Messung des Gehalts an echt gelösten Stoffen in ungewaschenem Sulfatzellstoff

zur Optimierung der Braunstoffwäscher und des -waschprozesses

Die Entwicklung des Vaisala K-PATENTS SAFE-DRIVE Prozessrefraktometers PR-23-SD zur kontinuierlichen Messung des Gehalts an echt gelösten Stoffen in Fasersuspensionen ermöglicht es, die Leistung einzelner Prozessschritte kontinuierlich zu verfolgen. Änderungen des Gehalts an echt gelösten Stoffen in den Zufuhr- und Auslassmaterialleitungen sowie in ein- und ausgehenden Filtratleitungen können sofort erkannt werden. 

Durch die Optimierung der Braunstoffwäsche und die Erhöhung des Schwarzlaugenfeststoffgehalts erzielen die Fabriken sofortige Gewinne, saubereren und hochwertigeren Zellstoff zum Bleichen und einen optimierten Verbrauch von Wasser, Chemikalien und Energie.

Inline-Prozesssteuerungsanwendungen in der Faser- und Braunstoffwäsche

Die Braunstoffwäsche kann als Schlüsselvorgang angesehen werden, der die Wirtschaftlichkeit des Zellstoffverfahrens sowie die Umweltbelastung der Mühle beeinflusst. Der Zweck der Braunstoffwäsche besteht darin, sowohl organische als auch anorganische lösliche Verbindungen aus der Zellstoffsuspension (ungewaschener Sulfatzellstoff) zu entfernen, wobei eine möglichst geringe Menge an Waschlauge oder Wasser verwendet wird. Vaisala bietet Prozessrefraktometer zur Messung und Überwachung des Gehalts an echt gelösten Stoffen in der Zellstoffsuspension.

Bei der Betrachtung des gesamtwirtschaftlichen Zusammenhangs zwischen Betriebskosten und Effizienz stehen zunächst die Maximierung des Feststoffertrags aufgrund seines Heizwertes im Rückgewinnungskessel und die Minimierung des Verdünnungsfaktors zur Dampfeinsparung in den Verdampfern im Vordergrund. Weitere entscheidende Faktoren umfassen die Kosten für Aufbauchemikalien zum Ersatz von Natriumverlusten und die Kosten für die Abwasserbehandlung. Andere wichtige Überlegungen betreffen die Beschränkungen der Verdampfereffizienz in vielen Mühlen und den Verbrauch von Bleichchemikalien in Bleichfabriken.

Die Entwicklung des Vaisala K-PATENTS SAFE-DRIVE Prozessrefraktometers PR-23-SD zur kontinuierlichen Messung des Gehalts an echt gelösten Stoffen in einer Fasersuspension hat es ermöglicht, die Leistung einzelner Prozessschritte kontinuierlich zu verfolgen. Änderungen des Gehalts an echt gelösten Stoffen in den Zufuhr- und Auslassmaterialleitungen sowie in ein- und ausgehenden Filtratleitungen können sofort erkannt werden.

Sobald eine Mühle über die angemessene Anzahl an Inline-Messungen des Gehalts an echt gelösten Stoffen verfügt, kann sie ihre Braunstoffwäschevariablen berechnen und optimieren, darunter den optimalen Verdünnungsfaktor, das Verdrängungsverhältnis, den relativen Waschverlust (1-Y) und den Gesamteffizienzfaktor der Anlage. Dies ermöglicht die Implementierung einer übergeordneten Steuerung, um die Vorteile einer vollständigen Optimierung der Braunstoffwäschevorgänge zu erzielen.

Typische Anwendungen in der Braunstoffwäsche

Fermenterwaschzone und Abblaserohr

Die Messung des Gehalts an echt gelösten Stoffen in der Abblasezellstoffsuspension nach dem Fermenter ermöglicht die Überwachung des Diffusorbetriebs. Zusammen mit anderen Messungen (z. B. Filtrat und Spüllauge) bietet dies der Mühle die Möglichkeit, die Leistung der Waschzone im Fermenter zu steuern. Darüber hinaus ermöglicht die Messung des Gehalts an echt gelösten Stoffen im Abblaserohr die Überwachung der Leistung des Fermenters und stellt sicher, dass er die richtige Konzentration liefert. Die Kombination dieser Messungen vereinfacht die kontinuierliche Massenbilanzberechnung des Fermenters.

Zellstoffzufuhr zu Wäschern

Die genaue Messung des Gehalts an echt gelösten Stoffen in Echtzeit im Zufuhrzellstoff ermöglicht eine schnelle Reaktion auf Prozessänderungen und verhindert die Übertragung von Störungen auf nachfolgende Waschphasen. Prozessvariablen, wie z. B. der Verdünnungsfaktor, können in Übereinstimmung mit den Eigenschaften des Einlasszellstoffs gesteuert werden, und Massenbilanzen können kontinuierlich überwacht werden.

Waschphase

In dieser Phase bieten Inline-Messungen des Gehalts an echt gelösten Stoffen eine bessere Steuerung. Sie helfen auch bei der Bestimmung des optimalen Verdünnungsfaktors, der richtigen Betriebskonsistenz und der optimalen Feststoffkonzentration im Strom zum Rückgewinnungskessel. Dies verhindert einen übermäßigen Wasserverbrauch in den Wäschern und reduziert so den Energiebedarf des Verdampfers und den Bedarf an Aufbauchemikalien.

Zellstoff zur Sauerstoffentlignifizierung

Kosten und Leistung des Entlignifizierungsprozesses können durch Inline-Messungen des Gehalts an echt gelösten Stoffen optimiert werden. Die Verringerung des Waschverlusts im Einlasszellstoff zu den Reaktoren senkt die Alkalimenge. Alkali wird bei Neutralisationsreaktionen der organischen Säuren verbraucht. Außerdem kann die Temperatur des Reaktors optimiert und die Sauerstoffmenge reduziert werden.

Zellstoffableitung zur Bleiche

Zuverlässige kontinuierliche Messungen des Waschverlusts im Ableitungszellstoff ermöglichen eine Steuerung des Wascherfolgs. Durch Minimierung des Waschverlusts können die nachfolgenden Prozessschritte optimiert werden. Ein geringerer Waschverlust im Auslasszellstoff verbessert dessen Qualität und verringert gleichzeitig die Menge an Chemikalien, die in der Bleichphase erforderlich ist. Verlässliche Messungen verbessern die Umweltleistung und können die Abwasserbehandlungskosten senken.

Vorteile der Inline-Messung und Prozesssteuerung in Braunstoffwäsche

  • Kontinuierliche Steuerung der  Wascheffizienz
  • Verbesserte Leistung der Sauerstoffentlignifizierung und Bleiche
  • Reduzierter Verbrauch zusätzlicher Reagenzien in  nachfolgenden Bleichphasen
  • Verbesserte  Zellstoffqualität
  • Weniger Bildung schädlicher organischer Verbindungen in der Bleichphase, weniger Belastung der  Abwasserbehandlung
  • Verbesserte Rückgewinnung von Kochchemikalien (Na und S) und gelösten organischen Materialien auf  Holzbasis
  • Erhöhte Effizienz des  Rückgewinnungskessels
  • Optimierter  Energieverbrauch
  • Verbesserte mechanische Leistung der Wäscher, längere  Lebensdauer
  • Verbesserte  Prozesslauffähigkeit
  • Moderate Anfangsinvestitionen, relativ schnelle Kapitalrendite, ca. 3 bis 6  Monate

Weitere Informationen

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