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Dal liscivio verde al liscivio bianco: come i refrattometri da processo possono trasformare l'efficienza e la qualità della causticazione

Vaisala

Descrizione

Misurazioni industriali

Misurazioni liquidi

Nel processo di causticazione, le sostanze chimiche passive vengono convertite in sostanze chimiche di cottura attive per produrre liscivio bianco. Questo viene utilizzato nel digestore come sostanza chimica di cottura e deve essere di qualità elevata e costante per massimizzare la produttività della cartiera. La misurazione continua e accurata della densità del liscivio verde o degli alcali titolabili totali (TTA) è essenziale per garantire il mantenimento di un tale livello di qualità.

Realizzazione del liscivio bianco

Il processo inizia quando il materiale proveniente dalla caldaia di recupero viene disciolto in lavaggio debole nel serbatoio di dissoluzione per produrre liscivio verde. Il liscivio verde grezzo, costituito principalmente da carbonato di sodio e solfuro di sodio, viene quindi pompato in un serbatoio di stabilizzazione per uniformare le fluttuazioni di densità e temperatura e per garantire una composizione del liscivio più costante al processo di causticazione.

Il chiarificatore ha lo scopo di ottenere un liscivio verde sbiancato per lo slaker e riduce anche il riporto dei residui, che causa problemi alle apparecchiature a valle. Nello slaker il liscivio verde chiarificato viene messo a contatto con la calce ricombusta. Questa reazione di spegnimento converte il liscivio verde in liscivio bianco trasformando il carbonato di sodio in idrossido di sodio, una sostanza chimica attiva per lo spappolamento. In questa fase vengono separate anche le impurità, denominate graniglia.

Il liscivio bianco viene prodotto nello slaker dove il carbonato di sodio (Na2CO3) reagisce con la calce ricombusta (CaO) formando liscivio bianco (NaOH) e carbonato di calcio (CaCO3), separato in unità di lavaggio fanghi calcarei e bruciato in un forno fino a ottenere nuovamente CaO.

Ottimizzazione della produttività della cartiera

La densità del liscivio verde o TTA deve essere misurata accuratamente per ottenere un liscivio bianco di alta qualità. La misurazione e il controllo in tempo reale della densità/TTA durante il processo di causticazione presentano molti e notevoli vantaggi:

Maggiore efficienza di causticazione
Migliore qualità del liscivio bianco
Funzionamento sicuro del serbatoio di dissoluzione e dello slaker del liscivio verde
Livelli TTA costanti ed elevati di liscivio verde per lo spegnimento
Possibilità di regolare rapidamente e automaticamente il liscivio verde per contrastare le alterazioni
Rischio ridotto di overliming

Come eseguire misurazioni e controlli efficaci

Per eseguire il processo di causticazione in modo efficiente, sono necessari controlli per ottenere tre obiettivi principali:

Stabilizzare il valore TTA del liscivio verde: questo può essere fatto controllando la densità/TTA del liscivio verde disciolto.
Controllare il rapporto tra calce e liscivio verde: a tale scopo, controllare la regolazione TTA del liscivio verde nello slaker.
Stabilizzare gli alcali efficaci del liscivio bianco (EA) nel digestore: a tale scopo, è necessario controllare bene i due obiettivi precedenti, nonché l'efficienza e la temperatura della causticazione dello slaker.

I controlli sono necessari in due punti:

Nel serbatoio di dissoluzione. La misura in linea della densità/TTA nel serbatoio di dissoluzione aiuta a mantenere il valore target del liscivio verde e di evitare deviazioni. Si tratta di un controllo estremamente importante per la stabilità dell'intera linea ed è a volte considerato il punto in cui inizia realmente la produzione della pasta. Le misurazioni nelle linee di trasferimento sono abbinate a un circuito di controllo sul liscivio di lavaggio debole, fornendo un controllo automatico basato su densità/TTA. Il dispositivo di misurazione legge i valori target, evita deviazioni ed è completamente automatico, garantendo in tal modo livelli TTA stabili e un funzionamento sicuro del serbatoio di dissoluzione.

Nell'alimentazione dello slaker. Il secondo controllo è posizionato in linea per il controllo attivo dello slaker e garantisce che il liscivio verde per lo spegnimento abbia un valore TTA costante. La misurazione della densità/TTA in tempo reale avviene nell'alimentazione dello slaker e quindi un circuito di controllo garantisce la regolazione automatica e rapida del liscivio verde per contrastare le alterazioni. Ciò aumenta l'efficienza di causticazione evitando anche l'overliming, migliorando la qualità del liscivio bianco e dei fanghi calcarei e garantendo il funzionamento sicuro dello slaker.

Scegliere un metodo di misurazione affidabile e in tempo reale

Esistono diversi metodi per misurare e controllare la densità/TTA del liscivio verde nel processo di causticazione, ma i più efficaci sono eseguiti in linea e in tempo reale e possono essere utilizzati per il controllo automatico. I refrattometri da processo offrono diversi vantaggi importanti:

Misurazione TTA o densità in tempo reale
La misurazione non è influenzata da particelle, bolle, fibre, colore o residui
Precisione e ripetibilità elevate
Nessuna deriva nel tempo
Installazione immediata
Nessuna manutenzione regolare
Prevenzione efficiente delle incrostazioni
Funzionamento affidabile

Le tecnologie di misurazione della densità, d'altra parte, sollevano diversi problemi, tra cui il ridimensionamento continuo, l'insensibilità di deriva e misurazione, un controllo inaffidabile che richiede input manuale e un processo instabile che comporta perdite in termini di efficienza e produzione.

Il refrattometro da processo Vaisala Polaris™ PR53SD può essere utilizzato per misurare la densità o la concentrazione di TTA del liscivio verde in entrambe le fasi in cui è necessario il controllo, ovvero dopo il serbatoio di dissoluzione del liscivio verde e dopo la chiarificazione del liscivio verde nell'alimentazione dello slaker.

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

Il sensore del rifrattometro è montato direttamente nelle tubazioni per la misura in linea, consentendo un controllo attivo e in tempo reale per ottenere il valore TTA. La misurazione digitale non è influenzata da bolle, particelle sospese o cambiamenti di colore del liscivio verde. Il rifrattometro fornisce misurazioni altamente accurate senza deriva e, grazie a un sistema di lavaggio del prisma aggiuntivo, supporta anche le condizioni di ridimensionamento.

Un controllo efficace della causticazione migliora la qualità e la stabilità del liscivio bianco, diminuisce i costi operativi e aumenta l'efficienza dello spappolamento. Un controllo del dosaggio della calce ben eseguito riduce il flusso di ricircolo della calce nel processo, determinando una minore ricombustione della calce nel relativo forno, nonché un minor consumo di energia. La misura in linea in tempo reale, accurata e affidabile ed eseguita con un refrattometro da processo, è il modo più semplice per raggiungere questi obiettivi.

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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.