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Von der Grünlauge zur Weißlauge: Wie Prozessrefraktometer die Effizienz und Qualität der Kaustifizierung verändern können

Vaisala

Beschreibung

Industrielle Messungen

Flüssigkeitsmessungen

Beim Kaustifizierungsverfahren werden passive Chemikalien in aktive Kochchemikalien umgewandelt, um Weißlauge herzustellen. Diese wird im Kocher als Kochchemikalie verwendet und muss von hoher und gleichbleibender Qualität sein, um die Produktivität der Fabrik zu steigern. Zur Aufrechterhaltung der hohen Qualität ist eine genaue und kontinuierliche Messung der Dichte oder titrierbaren Gesamtlauge der Grünlauge unerlässlich.

Herstellung von Weißlauge

Der Prozess beginnt, wenn der Schmelz aus dem Rückgewinnungskessel in einer schwachen Wäsche im Lösetank aufgelöst wird, um Grünlauge herzustellen. Die Rohgrünlauge, die hauptsächlich aus Natriumcarbonat und Natriumsulfid besteht, wird dann in einen Stabilisierungstank gepumpt. Ziel ist es, Dichte- und Temperaturschwankungen auszugleichen und eine konstantere Laugenzusammensetzung für das Kaustifizierungsverfahren zu gewährleisten.

Im Klärbecken soll eine sorgfältig geklärte Grünlauge für den Löscher erreicht werden. Es wird auch die Verschleppung von Bodensatz reduziert, der Probleme in nachfolgenden Geräten verursacht. Im Löscher wird die geklärte Grünlauge mit nachverbranntem Kalk in Kontakt gebracht. Diese Löschreaktion wandelt die Grünlauge in Weißlauge um, indem Natriumcarbonat in Natriumhydroxid, eine aktive Zellstoffchemikalie, umgewandelt wird. In diesem Schritt werden auch Verunreinigungen, sogenannte Grieße, abgeschieden.

Weißlauge wird im Löscher hergestellt. Dort reagiert Natriumcarbonat (Na2CO3) mit nachverbranntem Kalk (CaO) und bildet Weißlauge (NaOH) und Kalziumkarbonat CaCO3, das in Kalkschlammwäschern getrennt und im Kalkofen wieder zu CaO verbrannt wird.

Steigerung der Fabrikproduktivität

Die Dichte oder titrierbare Gesamtlauge der Grünlauge muss genau gemessen werden, um eine hochwertige Weißlauge zu erzielen. Die Messung und Steuerung der Dichte oder titrierbaren Gesamtlauge während des Kaustifizierungsverfahrens in Echtzeit bietet mehrere bemerkenswerte Vorteile:

Erhöhte Kaustifizierungseffizienz
Verbesserte Qualität der Weißlauge
Sicherer Betrieb des Lösetanks und des Löschers der Grünlauge
Gleichbleibende und hohe Gehalte der titrierbaren Gesamtlauge der Grünlauge zum Löschen
Möglichkeit, Grünlauge schnell und automatisch zu trimmen, um Störungen entgegenzuwirken
Geringeres Risiko einer Überkalkung

Effektive Messung und Steuerung

Für ein effizientes Kaustifizierungsverfahren sind Steuerungen erforderlich, um drei Hauptziele zu erreichen:

Stabilisieren Sie die titrierbare Gesamtlauge der Grünlauge – dies kann durch die Steuerung der Dichte oder titrierbaren Gesamtlauge der gelösten Grünlauge erreicht werden.
Steuern Sie das Verhältnis von Kalk zu Grünlauge – dies kann durch die Trimmsteuerung am Löscher für die titrierbare Gesamtlauge der Grünlauge erfolgen.
Stabilisieren Sie das wirksame Alkali der Weißlauge im Kocher – dies kann durch eine sorgfältige Steuerung der beiden vorherigen Ziele sowie durch die Steuerung der Kaustifizierungseffizienz und -temperatur des Löschers erreicht werden.

Die Steuerungen werden an zwei Stellen benötigt:

Im Lösetank – Die Inline-Messung der Dichte oder titrierbaren Gesamtlauge im Lösetank hilft, den Zielwert der Grünlauge einzuhalten und Abweichungen zu vermeiden. Dies ist eine äußerst wichtige Steuerung für die Stabilität der gesamten Leitung – manchmal wird auch gesagt, dass es sich um die Stelle handelt, an der die Zellstoffherstellung erst wirklich beginnt. Die Messungen in den Transferleitungen sind mit einem Regelkreis für die schwache Waschlauge gekoppelt, was eine automatische Steuerung basierend auf der Dichte oder titrierbaren Gesamtlauge ermöglicht. Das Messgerät liest Zielwerte, vermeidet Abweichungen und arbeitet vollautomatisch. So werden stabile Gehalte der titrierbaren Gesamtlauge und ein sicherer Betrieb des Lösetanks erreicht.

In der Löscherzufuhr – Die zweite Steuerung ist zur aktiven Löschersteuerung inline platziert und stellt sicher, dass die Grünlauge zum Löschen eine gleichbleibende titrierbare Gesamtlauge aufweist. Die Messung der Dichte oder titrierbaren Gesamtlauge erfolgt in Echtzeit in der Löscherzufuhr. Anschließend sorgt ein Regelkreis für das automatische und schnelle Trimmen der Grünlauge, um Störungen entgegenzuwirken. Dies erhöht die Kaustifizierungseffizienz und vermeidet gleichzeitig eine Überkalkung, wodurch die Qualität von Weißlauge und Kalkschlamm verbessert wird. Es gewährleistet auch den sicheren Betrieb des Löschers.

Auswahl einer zuverlässigen Echtzeit-Messmethode

Es gibt verschiedene Methoden zur Messung und Steuerung der Dichte oder titrierbaren Gesamtlauge der Grünlauge im Kaustifizierungsverfahren. Die effektivsten sind jedoch Inline-Echtzeitverfahren und können zur automatischen Steuerung verwendet werden. Prozessrefraktometer bieten mehrere wichtige Vorteile:

Messung der titrierbaren Gesamtlauge oder Dichte in Echtzeit
Messung wird nicht durch Partikel, Blasen, Fasern, Farbe oder Bodensatz beeinflusst
Hohe Genauigkeit und Wiederholbarkeit
Keine Abweichungen im Laufe der Zeit
Sofortige Installation
Keine regelmäßige Wartung
Effiziente Kalkprävention
Zuverlässiger Betrieb

Andererseits bringen Dichtemesstechnologien mehrere Herausforderungen mit sich, darunter kontinuierliche Skalierung, Abweichungen und Messunempfindlichkeit, unzuverlässige Steuerung, die manuelle Eingaben erfordert, und einen instabilen Prozess, der zu Effizienz- und Produktionsverlusten führt.

Das Vaisala Polaris™ Prozessrefraktometer PR53SD dient zur Messung der Dichte oder Konzentration der titrierbaren Gesamtlauge der Grünlauge in zwei Phasen, in denen eine Steuerung erforderlich ist: nach dem Grünlaugenlösetank und nach dem Grünlaugenklärbecken an der Löscherzufuhr.

Polaris PR53SD Process Refractometer — Vaisala Polaris PR53SD SAFE-DRIVE Process Refractometer

Der Sensor des Refraktometers ist direkt in den Rohrleitungen zur Inline-Messung eingebaut und ermöglicht eine aktive Steuerung in Echtzeit, um die gewünschte titrierbare Gesamtlauge zu erreichen. Die digitale Messung wird nicht durch Blasen, Schwebeteilchen oder Farbveränderungen der Grünlauge beeinflusst. Das Refraktometer bietet hochpräzise Messungen ohne Abweichungen und unterstützt mit einem zusätzlichen Prismareinigungssystem auch Skalierungsbedingungen.

Eine effektive Kaustifizierungssteuerung verbessert die Qualität und Stabilität der Weißlauge, senkt die Betriebskosten und erhöht die Aufschlusseffizienz. Eine wirksame Kalkdosierungssteuerung reduziert den Rezirkulationsstrom von Kalk im Prozess, was zu weniger Nachverbrennung von Kalk im Kalkofen und einem geringeren Energieverbrauch führt. Eine präzise und zuverlässige Inline-Messung in Echtzeit mit einem Prozessrefraktometer ist die einfachste Möglichkeit, diese Ziele zu erreichen.

Webinar: Echtzeitmessung von titrierbarer Gesamtlauge oder Dichte der Grünlauge bei der Kaustifizierung in Zellstofffabriken mit Prozessrefraktometern

Erfahren Sie mehr über verschiedene Methoden zur Messung und Steuerung der titrierbaren Gesamtlauge oder Dichte der Grünlauge im Kaustifizierungsverfahren.

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Zu Anwendungen

Keijo Pyörälä

Manager, Business Development, Liquid Measurements

Vaisala

Keijo Pyörälä has been working at Vaisala (K-Patents) Liquid Measurements for over 25 years in different positions from Product Management to Regional Sales Management and Global Business Development. Keijo has a Master’s Degree in Chemical Engineering from Lappeenranta University of Technology and an Executive Management Degree from Aalto University. He has been involved in a number of global product and business development projects in different industry segments from food & beverages, pulp & paper, sugar & sweeteners to chemical & polymer and oil & gas all over the world. His specialty is process optimization with in-line process measurements, process efficiency, and energy savings as well as quality improvement projects.