioni nel condensato, nella colonna o nel flusso di prodotto quando c’è ancora tempo per intervenire.

Il sensore si adatta alla nostra tubazione o colonna?

Di norma sì. Sono disponibili comuni attacchi di processo e flange, lunghezze di installazione da 92 mm a 3.000 mm, nonché adattatori per sezioni piccole e grandi. Per casi speciali realizziamo soluzioni secondo le sue esigenze.

Quale manutenzione è necessaria?

Nessuna durante il funzionamento. Non ci sono parti mobili, guarnizioni né una finestra ottica che potrebbe sporcarsi. Di norma non è necessaria una ricalibrazione.

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