Article d’expert

De la liqueur verte à la liqueur blanche : comment les réfractomètres de procédé peuvent transformer l'efficacité et la qualité de la caustification

Vaisala

Description

Mesures industrielles

Mesures de liquides

Lors du processus de caustification, les produits chimiques passifs sont convertis en produits chimiques de cuisson actifs pour obtenir de la liqueur blanche. Celui-ci est utilisé dans le dispositif de dégradation pour la cuisson. Il doit présenter une qualité élevée et constante pour maximiser la productivité de l'usine de pâte à papier. Une mesure exacte et continue de la densité de la liqueur verte ou de l'alcali total titrable (TTA) est essentielle pour garantir le maintien de cette qualité élevée.

Fabrication de liqueur blanche

Le processus démarre lorsque l'éperlan provenant de la chaudière de récupération est légèrement dissous par lavage dans le réservoir de dissolution pour produire une liqueur verte. La liqueur verte brute, composée principalement de carbonate de sodium et de sulfure de sodium, est ensuite pompée dans un réservoir de stabilisation pour compenser les variations de la densité et de la température et garantir une liqueur de composition plus constante pour le processus de caustification.

Le clarificateur a pour fonction de réaliser une liqueur verte claire pour l'extincteur. Ceci réduit également le transfert de lies qui posent des problèmes dans le matériel situé en aval. Dans l'extincteur, la liqueur verte clarifiée est mise en contact avec de la chaux après re-combustion. Cette réaction d'extinction convertit la liqueur verte en liqueur blanche en transformant le carbonate de sodium en hydroxyde de sodium, un produit chimique actif pour la réduction en pâte. Au cours de cette étape, les impuretés, appelées grains, sont également séparées.

La liqueur blanche est produite dans un extincteur où le carbonate de sodium (Na2CO3) réagit avec la chaux après recombustion (CaO) pour former de la liqueur blanche (NaOH) et du carbonate de calcium CaCO3 qui est séparé dans les laveuses de boue à la chaux et brûlé dans un four à chaux pour réobtenir du CaO.

Maximiser la productivité de l'usine de pâte à papier

La densité de la liqueur verte ou TTA doit être mesurée avec exactitude pour obtenir une liqueur blanche de haute qualité. La mesure et le contrôle en temps réel de la densité/TTA pendant le processus de caustification présentent plusieurs avantages significatifs :

Augmentation de l'efficacité de caustification
Amélioration de la qualité de la liqueur blanche
Sécurité du fonctionnement du réservoir de dissolution de liqueur verte et de l'extincteur
Niveaux constants et élevés de TTA de liqueur verte pour l'extinction
Possibilité de couper rapidement et automatiquement la liqueur verte pour faire face aux perturbations
Diminution du risque de surchaulage

Comment mesurer et contrôler avec efficacité

Un processus de caustification efficace nécessite des contrôles pour réaliser trois objectifs principaux :

Stabiliser le TTA de la liqueur verte – en contrôlant la densité de liqueur verte dissoute/le TTA.
Contrôler le rapport entre la chaux et la liqueur verte – en utilisant le contrôle de coupure du TTA de la liqueur verte sur l'extincteur.
Stabiliser l'alcali efficace (EA) de la liqueur blanche dans le dispositif de dégradation – ceci peut être réalisé en contrôlant bien les deux objectifs précédents, ainsi qu'en vérifiant l'efficacité et la température de la caustification de l'extincteur.

Les contrôles sont nécessaires à deux endroits :

Dans le réservoir de dissolution – la mesure en ligne de la densité/du TTA dans le réservoir de dissolution aide à maintenir la valeur cible de la liqueur verte et à éviter les écarts. Il s'agit d'un contrôle extrêmement important pour la stabilité de l'ensemble de la ligne – on dit parfois que c'est le point à partir duquel la fabrication de pâte commence réellement. Les mesures dans les lignes de transfert sont associées à une boucle de contrôle avec une liqueur légèrement dissolue, offrant un contrôle automatique basé sur la densité/TTA. L'appareil de mesure lit les valeurs cibles, évite les écarts et est entièrement automatique, ce qui permet d'obtenir des niveaux de TTA stables et un fonctionnement sûr du réservoir de dissolution.

Côté alimentation de l'extincteur – le deuxième contrôle, une vérification active de l'extinction, est placé en ligne pour s'assurer que la liqueur verte destinée à l'extinction a un TTA cohérent. La mesure de la densité/du TTA en temps réel a lieu dans l'alimentation de l'extincteur. Ensuite, une boucle de contrôle assure la coupe automatique et rapide de la liqueur verte pour faire face aux perturbations. Cela augmente l'efficacité de la caustification tout en évitant le surchaulage, améliorant ainsi la qualité de la liqueur blanche et de la boue de chaux. Ceci garantit également la sécurité du fonctionnement de l'extincteur.

Choisissez une méthode de mesure fiable et en temps réel

Il existe plusieurs méthodes différentes pour mesurer et contrôler la densité de la liqueur verte/TTA dans le processus de caustification, mais les plus efficaces sont en ligne, en temps réel et peuvent être utilisées pour un contrôle automatique. Les réfractomètres de procédé offrent plusieurs avantages importants :

Mesure du TTA ou de la densité en temps réel
La mesure n'est pas affectée par des particules, des bulles, des fibres, de la couleur ou des lies.
Haute exactitude et répétabilité
Aucune dérive progressive
Installation prête à l'emploi
Pas de maintenance régulière
Prévention efficace du tartre
Fiabilité de fonctionnement

Les technologies de mesure de la densité, en revanche, soulèvent plusieurs défis, notamment une mise à l'échelle continue, une dérive et une insensibilité des mesures, un contrôle peu fiable nécessitant une saisie manuelle et un processus instable qui entraîne des pertes d'efficacité et de production.

Le réfractomètre de procédé Vaisala Polaris™ PR53SD peut être utilisé pour mesurer la densité ou la concentration en TTA de la liqueur verte aux deux étapes qui exigent un contrôle : après le réservoir de dissolution de la liqueur verte et après le clarificateur de liqueur verte, à l'entrée de l'extincteur.

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

Le capteur du réfractomètre est monté directement dans les conduits pour la mesure en ligne, ce qui permet un contrôle actif et en temps réel pour obtenir le TTA cible. La mesure numérique n'est pas affectée par les bulles, les particules en suspension ou les changements de couleur de la liqueur verte. Le réfractomètre fournit des mesures très exactes sans dérive et, grâce à un système de lavage de prisme supplémentaire, il prend également en charge les conditions de mise à l'échelle.

Un contrôle efficace de la caustification améliore la qualité et la stabilité de la liqueur blanche, réduit les coûts d'exploitation et augmente l'efficacité de la réduction en pâte. Un contrôle du dosage de la chaux efficace réduit le flux de recirculation de la chaux dans le procédé, entraînant moins de re-combustion de la chaux dans le four à chaux et une diminution de la consommation d'énergie. Une mesure en ligne, en temps réel, exacte et fiable avec un réfractomètre de procédé constitue le moyen le plus simple d'atteindre ces objectifs.

Webinaire : Mesure en temps réel de la TTA/densité de la liqueur verte dans la caustification d'une usine de pâte à papier avec des réfractomètres de procédé

Découvrez différentes méthodes pour mesurer et contrôler le TTA/la densité de la liqueur verte dans le processus de caustification.

Inscrivez-vous ici

Découvrez toutes les applications des usines de pâte à papier pour les réfractomètres de procédé

Vers les applications

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.