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Recuperação de NMP:
Monitorar continuamente o teor de água no processo

LiquiSonic® Sensores ultrassônicos determinam o teor de água na mistura NMP/água diretamente na tubulação ou na coluna, em linha e sem coleta de amostras.

Seja no condensado, na coluna de destilação ou no produto de recuperação tratado: o valor medido está disponível continuamente, mesmo quando ocorrem bolhas de gás esporádicas no processo.

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Contínuo em vez de pontual

Um valor atualizado do teor de água por segundo em vez de uma amostra por turno

Sem peças de desgaste

Sem peças móveis, sem vedações, sem janela óptica para limpeza

Bolhas de gás sob controle

Detecta bolhas de gás no condensado até certo ponto como sinal adicional

Disponível para áreas Ex

Versões disponíveis para partes da instalação com risco de explosão

O teor de água em uma mistura NMP/água pode ser medido com um LiquiSonic® sensor ultrassônico diretamente na tubulação ou na coluna, sem necessidade de coletar uma amostra. O sensor determina a velocidade do som no líquido com compensação de temperatura; como ela está diretamente relacionada à proporção entre água e N‑metil‑2‑pirrolidona (NMP), disso resulta continuamente o teor de água atual. O método é adequado para correntes de condensado, destilação e recuperação na recuperação de NMP em instalações de fabricação de cátodos e fornece um novo valor medido a cada segundo, independentemente da turbidez, cor ou condutividade do meio.

Onde o controle se torna difícil na prática

A N‑metil‑2‑pirrolidona (NMP) dissolve de forma confiável o aglutinante PVDF na slurry de cátodo e pode ser removida novamente sem deixar resíduos durante a secagem. Por isso, é o solvente de escolha em muitos processos de revestimento na fabricação de cátodos. Durante a secagem da folha revestida, o NMP evapora e é removido com o ar de exaustão do forno. Como o NMP é caro e os limites de emissões de vapores de solventes no ar de exaustão são rigorosos, ele é condensado do ar de exaustão em sistemas de recuperação, separado da água condensada junto e devolvido à produção da slurry. A quantidade de NMP presente em cada momento no condensado, na coluna de destilação e no produto tratado determina o rendimento, o consumo de energia e a qualidade dos próximos lotes de slurry.

Desafios típicos

  • Relações NMP/água variáveis no condensado conforme a carga do forno
  • A coluna de destilação deve ser continuamente ajustada à alimentação variável
  • A umidade residual no NMP tratado influencia o próximo lote de slurry
  • Fases de partida e parada com composição fortemente variável
  • Bolhas de gás esporádicas devido à ebulição ou operação a vácuo da coluna

Consequências de um monitoramento insuficiente

  • Destilação fora de ajuste, maior consumo de energia
  • NMP com excesso de umidade leva a uma viscosidade inconsistente da slurry
  • Consumo desnecessário de NMP novo com baixa taxa de recuperação
  • Reação atrasada, pois os resultados do laboratório só ficam disponíveis depois
  • Paradas não planejadas ao reajustar a coluna

Por que os métodos usuais falham

  • Amostra de laboratório com cromatografia gasosa ou titulação: informativa, mas com atraso de horas
  • A titulação Karl Fischer determina com precisão o teor de água, mas apenas como amostra de laboratório, não continuamente no processo
  • Refratômetros reagem de forma sensível à contaminação e às variações de temperatura
  • A medição de densidade sozinha não fornece uma indicação clara do teor de água em NMP/água
  • A condutividade diz pouco sobre o teor de água, pois o próprio NMP é pouco condutivo

Como o LiquiSonic mede® o teor de água em NMP em linha

O sensor fica diretamente no processo, na corrente de condensado, na coluna ou na linha de retorno, e determina o tempo de trânsito de um sinal ultrassônico através do líquido. A partir do tempo de trânsito e do percurso de medição conhecido, obtém-se a velocidade do som e, a partir dela, com compensação de temperatura, o teor de água na mistura NMP/água.

Independente de cor, turbidez e condutividade
A velocidade do som é uma propriedade física da mistura, não uma variável óptica ou elétrica substituta que possa ser distorcida por descoloração no condensado.

Compensação de temperatura integrada
Cada sensor mede a temperatura do processo com alta precisão e compensa diretamente sua influência — importante em pontos de operação variáveis da coluna.

Bolhas de gás detectáveis até certo ponto
Bolhas de gás esporádicas, por exemplo devido à ebulição ou operação a vácuo, alteram a forma do sinal recebido. O sensor emite isso como um sinal adicional; com um teor de gás muito elevado, este método também atinge seus limites.

Calibrável para componentes acompanhantes
Se outros materiais dissolvidos permanecerem na mistura, como pequenos resíduos de aglutinante, dentro de limites conhecidos e estreitos, a calibração pode ser ajustada a isso.

Assim a medição se apresenta na operação em curso

O LiquiSonic® controller mostra o valor medido atual diretamente no processo, sem passar por um sistema de controle.

Teor de água em exibição clara
O valor principal aparece grande e bem legível no centro, incluindo a unidade.

Faixa permitida em um relance
As barras na margem esquerda mostram se o valor está dentro dos limites definidos para o respectivo ponto do processo.

Alarme para fora
Se o teor de água sair da faixa permitida, isso pode ser enviado diretamente para uma saída digital ou para o sistema de controle.

Como a medição funciona no processo de recuperação de NMP

Medição de tempo de trânsito ultrassônico

Transmissor e receptor estão posicionados a uma distância fixa na cabeça do sensor. A partir do tempo de trânsito do sinal obtém-se a velocidade do som, avaliada com compensação de temperatura — um valor de medição absoluto, sem deriva, que depende claramente do teor de água no NMP. Se a mistura contiver outros componentes dentro de limites conhecidos e estreitos, isso pode ser considerado por meio de uma calibração específica da aplicação.

Bolhas de gás como fator de interferência

As bolhas de gás não alteram apenas a velocidade do som, mas toda a forma do sinal recebido. O sensor avalia isso e emite como um sinal adicional — assim, é possível reconhecer até certo ponto que há bolhas de gás no condensado ou na coluna, independentemente da medição real do teor de água.

Benefício econômico

Solvente menos fresco

✔ - Visão contínua do desempenho de separação da coluna

✔ - Menor perda de NMP através da umidade residual nas águas residuais

✔ - Números-chave compreensíveis para a taxa de recuperação

Qualidade de pasta mais estável

✔ - Umidade residual definida no NMP recuperado

✔ - Menos oscilações de lote no revestimento subsequente

✔ - Sinal antecipado quando o processamento for adiado

Menos esforço no laboratório

✔ - Menos amostras manuais e análises de GC nas operações diárias

✔ - Valores atualizados em vez de esperar resultados laboratoriais

✔ - Capacidade laboratorial livre para medições de liberação e casos especiais

Ajustes individuais

Opções de instalação

  • Comprimentos de sensor de 92 mm a 3.000 mm
  • Conexões para tubulação, coluna ou bypass
  • Adaptador para seções transversais de cabos pequenas e grandes
  • Versões disponíveis para uso em áreas perigosas

Opções de materiais
NMP e água não apresentam nenhum requisito especial para aço inoxidável padrão. Para substâncias acompanhantes mais agressivas ou resíduos abrasivos, estão disponíveis Hastelloy e revestimentos como PFA, ETFE ou Halar.

Misturas com componentes acompanhantes
Se outras substâncias dissolvidas ou arrastadas na mistura permanecerem dentro de limites estreitos e conhecidos, a calibração do sensor pode ser ajustada adequadamente, sem se tornar uma segunda tarefa de medição independente.

OEM e projetos especiais
Mesmo para quantidades menores, criamos projetos, conexões e interfaces específicas do cliente para sistemas de recuperação e seus fornecedores de componentes. Fale conosco sobre isso.

Visão geral rápida

Faixas de medição, precisões, níveis de temperatura e pressão, bem como materiais, dependem do projeto e da aplicação. Projetamos o sensor junto com você e, quando relevante, com o fabricante do sistema da sua unidade de recuperação e fornecemos valores confiáveis ​​para o seu processo.

  • Princípio de medição: Ultrassônico, com compensação de temperatura, em linha
  • Variáveis ​​medidas: Conteúdo de água em NMP, temperatura, detecção de distúrbios (por exemplo, bolhas de gás)
  • Instalação: Tubulação, coluna/reservatório ou bypass, comprimento do sensor e conexão ao processo de acordo com a aplicação
  • Interfaces: Saídas analógicas, saídas digitais para alarmes, Modbus, Profibus, Profinet, Ethernet/IP
  • Manutenção: Calibração de fábrica única e sem manutenção

Exemplos práticos e casos de aplicação

Monitoramento de condensado e coluna

Visão contínua do teor de água na alimentação da destilação, como base para uma operação estável da coluna.

Liberação do NMP recuperado

Verificação da umidade residual no solvente processado antes de retornar à mistura de slurry.

Comissionamento de novas unidades de recuperação

EPCs e operadores de plantas obtêm imediatamente, durante a partida de novas instalações de recuperação, uma visão confiável do desempenho de separação.

35 anos de experiência em medição inline de concentração

A SensoTech desenvolve, desde 1990, tecnologia de medição para líquidos na indústria de processos. Nossos sistemas operam mundialmente sob condições exigentes, da indústria química e farmacêutica até a fabricação de baterias.

35+

Anos de experiência

50+

Países em todo o mundo

ISO 9001

Certificado em qualidade

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Juntos esclarecemos as condições de contorno e possíveis abordagens de solução.

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Perguntas frequentes

Como percebo que nossa recuperação de NMP não está mais funcionando de forma ideal?

Muitas vezes, isso só é percebido tardiamente: a coluna ainda separa, mas com maior consumo de energia, ou o NMP recuperado está mais úmido do que o esperado, algo que só se nota no próximo lote de slurry. Uma medição contínua no condensado e na saída da coluna mostra esses desvios enquanto ainda há tempo para reajustar.

O que diferencia a medição por ultrassom da cromatografia gasosa ou da titulação?

A análise por GC e a titulação fornecem valores pontuais precisos em laboratório, mas com atraso de horas. O LiquiSonic® mede diretamente no processo e fornece um novo valor a cada segundo, sem amostragem – como complemento contínuo, e não como substituto de verificações laboratoriais ocasionais.

Como a velocidade do som está relacionada ao teor de água no NMP?

A velocidade do som na mistura NMP/água varia com sua composição. Por isso, o teor de água no NMP pode ser determinado de forma inequívoca a partir da medição da velocidade do som com compensação de temperatura.

Uma medição de densidade ou condutividade não é suficiente?

Ambas as grandezas também estão relacionadas à composição, mas reagem de forma sensível a outras influências: a densidade, por exemplo, a bolhas de gás; a condutividade quase não reage ao teor de água, já que o próprio NMP é praticamente não condutivo. A velocidade do som oferece, portanto, uma base mais robusta.

O sensor também detecta bolhas de gás no condensado ou na coluna?

Sim, até certo ponto. As bolhas de gás alteram a forma do sinal de ultrassom recebido, e o sensor interpreta isso como um sinal adicional. No entanto, com uma fração de gás muito elevada no meio, esse método também atinge seus limites.

A medição também funciona se a mistura contiver outros componentes?

Sim, desde que a participação desses componentes permaneça dentro de limites conhecidos e estreitos. Nesse caso, ajustamos a calibração à sua mistura específica, por exemplo, quando pequenas quantidades de resíduos de ligante ou produtos de decomposição estão presentes.

A solução também está disponível para uso em áreas classificadas Ex?

Sim. Para partes da planta com requisitos de proteção contra explosão, oferecemos versões de sensores devidamente certificadas, que atendem aos requisitos usuais de instalações de recuperação.

Com que rapidez um valor de medição fica disponível?

Em tempo real, com um novo valor por segundo. Isso é suficiente para detectar desvios no condensado, na coluna ou no fluxo de produto enquanto ainda há tempo para intervir.

O sensor se adapta à nossa tubulação ou coluna?

Em geral, sim. Estão disponíveis conexões de processo e flanges comuns, comprimentos de instalação de 92 mm a 3.000 mm, bem como adaptadores para seções pequenas e grandes. Para casos especiais, fabricamos de acordo com suas exigências.

Que manutenção é necessária?

Nenhuma durante a operação. Não há peças móveis, vedações nem janela óptica que possa se sujar. Normalmente, não é necessária recalibração.

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