Optimalizace procesů tavných lepidel (HMA) s pokročilou regulací viskozity
Viskozita tavného lepidla je kritická vlastnost, protože přímo ovlivňuje jeho schopnost být…

Pro procesní inženýry je zásadní vyvinout účinná a spolehlivá metoda monitorování a kontroly kalu z vápenného mléka při výrobě cílového produktu. Klíčem k tomuto procesu je najít metodu, která udržuje kvalitu kalu, dosahuje přísné kontroly a pohotově reaguje na jakékoli změny surovin nebo požadované koncentrace vápenné suspenze. Tento dokument pojednává o současném stavu výroby vápna, různých technikách dostupných pro kontrolu, jejich výhodách a nevýhodách a nastíní nejlepší přístup k výrobnímu procesu při zvážení faktorů, jako je koncentrace, velikost systému, čistota suroviny a požadovaný konečný produkt. , zdůrazňující výhody Rheonics Měřič hustoty a viskozity SRD.
Výroba vápenného mléka zahrnuje smíchání oxidu vápenatého, CaO, s vodou v reakci uvolňující teplo nazývané hašení vápna. Tato reakce zpočátku produkuje jemný práškový roztok hydroxidu vápenatého známý jako hydratované vápno nebo hašené vápno. Dalším přidáním vody se vytvoří kapalný roztok zvaný vápenné mléko. Suspenze se typicky míchá na koncentraci, při které stále snadno teče, ale nese vysoký podíl pevného podílu hydroxidu vápenatého.
Pro bezpečnou manipulaci s teplem vznikajícím během hašení je zapotřebí specializované zařízení zvané hasič vápna. Udržování správné reakční teploty udržuje stálou kvalitu vyrobeného hydrátu a zajišťuje dobrou reaktivitu, která pomáhá minimalizovat dopad na životní prostředí a v konečném důsledku zlepšit výtěžek konečného produktu. Uživatelé vápenného mléka mají možnost hašení nehašeného vápna na místě nebo získat předem hašený suchý hydroxid vápenatý. Ten lze snadno smíchat s vodou bez potřeby hasiče. Alternativně lze hotové limetkové mléko získat od dodavatelů.
Výsledné vodné suspenze jsou charakterizovány koncentrací hmotnosti pevné látky (% pevných látek), chemickou reaktivitou suspenze k neutralizaci kyseliny a distribucí velikostí částic v suspenzi (kontrola částečné viskozity). Tyto charakteristiky určují vlastnosti suspenze, zejména její viskozitu a její reaktivitu.
Správné skladování vápenného mléka je zásadní, protože jeho kvalita se časem zhoršuje. Částice hydroxidu vápenatého reagují s oxidem uhličitým (CO2) v atmosféře, což vede k tvorbě vápna uhličitanu vápenatého (CaCO3). To negativně ovlivňuje účinnost kejdy v různých procesech a aplikacích.
Obrázek 2: Schéma procesu suspenzního mléka z vápence [2].
Primární surovina pro výrobu vápenného mléka, nehašené vápno, pochází z vápence, sedimentární horniny složené převážně z uhličitanu vápenatého (CaCOXNUMX). Vápenec je celosvětově hojný a komerčně se těží v zemích s významnými ložisky vápence, včetně USA, Číny a Indie.
Existuje několik alternativ k suspenzi vápenného mléka, především v aplikacích, kde se používá pro kontrolu pH nebo úpravu vody. Tyto alternativy zahrnují sodu (uhličitan sodný), louh sodný (hydroxid sodný) a hydroxid hořečnatý. Každá z těchto alternativ však má svůj vlastní soubor výhod a nevýhod a výběr často závisí na konkrétní aplikaci a místních ekonomických úvahách.
Jak bylo vysvětleno dříve, chemicky je vápenná kaše suspenzí oxidu vápenatého CaO ve vodě, nazývaná nehašené vápno. Hydratované vápno Ca(OH)2 je suspenze pevných částic (prášku) hydroxidu vápenatého Ca(OH)2 – o koncentraci 18 % až 40 % – ve vodě, známé jako vápenné vápno, získané hydratací páleného vápna.
Další graf ukazuje, že hustota suspenze vápenného mléka se zvyšuje s koncentrací. Částice vápníku v kejdě totiž vytlačují vodu, která je méně hustá.
Obrázek 3: Tabulka hustoty vápenné kaše.
Graf také ukazuje, že hustota vápenného mléka se mění s teplotou. Částice hydroxidu vápenatého jsou totiž lépe rozpustné v horké vodě, což snižuje hustotu suspenze.
Následující tabulka ukazuje hustotu suspenze vápenného mléka při různých procentech CaOH2 ve vodě. Hustota se zvyšuje lineárně se zvyšováním hmotnostního procenta vápna v suspenzi. Je důležité si uvědomit, že se jedná o přibližné hodnoty a skutečná hustota se může lišit v závislosti na faktorech, jako je teplota a tlak.
Při procentech nad 30 % některé vápenné kaše ztuhnou. Při 35 % se používají přísady, aby byla kaše čerpatelná. Obecně platí, že při 40% kalů již nelze čerpat.
Tabulka 1: Referenční hustota vápenné kaše [3].

Existují tři typy vápenných suspenzí:
Po stabilizaci je vápenná kaše stabilní suspenzí a není korozivní. Ke stabilizaci dochází, když všechna voda zcela zreagovala s hydroxidem vápenatým.
- Úprava vody: Vápno má různá použití v procesech úpravy vody, včetně změkčování, aglomerace, flokulace a úpravy pH. Běžně se přidává do pitné vody za účelem kontroly usazování uhličitanu a prodloužení životnosti rozvodů.
Při čištění odpadních vod působí vápno jako koagulant tím, že neutralizuje náboj na koloidních částicích, což umožňuje jejich snadné odstranění. Podporuje také flokulaci suspendovaných nečistot, čímž je dekantace účinnější. Vápno lze použít v kombinaci se solemi kovů nebo polymery jako flokulační činidlo.
Kromě toho může vápno zvyšovat hodnoty pH vody, což způsobuje srážení těžkých kovů ve formě hydroxidů. To usnadňuje jejich sběr a odstraňování. Vápno také pomáhá při srážení fosfátů a síranů, stejně jako těžkých kovů, jako nerozpustných solí, čímž se zvyšuje jejich účinnost odstraňování.
Obrázek 4: Proces úpravy vody a měřič hustoty a viskozity SRD
- Rafinace cukru: Proces čištění šťávy z cukrové řepy nebo třtiny zahrnuje přidání vápenného mléka a syceného plynu. Monitorování kvality vápenného mléka v několika fázích je zásadní pro dosažení lepších výsledků čištění a optimalizace procesu.
Obrázek 5: Proces rafinace cukru a měřič hustoty a viskozity SRD
– Odsíření spalin: Suspenze vápenného mléka, která se široce používá v elektrárnách a průmyslových odvětvích s velkými kotli, pomáhá snižovat emise oxidu siřičitého tím, že reaguje s těmito škodlivými plyny a neutralizuje je.
- výroba papíru: V papírenském průmyslu se suspenze vápenného mléka používá pro vyhnívání dřeva v sulfátovém nebo sulfátovém procesu. Rozkládá lignin přítomný ve dřevě, čímž je výroba papíru efektivnější.
Obrázek 6: Proces výroby papíru a měřič hustoty a viskozity SRD
- výroba oceli: Ocelářský průmysl používá suspenzi vápenného mléka pro tavení, odsiřování a v základním kyslíkovém procesu výroby oceli. Pomáhá při odstraňování nečistot, zlepšuje kvalitu vyráběné oceli.
– Těžba neželezných kovů: Odstraňování neželezných kovů z rudy při flotačních procesech, kde se vápenné mléko používá jako modifikátor pH pro lepší účinnost napěňovačů a sběračů nebo při metatetických reakcích, kde se používá k vysrážení soli neželezného kovu. Vápenná kaše se používá ke kontrole hodnoty pH při neutralizaci kyseliny a procesu kyanidového loužení při rafinaci zlata.
- Chemická výroba: Lime kaše se používá jako prostředek pro úpravu pH, sušidlo nebo pro metatezickou reakci.
– Konstrukce: Vápenné mléko se používá ke stabilizaci půdy ve stavebnictví a jako součást stavebních materiálů.
- bělení: Vápenná kaše se používá k bělení materiálů, jako je len, sklo a papírová drť.
Tato technika zahrnuje provádění pravidelných měření hustoty vápenného kalu pomocí offline hustoměru. Tento hustoměr je oddělen od procesního proudu a vyžaduje ruční zásah. Tato metoda může být nákladově efektivní a relativně jednoduchá na implementaci; může však být poměrně pomalá a nespolehlivá v reakci na změny koncentrace.
Zde je inline hustoměr jako např Rheonics Procesní měřič SRD se používá k kontinuálnímu měření hustoty suspenze vápenného mléka. Tento měřič umožňuje monitorování procesního proudu v reálném čase, což jej činí rychlejším a přesnějším než offline měření. Úpravy rychlosti podávání se však stále provádějí ručně, což může vést k pomalejším reakčním dobám a potenciální lidské chybě, jako je nadměrné nebo nedostatečné ředění roztoku.
Tato metoda využívá inline procesní hustoměr jako např Rheonics procesní měřič SRD pro monitorování hustoty vápenné kaše v reálném čase v kombinaci s jednoduchým ovladačem pro automatické nastavení rychlosti podávání. Toto nastavení poskytuje přesné měření hustoty a umožňuje regulátoru provádět rychlé úpravy v reakci na změny koncentrace, udržovat kvalitu suspenze a dosahovat přísné kontroly. I když je tato metoda spojena s vyššími počátečními náklady na instalaci, výhody konzistentní kvality, výkonu a snížené pracovní síly z ní činí doporučenou volbu.
Obrázek 7: Inline procesní hustoměr SRD kontrolní mléko s koncentrací vápenné kaše
Jedno Rheonics Inline Process Density Meter SRD je inline hustoměr ideální pro řízení hustoty vápenného mléka v hasiči vápna. SRD je přesný a spolehlivý a může pracovat v širokém rozsahu teplot a tlaků.
Obrázek 8: Rheonics SRD Inline hustoměr a viskozita
Jedno Rheonics Inline procesní hustoměr SRD je vhodný pro řízení hasiče vápna z následujících důvodů:
Tabulka 2: Porovnání různých vápenných kalů v nádržích a jejich vlastností stárnutí. [1]

Inline procesní hustoměr, Rheonics SRD je všestranný nástroj, který lze použít k monitorování nejen suspenze vápenného mléka, ale i jejích alternativ, jako je soda, hydroxid sodný a hydroxid hořečnatý. Vzhledem k různým hustotám a tokovým vlastnostem těchto látek je... Rheonics Díky přesnosti a nastavitelnosti je SRD vynikající volbou pro sledování jejich koncentrací v reálném čase. To zajišťuje, že se používá správné množství a udržuje se optimální hodnota pH nebo účinnost úpravy. Integrace… Rheonics SRD s řídicími systémy umožňuje automatické nastavení a zajišťuje bezproblémový provoz bez ohledu na použitý materiál.
Obrázek 9: Instalace hustoměru SRD v nádrži a recirkulačním potrubí
Tabulka 3: Porovnání různých hustoměrů založených na různých technologiích.
| charakteristika | Měřicí technologie | |||||
| Vyvážený torzní rezonátor | Otočná vidlice | Vibrační trubky | Ultrazvuková | Mikrovlnná trouba | Záření | |
| Rozsah hustoty | 0-4 g/cc | 0-3 g/cc | 0-3 g/cc | Měří rychlost zvuku v kapalině 0-4 g/cc | Měří celkové sušiny 1%-50%TS 0-2 g/cc | 0-1 g/cc |
| Přesnost hustoty | 0.001 g / cm3 | 0.001 g/cc nebo lepší za definovaných podmínek | 0.001 g/cc nebo lepší za nejlepších podmínek | 0.005 g / cm3 | 0.005 g / cm3 | 0.01 g / cm3 |
| Viskozitní hodnocení a vliv | Až 10,000 XNUMX cP Současně měří dynamickou viskozitu kapaliny | Až 50 cP Chyba se zvyšuje (0.004 g/cc) u kapalin s vysokou viskozitou (200 cP) | Vyžaduje kalibraci pro každou kapalinu s viskozitou | Neměřeno | Neměřeno | Neměřeno |
| Hodnocení tlaku a vliv | 0 až 15,000 1000 psi (XNUMX bar) Plně kompenzováno Není potřeba kalibrace | 0 až 3000 200 psi (XNUMX bar) Výrazný efekt, nekompenzovaný | 0 až 750 50 psi (XNUMX bar) | 0 až 1500 100 psi (XNUMX bar) | 0 až 1500 100 psi (XNUMX bar) | 0 až 3000 200 psi (XNUMX bar) |
| Teplotní hodnocení a vliv | -40 až 300 ° C Stabilita 0.1°C Malá hmotnost snímače Izotermické podmínky umožňují vynikající přesnost hustoty Žádný rozdíl v továrních a polních podmínkách. | -50 až 200 ° C Bez vestavěného snímače teploty Stabilita pod 1°C Obrovská hmotnost senzoru Vyžaduje externí měření teploty | Max. 150 ° C Stabilita 0.1°C Senzorové trubice zabalené v izolaci s řízenými ohřívači Rychle se měnící teploty vedou k velkým chybám měření | 0 až 150 ° C | 0 až 150 ° C | 0 až 400 ° C |
| Průtokové podmínky | Statické nebo tekoucí. Žádný vliv průtoku na činnost snímače. | Vyžaduje přesně definovaný režim toku. Potřebuje velký adaptér pro každý průměr potrubí. | Statické nebo tekoucí. Vyžaduje kompenzaci průtoku. | Jednofázové kapaliny. Ovlivněno přítomností bublin, pevných látek nebo jiných nečistot. | Statické nebo plynulé. Žádný vliv na průtok. Tolerantní vůči nečistotám v kapalině | Jednofázové nebo vícefázové toky. Není ovlivněn nečistotami. |
| Instalace | Nejmenší inline senzor procesní hustoty na trhu (1” x 2.5”) Nabízí se více procesních připojení | Vyžaduje velký adaptér pro každý průměr trubky Velký senzor (2” x 10”) | Nevhodné pro velké průměry potrubí Velký senzorový systém (10”x20”) | Externí a intruzivní varianty Velký, těžký senzor Vyžaduje jedinečné pouzdro pro malé linky | Externí Velký, těžký snímač a pouzdro Pro 2” trubky nebo větší | Externí U malých potrubí musí být vysílač a vysílač umístěn dále Je nutná kalibrace |
| Instalace nádrže | Kompatibilní | Kompatibilní | Nekompatibilní | Kompatibilní styly, ale trpí problémem s usazeninami | Nekompatibilní | Nekompatibilní |
| Varianty | Přizpůsobitelné délky (zapuštěné, krátké a dlouhé) a designu (∅30 mm standardní tělo a ∅19 mm varianta) | Nastavitelná na délku | Nevyplněno | Nevyplněno | Nevyplněno | Přizpůsobí se rovným trubkám a ohybům |
| Jednotkové náklady | $ | $$ Potřebuje časté čištění kvůli ucpávání a rekalibraci | $ $ $ | $$ Kalibrace s kapalinami k definování základní linie | $$ Jsou vyžadovány základní kalibrace | $ $ $ Základní kalibrace Předpisy pro kontrolu zdrojů záření |
| Instalační úsilí | 0 až Nízká bezúdržbová Žádná terénní kalibrace Samočistící design | Vysoký Často ucpaný, potřebuje vyčistit Vyžaduje rekalibraci v pravidelných intervalech | Střední Vyžaduje kalibraci pro uvedení do provozu | Střední Vyžaduje kalibraci pro uvedení do provozu | Střední Vyžaduje kalibraci pro uvedení do provozu | Vysoký |
| Údržba | Žádné, pokud nedochází k usazování na snímacím prvku | Porucha povlaku a usazeniny na snímači | Častá kalibrace | Častá kalibrace | Častá kalibrace | Častá kalibrace |
| Celoživotní náklady pro zákazníka | $ | $ $ $ | $$$$$ | $$ | $ | $$ |
| Slabost | Nevyplněno | Obrovský efekt stěny, vyžaduje speciální adaptéry pro každou podmínku proudění | Objemná instalace Je nutná rekalibrace | Příliš citlivé na podmínky proudění | Nízká přesnost | Poslední v přesnosti |
Implementaci automatického inline monitorovacího a řídicího systému lze rozdělit do následujících kroků:
Výběr vhodného inline hustoměru, jako je např Rheonics SRD je prvním krokem. Ujistěte se, že jste vybrali model, který odpovídá specifickým požadavkům vašeho procesu, jako jsou vlastnosti kejdy a požadovaná úroveň přesnosti ovládání. Zde najdete všechny varianty SRD.
Inline hustoměr může být instalován přímo do procesního potrubí nebo do nádrže v závislosti na konkrétních požadavcích aplikace. Posouzení Rheonics Požadavky na instalaci SRD.
Pro instalaci procesní linky:
Rheonics Hustoměr SRD lze snadno integrovat do stávajícího potrubí díky přizpůsobitelným procesním připojením a variantám senzorových sond.
Hlavní typy instalace jsou kolmé a horizontální k potrubí. Rozhodnutí se provádí na základě omezení instalace, pokud jde o prostor, funkčnost, typ kapaliny a další. Viz další tabulka s porovnáním těchto dvou pro Limetkové mléko.
Tabulka 4: Instalace potrubí – paralelní a kolmé srovnání
| Kolmý | Paralelní | |
|---|---|---|
| Popis | Sonda se instaluje pod úhlem 90° od potrubí. Doporučuje se, aby hrot sondy SRD byl zarovnaný s průtokem, více viz zde. | Sonda snímače se instaluje podél nebo axiálně k potrubí. Obvykle vyžaduje ohybovou trubku. Doporučuje se, aby kapalina byla proti ose sondy SRD. Snímací prvek je soustředný a uprostřed vedení. |
| Výhody | Jednodušší instalace - Obvykle vyžaduje pouze weldolet. | Umístění kapaliny podél osy sondy snímače je ideální instalace pro SRD. Méně pravděpodobné usazeniny ovlivňující snímací prvek. Rheonics nabídek příslušenství průtokových cel pro paralelní instalaci |
| Nevýhody | U kapalin s vysokou viskozitou existuje riziko usazování a usazenin kolem základny a hrotu snímacího prvku. Většinou to vyžaduje minimální velikost trubky 2.5” (2” pro ANSI - OD 60.3 mm). U trubek menších rozměrů hrozí usazeniny a nedostatečná vůle snímacímu prvku. | Při použití pro krátké senzorové sondy instalace vyžaduje zkrácení nebo přizpůsobení ohybu. Rheonics nabízí FET-15T a sweep oblouk pro spojení s NPT 1.25” a Tri-Clamp. Pro paralelní instalaci vyžadují některé aplikace dlouhou zaváděcí sondu. Možné zmenšení průřezu. Většinu času vyžaduje ohyb nebo úhel 90° v potrubí. |
| Při instalaci do potrubí, kde existuje možnost sedimentace (často kvůli nesprávně namíchanému CacO3), by měla být instalována sonda senzoru, aby se zabránilo tvorbě usazenin kolem snímacího prvku. | ||
Pro instalaci nádrže:
U instalací v nádržích, nádobách nebo reaktorech musí být nejen snímací prvek SRD bez překážek, ale sonda snímače by měla být mimo pohybující se předměty, které mohou jednotku během provozu zasáhnout.
Rheonics nejběžnějšími řešeními pro instalaci do nádrží je použití Tank Mount Adaptéru – TMA-34N a použití dlouhých zaváděcích sond, jako je SRD-X5. Oba umožňují bezpečnou a spolehlivou instalaci bez nutnosti vyprázdnění nádrže. Následující tabulka porovnává obě možnosti.
Tabulka 5: Instalace řadové nádrže – Porovnání adaptéru pro montáž nádrže a dlouhé zaváděcí sondy
| Příslušenství TMA-34N | Dlouhá zaváděcí sonda | |
|---|---|---|
| Popis | Používá zkratku SRD-X1-34N, se závitem v ochranné kleci. Montáž je prodloužena o trubku s vlastní délkou. Sonda snímače je ponořena do kapaliny a druhý konec je upevněn pro bezpečnou instalaci. | Jednodílná senzorová sonda přizpůsobená na délku a procesní připojení. Odkazuje na SRD-X5 (standardně dlouhé), -X6 (Slimline) a -X7 (reaktorová sonda). |
| Výhody | Snadná změna délky vložení uživatelem. Cage chrání sondu před nárazy. | Lze použít pro otevřené i uzavřené nádrže. Flexibilita na konstrukci (průměr těla). K dispozici jsou ochranné klece |
| Nevýhody | Většinou běžné pro otevřené nádrže. | Dražší řešení ve srovnání s TMA. |
Pro další recenzi navštivte článek o a srovnání mezi inline instalací v nádrži a potrubí.
Po instalaci by měl být hustoměr otestován, aby byla zajištěna přesná měření. Tento krok zahrnuje ověření, že naměřené hodnoty odpovídají známé hustotě kalu, a seřízení měřiče podle potřeby.
Hustoměr by měl být integrován s řídicími systémy. To umožňuje automatické nastavení rychlosti dávkování v reakci na změny hustoty suspenze.
Dodržováním této implementační strategie si můžete zajistit úspěšnou instalaci a provoz automatického inline monitorovacího a řídicího systému pro suspenzi vápenného mléka. To povede ke zlepšení řízení procesu, konzistentní kvalitě suspenze a lepším vlastnostem konečného produktu.
Díky automatické metodě monitorování a řízení přímo v zařízení mohou operátoři s jistotou udržovat a kontrolovat kvalitu suspenze vápenného mléka a dosahovat tak požadovaného výkonu a bezpečnosti konečného produktu.
Monitorování a řízení suspenze vápenného mléka je kritickým aspektem mnoha průmyslových procesů. Volba techniky by měla zohledňovat faktory, jako je přesnost, velikost systému a četnost změn koncentrace. Pro optimální výkon a konzistentní kvalitu však doporučujeme používat automatickou metodu inline monitorování a řízení. Správná údržba a dodržování standardních operačních postupů (SOP) zajistí spolehlivé výsledky a zároveň poskytne... Rheonics Inline procesní hustoměr s viskozitním výstupem, SRD je vynikajícím doplňkem k sadě nástrojů pro operátory pro monitorování, řízení a optimalizaci konzistence jejich vápenné kaše pro dosažení vysoké návratnosti investic.
[třicet]: Kutlubay, G. (2016) Proces výroby hašeného vápna o velké jemnosti a takto získaného vápenného mléka o velké jemnosti. WO 2016/037972 A9
[třicet]: Kemppainen, J. (2016) Modelování a validace procesu výroby vápenného mléka.
[třicet]: Národní Lime Association. Vlastnosti typických komerčních vápenných produktů
[třicet]: Přehled globálního trhu s vápennou kaší 2019–2025, Zpráva o průzkumu trhu
[třicet]: S&D Sucden. Vývojové diagramy procesu cukru
[třicet]: Wikipedie. Vápenné mléko
[třicet]: Asociace cukru
[třicet]: Asociace papíru
[třicet]: Asociace pro úpravu vody