Известковое молоко (MOL Slurry) – мониторинг в реальном времениoring и контроль оптимальной концентрации

Для инженеров-технологов важно разработать эффективный и надежный метод контроля и управления известковым молоком при производстве целевого продукта. Ключом к этому процессу является поиск метода, который поддерживает качество раствора, обеспечивает жесткий контроль и легко реагирует на любые изменения в сырье или желаемой концентрации известкового раствора. В этом документе обсуждается текущее состояние производства известкового молока, различные доступные методы контроля, их преимущества и недостатки, а также описывается лучший подход к производственному процессу с учетом таких факторов, как концентрация, размер системы, чистота сырья и желаемый конечный продукт. , подчеркивая преимущества Rheonics SRD Измеритель плотности и вязкости.

1. Обзор известкового раствора

Производство известкового молока

Производство известкового молока включает смешивание оксида кальция CaO с водой в ходе реакции выделения тепла, называемой гашением извести. В результате этой реакции первоначально образуется мелкодисперсный порошкообразный раствор гидроксида кальция, известный как гашеная известь или гашеная известь. При дальнейшем добавлении воды образуется жидкий раствор, называемый известковым молоком. Пульпу обычно смешивают до такой концентрации, при которой она все еще легко течет, но содержит большое количество твердой фракции гидроксида кальция.

Для безопасного обращения с теплом, выделяющимся во время реакции гашения, требуется специальное оборудование, называемое гашильной машиной. Поддержание надлежащей температуры реакции поддерживает постоянное качество получаемого гидрата и обеспечивает хорошую реакционную способность, что помогает минимизировать воздействие на окружающую среду и, в конечном итоге, улучшить выход конечного продукта. Пользователи известкового молока имеют возможность гашить негашеную известь на месте или получать предварительно гашеный сухой гидроксид кальция. Последний легко смешивается с водой без необходимости использования гашиша. Альтернативно, готовое известковое молоко можно приобрести у поставщиков. 

Полученные водные суспензии характеризуются массовой концентрацией твердого вещества (% сухих веществ), химической активностью суспензии к нейтрализации кислоты и распределением размеров частиц в суспензии (контролируя частично вязкость). Эти характеристики определяют свойства суспензии, главным образом ее вязкость и реакционную способность.

Правильное хранение известкового молока имеет решающее значение, поскольку его качество со временем ухудшается. Частицы гидроксида кальция реагируют с углекислым газом (CO2) в атмосфере, в результате чего образуется карбонатная известь (CaCO3). Это отрицательно влияет на эффективность суспензий в различных процессах и применениях.

Рисунок 2: Схема процесса получения известкового молока [2].

Источники и альтернативы известковому молоку

Основное сырье для производства известкового молока, негашеная известь, добывается из известняка, осадочной породы, состоящей в основном из карбоната кальция (CaCO₃). Известняк широко распространен во всем мире, и его коммерчески добывают в странах со значительными запасами известняка, включая США, Китай и Индию.

Существует несколько альтернатив известковому молоку, в первую очередь в тех случаях, когда его используют для контроля pH или очистки воды. Эти альтернативы включают кальцинированную соду (карбонат натрия), каустическую соду (гидроксид натрия) и гидроксид магния. Однако каждая из этих альтернатив имеет свой набор преимуществ и недостатков, и выбор часто зависит от конкретного применения и местных экономических соображений.

Таблица плотности известкового молока

Как объяснялось ранее, с химической точки зрения известковая суспензия представляет собой суспензию оксида кальция CaO в воде, называемую негашеной известью. Гашеная известь Ca(OH)2 представляет собой суспензию твердых частиц гидроксида кальция Ca(OH)2 (порошок) – с концентрацией от 18% до 40% – в воде, известную как гидратная известь, полученная в результате гидратации негашеной извести.

Следующий график показывает, что плотность известкового молока увеличивается с концентрацией. Это происходит потому, что частицы кальция в суспензии вытесняют воду, которая менее плотна.

Рисунок 3: Таблица плотности известкового молока.

График также показывает, что плотность молока известкового раствора меняется в зависимости от температуры. Это связано с тем, что частицы гидроксида кальция лучше растворяются в горячей воде, что снижает плотность суспензии.

В следующей таблице показана плотность известкового молока при различном процентном содержании CaOH2 в воде. Плотность возрастает линейно с увеличением массовой доли извести в суспензии. Важно отметить, что это приблизительные значения, а фактическая плотность может варьироваться в зависимости от таких факторов, как температура и давление.

При содержании выше 30% некоторые известковые растворы становятся довольно жесткими. Присадки в количестве 35% используются для того, чтобы сделать суспензию перекачиваемой. Как правило, при 40% суспензии больше нельзя перекачивать.

Таблица 1. Эталонная плотность известкового раствора [3].

Консистенция известкового раствора с концентрацией

Существует три типа известковых суспензий:

• Влажный шпаклевочный материал с 30-35% негашеной известковой суспензией.
• Сливочный материал, который можно разливать или перекачивать насосом, содержащий около 20-25% негашеной извести, известный как известковое молоко.
• Водянистая консистенция, молочного цвета, с концентрацией менее 18% (обычно 10-15% или 1-1.5 фунта/галлон)

После стабилизации известковый раствор представляет собой стабильную суспензию и не вызывает коррозии. Стабилизация происходит, когда вся вода полностью прореагировала с гидроксидом кальция.

Промышленное применение известкового молока

- Очистка воды: Известь имеет различное применение в процессах очистки воды, включая смягчение, агломерацию, флокуляцию и регулирование pH. Его обычно добавляют в питьевую воду для контроля отложения карбонатов и продления срока службы распределительных систем.

При очистке сточных вод известь действует как коагулянт, нейтрализуя заряд коллоидных частиц, что позволяет легко их удалить. Он также способствует флокуляции взвешенных примесей, делая декантацию более эффективной. Известь можно использовать в сочетании с солями металлов или полимерами в качестве флокулянта.

Кроме того, известь может повысить уровень pH воды, вызывая осаждение тяжелых металлов в виде гидроксидов. Это облегчает их сбор и удаление. Известь также способствует осаждению фосфатов и сульфатов, а также тяжелых металлов в виде нерастворимых солей, повышая эффективность их удаления.

Рисунок 4. Процесс очистки воды и измеритель плотности и вязкости SRD.

– Переработка сахара: Процесс очистки сока сахарной свеклы или тростника включает добавление известкового молока и углекислого газа. Монитoring Качество известкового молока на нескольких стадиях имеет решающее значение для достижения улучшенных результатов очистки и оптимизации процесса.

Рисунок 5: Процесс рафинирования сахара и измеритель плотности и вязкости SRD

– Десульфурация дымовых газов: Известковое молоко, широко используемое на электростанциях и в промышленности с большими котлами, способствует снижению выбросов диоксида серы за счет реакции и нейтрализации этих вредных газов.

– Производство бумаги: В бумажной промышленности известковое молоко используется для варки древесины в сульфатном или крафт-процессе. Он расщепляет лигнин, присутствующий в древесине, делая производство бумаги более эффективным.

Рисунок 6: Процесс производства бумаги и измеритель плотности и вязкости SRD

– Производство стали: Сталелитейная промышленность использует известковое молоко для флюсования, десульфурации и в кислородно-конвертерном процессе производства стали. Это помогает удалить примеси, улучшить качество производимой стали.

— Добыча цветных металлов: Удаление цветных металлов из руды в процессах флотации, где известковое молоко используется в качестве модификатора pH для повышения эффективности пенообразователей и собирателей, или в реакциях метатезиса, где оно используется для осаждения соли цветного металла. Известковая суспензия используется для контроля значения pH в процессах нейтрализации кислот и цианидного выщелачивания при аффинаже золота.

– Химическое производство: ЛВременная суспензия используется в качестве регулятора pH, осушителя или для реакции метатезиса.

- Строительство: Известковое молоко используется для стабилизации грунтов в строительстве и в качестве компонента строительных материалов.

– Отбеливание: Известковая суспензия используется для отбеливания таких материалов, как лен, стекло и бумажная масса.

2. Монитoring и методы управления

Метод 1: измерение плотности в автономном режиме

• Преимущества: Экономичность; просто реализовать
• Недостатки: Ненадежный; медленная реакция на изменения; ручное вмешательство
• Применимость: Может использоваться в условиях низкой точности, небольших размерах систем или нечастых изменениях концентрации.

Этот метод включает в себя периодические измерения плотности известкового молока с использованием автономного плотномера. Этот плотномер отделен от технологического потока и требует ручного вмешательства. Этот метод может быть экономически эффективным и относительно простым в реализации; однако он может быть довольно медленным и ненадежным в ответ на изменения концентрации.

Метод 2. Линейное измерение плотности и ручная регулировка скорости подачи.

• Преимущества: Более быстрое измерение плотности; более высокая точность, чем метод 1
• Недостатки: Медленная регулировка скорости подачи; ручное вмешательство; риск человеческой ошибки
• Применимость: Это может быть полезно в тех случаях, когда концентрация навозной жижи не меняется часто и имеется рабочая сила для ручной регулировки.

Здесь линейный плотномер, такой как Rheonics Измеритель процесса SRD используется для непрерывного измерения плотности известкового молока и известкового раствора. Этот счетчик обеспечивает мониторинг в режиме реального времениoring технологического потока, что делает его более быстрым и точным, чем автономные измерения. Однако регулировка скорости подачи по-прежнему осуществляется вручную, что может привести к замедлению реакции и потенциальным человеческим ошибкам, таким как чрезмерное или недостаточное разбавление раствора.

Метод 3: Автоматический встроенный мониторингoring и контроль (рекомендуется)

• Преимущества: Точные измерения в реальном времени; быстрая настройка управления; низкое вмешательство человека; стабильное качество
• Недостатки: более высокая первоначальная стоимость установки.
• Применимость: Идеально подходит для более крупных систем, частых изменений концентрации или требований высокой точности.

В этом методе используется поточный измеритель плотности процесса, такой как Rheonics расходомер SRD для контроля плотности известкового молока в режиме реального времени в сочетании с простым контроллером для автоматической регулировки скорости подачи. Эта установка обеспечивает точные измерения плотности и позволяет контроллеру быстро корректировать ситуацию в ответ на изменения концентрации, поддерживая качество навозной жижи и обеспечивая жесткий контроль. Хотя этот метод требует более высоких первоначальных затрат на установку, преимущества стабильного качества, производительности и снижения затрат на рабочую силу делают его рекомендуемым выбором.

Рисунок 7: Линейный технологический плотномер SRD для контроля концентрации молока и известкового раствора.

3. Rheonics Линейный измеритель плотности процесса SRD

Ассоциация Rheonics Поточный плотномер SRD — это поточный плотномер, идеально подходящий для контроля плотности известкового молока в известковогасителе. SRD точен и надежен и может работать в широком диапазоне температур и давлений.

Рисунок 8: Rheonics Линейный измеритель плотности и вязкости SRD

Пригодность для контроля гашения извести

Ассоциация Rheonics Поточный измеритель плотности процесса SRD хорошо подходит для контроля гашения извести по следующим причинам:

• Широкий температурный диапазон: SRD может работать в диапазоне температур от -40 до 300 °C (от -40 до 572 °F), что охватывает весь температурный диапазон гашильной машины.
• Высокая точность: SRD имеет точность 0.001 г/см1 (возможна более высокая точность), что достаточно для большинства применений гашения извести, поскольку он разрешает изменения массы/концентрации менее XNUMX%.
• Быстрое время отклика: SRD имеет быстрое время отклика менее 1 секунды, что позволяет управлять гашишем извести в режиме реального времени.
• Простота установки: SRD — это простой в установке плотномер, не требующий каких-либо калибровок или пуско-наладочных работ. Датчик можно установить в резервуар или трубопровод за 5 минут и подать питание для начала измерений.
• Простая интеграция с ПЛК: Поддержка широкого спектра промышленных протоколов и ПЛК. Проверьте диапазон ПЛК и протоколы, используемые SRD которые используются клиентами для интеграции с выбранными ими ПЛК и ПК.
• Одновременное измерение вязкости и температуры: Показано, что вязкость известкового раствора является хорошим показателем качества известкового раствора. SRD может обнаружить деградацию известкового раствора, связанную со старением [1].

Таблица 2: Сравнение различных известковых растворов в резервуарах и их свойств при старении. [1]

Использующий Rheonics SRD для Монитаoring Альтернативные суспензии 

Встроенный измеритель плотности процесса, Rheonics SRD — универсальный инструмент, который можно использовать для мониторингаoring не только известковое молоко, но и его альтернативы, такие как кальцинированная сода, каустическая сода и гидроксид магния. Учитывая различную плотность и характеристики текучести этих веществ, Rheonics Точность и возможность регулировки SRD делают его отличным выбором для мониторинга.oring их концентрации в режиме реального времени. Это гарантирует, что используются правильные количества, поддерживая оптимальный уровень pH или эффективность лечения. Кроме того, интеграция Rheonics SRD с системами управления обеспечивает автоматическую регулировку, обеспечивая бесперебойную работу независимо от используемого материала.

Преимущества использования Rheonics линейный технологический плотномер SRD

• Измерение плотности в режиме реального времени в режиме онлайн, процесс можно контролировать и работать непрерывно без необходимости использования образцов для измерения.
• Прямой вывод измерителя плотности, удельного веса, концентрации, °Be (градусы Боме), °Bx (градусы Брикса)
• Эффективное использование известкового раствора, повышение качества и экономия затрат
• Надежный, повторяемый, воспроизводимый и точный измеритель
• Прямое измерение без влияния рабочей температуры и наличия твердых частиц в жидкости.
• Оптимизация производительности производственного процесса с использованием известкового раствора
• Простая установка в технологические линии, резервуары, реакторы без необходимости использования внешней проточной ячейки.
• Используйте тот же измеритель для измерения конечного продукта, используя прямой выходной сигнал в выбранных единицах измерения (°Bx, °Be, SG, концентрация и другие).

Рис. 9. Установка плотномера SRD в резервуаре и линии рециркуляции.

Преимущества Rheonics Плотномер на основе сбалансированного крутильного резонатора (BTR) по сравнению с альтернативами

• Прямое измерение плотности вместо эмпирических принципов измерения, основанных на поглощении микроволнового излучения или излучения (методы, основанные на микроволновом излучении и излучении, определяют относительное изменение поглощения и связывают его с плотностью посредством калибровки жидкости и требуют периодической повторной калибровки)
• Прямое измерение в центре линии потока, а не у стенки (как при измерениях с помощью электродов)
• Отсутствие воздействия отложений на стены (против сильного воздействия микроволновых технологий)
• Оптимизирует чувствительный элемент благодаря сертификации EHEDG и 3-A, исключает вероятность засорения (по сравнению с технологиями на основе камертона)
• Возможность работы как с жидкостями низкой, так и с высокой вязкостью.
• Нет необходимости повторной калибровки во время ввода в эксплуатацию или в течение всего срока службы. 
• Встроенная проверка калибровки на соответствие FDA и другим нормам контроля качества.

Таблица 3: Сравнение различных плотномеров, основанных на разных технологиях.

4. Стратегия реализации

Реализация автоматического встроенного мониторингаoring и систему управления можно разбить на следующие этапы:

Выбор оборудования: 

Выбор подходящего встроенного плотномера, такого как Rheonics СРД – это первый шаг. Обязательно выберите модель, которая соответствует конкретным требованиям вашего процесса, таким как характеристики суспензии и желаемый уровень точности управления. Узнайте все варианты SRD здесь.

Установка: 

Линейный плотномер может быть установлен непосредственно в технологический трубопровод или в резервуар, в зависимости от конкретных требований применения. Обзор Rheonics Требования к установке SRD. 

Для установки технологической линии:

Rheonics Плотномер SRD можно легко интегрировать в существующий трубопровод благодаря настраиваемым технологическим соединениям и вариантам сенсорных датчиков. 

Основные типы установки – перпендикулярно и горизонтально трубе. Решение принимается с учетом ограничений места установки, функциональности, типа жидкости и других. См. следующую таблицу со сравнением этих двух продуктов для известкового молока.

Таблица 4. Монтаж на трубопроводе. Сравнение параллельного и перпендикулярного монтажа 

Для установки бака:

При установке в резервуарах, резервуарах или реакторах не только чувствительный элемент SRD должен быть свободен от препятствий, но и зонд датчика должен находиться вдали от движущихся объектов, которые могут задеть устройство во время работы.

Rheonics Наиболее распространенными решениями для установки в резервуарах являются использование адаптера для крепления на резервуаре – TMA-34N и использование длинных вставных зондов, таких как SRD-X5. Оба обеспечивают безопасную и надежную установку без необходимости опорожнения резервуара. В следующей таблице сравниваются оба варианта.

Таблица 5. Линейная установка резервуара – сравнение адаптера для крепления резервуара и длинного погружного зонда 

Для дальнейшего ознакомления посетите статью на Сравнение встроенной установки в резервуаре и трубе. 

Калибровка и тестирование: 

После установки плотномер необходимо протестировать, чтобы обеспечить точность измерений. Этот этап включает в себя проверку соответствия показаний счетчика известной плотности навозной жижи и при необходимости настройку счетчика.

Интеграция с системами управления: 

Плотномер должен быть интегрирован с системами управления. Это позволяет автоматически регулировать скорость подачи в зависимости от изменения плотности раствора.

Следуя этой стратегии внедрения, вы можете обеспечить успешную установку и работу автоматического встроенного мониторинга.oring и система управления известковым молоком. Это приведет к улучшению управления процессом, стабильному качеству жидкого раствора и улучшению характеристик конечного продукта.

Лучшие практики по обслуживанию Monitoring и системы управления

1. Убедитесь, что весь карбонат кальция прореагировал с водой с образованием стабильной суспензии, это займет некоторое время. Измерение SRD может показать, когда плотность (и вязкость) стабилизировалась, что означает полную стабилизацию.
2. Регулярная проверка калибровки встроенного плотномера, обеспечивающая надежность измерений.
3. Периодическое техническое обслуживание и очистка плотномера для предотвращения загрязнения и обеспечения правильной работы.
4. Регулярная проверка ПИД-регулятора и другого управляющего оборудования для поддержания общей оптимизированной системы.
5. Надлежащее обучение персонала, контролирующего мониторинг.oring и системы управления для обработки изменений в сырье, устранения потенциальных проблем и обеспечения безопасности.
6. Внедрение стандартных операционных процедур (СОП) для мониторингаoring, контроль и отчетность для облегчения коммуникации и поддержания последовательного и эффективного рабочего процесса.

С помощью автоматического встроенного мониторингаoring и метод контроля, операторы могут уверенно поддерживать и контролировать качество известкового молока для достижения желаемых характеристик и безопасности конечного продукта.

5. Заключение

монитoring а контроль содержания известкового молока является важнейшим аспектом многих промышленных процессов. При выборе метода следует учитывать такие факторы, как точность, размер системы и частота изменений концентрации. Однако для оптимальной производительности и стабильного качества мы рекомендуем использовать автоматический встроенный мониторинг.oring и метод управления. Надлежащее обслуживание и соблюдение СОП обеспечат надежные результаты, а также дадут результат. Rheonics линейный технологический плотномер с выходом вязкости, SRD является отличным дополнением к набору инструментов оператора для мониторинга, контроля и оптимизации консистенции известкового раствора, обеспечивая высокую рентабельность инвестиций.

Рекомендации

[1]: Кутлубай, Г. (2016) Способ производства гашено-известкового молока высокой крупности и полученного таким образом известкового молока высокой крупности.. WO 2016/037972 А9 

[2]:  Кемппайнен, Дж. (2016) Моделирование и проверка процесса производства известкового молока.

[3]: Национальная ассоциация извести. Свойства типичных продуктов из коммерческой извести 

[4]: Обзор мирового рынка известкового раствора на 2019-2025 гг., отчет об исследовании рынка

[5]: С&Д Сюкден. Процесс производства сахараharts

[6]: Википедия. Известковое молоко

[7]: Сахарная Ассоциация 

[8]: Бумажная Ассоциация 

[9]: Ассоциация водоочистки