ライムミルク (MOL スラリー) - リアルタイム監視oring 最適な濃度を制御する » rheonics

石灰乳スラリーのリアルタイム監視oring と制御

プロセスエンジニアにとって、 対象製品の製造における石灰乳スラリーを監視および制御するための効率的かつ信頼性の高い方法。このプロセスの鍵は、スラリーの品質を維持し、厳密な制御を実現し、原料や希望する石灰スラリー濃度の変化に容易に対応できる方法を見つけることです。この文書では、石灰乳生産の現状、制御に利用できるさまざまな技術、その利点と欠点について説明し、濃度、システムサイズ、原材料の純度、目的の最終製品などの要素を考慮しながら、製造プロセスの最適なアプローチの概要を説明します。の利点を強調します。 Rheonics SRD 密度および粘度計。

1. 石灰スラリーの概要

石灰乳スラリーの製造

石灰乳の製造には、消石灰と呼ばれる発熱反応で酸化カルシウム、CaO と水とを混合することが含まれます。この反応では、最初に消石灰または消石灰として知られる水酸化カルシウムの微粉末溶液が生成されます。さらに水を加えると、石灰乳と呼ばれる液体溶液が形成されます。スラリーは通常、容易に流れながらも水酸化カルシウムの固形分を多く含む濃度まで混合されます。

消石反応時に発生する熱を安全に処理するには、消石器と呼ばれる専用の装置が必要です。適切な反応温度を維持すると、生成される水和物の品質が一定に保たれ、良好な反応性が確保されるため、環境への影響が最小限に抑えられ、最終的に最終製品の収率が向上します。石灰乳のユーザーは、現場で生石灰を消火するか、事前に消火した乾燥水酸化カルシウムを入手するかを選択できます。後者はスレーカーを必要とせずに水と簡単に混合できます。あるいは、既製の石灰乳を供給業者から入手することもできます。

得られる水性懸濁液は、固形分の質量濃度 (固形分%)、酸を中和するスラリーの化学反応性、および懸濁液中の粒子のサイズの分布 (部分粘度の制御) によって特徴付けられます。これらの特性により、スラリーの特性、主に粘度と反応性が決まります。

石灰乳は時間の経過とともに品質が劣化するため、適切に保管することが重要です。水酸化カルシウムの粒子は大気中の二酸化炭素 (CO2) と反応し、炭酸カルシウム石灰 (CaCO3) が形成されます。これは、さまざまなプロセスや用途におけるスラリーの有効性に悪影響を及ぼします。

図 2: 石灰乳スラリーのプロセス概略図 [2]。

石灰乳スラリーの調達と代替品

石灰乳スラリーの主原料である生石灰は、主に炭酸カルシウム (CaCO₃) で構成される堆積岩である石灰岩から供給されます。石灰石は世界中に豊富にあり、米国、中国、インドなど、石灰石の埋蔵量が多い国で商業的に採掘されています。

石灰乳スラリーの代替品はいくつかありますが、主に pH 制御や水処理に使用される用途に使用されます。これらの代替品には、ソーダ灰 (炭酸ナトリウム)、苛性ソーダ (水酸化ナトリウム)、および水酸化マグネシウムが含まれます。ただし、これらの代替案にはそれぞれ独自の利点と欠点があり、選択は特定の用途と地域の経済的考慮事項に依存することがよくあります。

石灰乳スラリー密度表

前に説明したように、化学的には、石灰スラリーは生石灰と呼ばれる酸化カルシウム CaO を水に懸濁させたものです。消石灰 Ca(OH)2 は、生石灰を水和して得られる、消石灰として知られる、水酸化カルシウム Ca(OH)2 固体粒子 (粉末) (濃度 18% ～ 40%) の水中の懸濁液です。

次のプロットは、石灰乳スラリーの密度が濃度とともに増加することを示しています。これは、スラリー中のカルシウム粒子が水と置き換わるため、密度が低いためです。

図 3: 石灰乳スラリー密度表。

このプロットは、石灰乳スラリーの密度が温度によって変化することも示しています。これは、水酸化カルシウム粒子が熱水に溶けやすくなり、スラリーの密度が低下するためです。

次の表は、水中のさまざまな割合の CaOH2 における石灰乳スラリーの密度を示しています。密度は、スラリー中の石灰の質量パーセントの増加に伴って直線的に増加します。これらはおおよその値であり、実際の密度は温度や圧力などの要因によって異なる場合があることに注意することが重要です。

割合が 30% を超えると、一部の石灰スラリーは非常に硬くなります。スラリーをポンプで送れるようにするために、35% の添加剤が使用されます。一般に、40% になると、スラリーをポンプで汲み上げることができなくなります。

表 1: 石灰スラリーの基準密度 [3]。

石灰スラリーの濃度に応じた一貫性

石灰懸濁液には XNUMX 種類あります。

30 ～ 35% の生石灰スラリーを含む湿ったパテのような材料。
注ぐかポンプで汲み上げることができるクリーム状の物質で、約 20 ～ 25% の生石灰が含まれており、ミルクオブライムとして知られています。
水っぽい粘稠度、乳白色、濃度約 18% 未満 (通常 10 ～ 15% または 1 ～ 1.5 ポンド/ガロン)

安定化すると、石灰スラリーは安定した懸濁液となり、腐食性がありません。すべての水が水酸化カルシウムと完全に反応すると、安定化が起こります。

石灰乳スラリーの産業用途

- 水処理： 石灰は、軟化、凝集、凝集、pH 調整など、水処理プロセスでさまざまな用途に使用されます。炭酸塩の沈着を制御し、配水システムの寿命を延ばすために、一般に飲料水に添加されます。

廃水処理において、石灰はコロイド粒子の電荷を中和することにより凝集剤として機能し、コロイド粒子を容易に除去できるようにします。また、浮遊不純物の凝集を促進し、デカンテーションをより効率的にします。石灰は、凝集剤として金属塩またはポリマーと組み合わせて使用できます。

さらに、石灰は水の pH レベルを上昇させ、重金属を水酸化物として沈殿させる可能性があります。これにより、収集と削除が容易になります。石灰はまた、リン酸塩や硫酸塩、重金属を不溶性塩として沈殿させるのに役立ち、除去効率を高めます。

図 4: 水処理プロセスと SRD 密度および粘度計

– 精糖： テンサイまたはサトウキビの絞り汁を精製するプロセスには、石灰ミルクと炭酸ガスの添加が含まれます。モニトoring 精製結果の向上とプロセスの最適化を達成するには、複数の段階での石灰乳の品質が非常に重要です。

図 5: 砂糖の精製プロセスと SRD 密度および粘度計

– 排煙脱硫: 発電所や大型ボイラーを備えた産業で広く使用されている石灰乳スラリーは、これらの有害なガスと反応して中和することで、二酸化硫黄の排出量の削減に役立ちます。

– 製紙業: 製紙業界では、硫酸塩またはクラフトプロセスで木材を消化するために石灰乳スラリーが使用されます。木材に含まれるリグニンを分解し、紙の生産をより効率的にします。

図 6: 製紙プロセスと SRD 密度および粘度計

– 鉄鋼生産: 鉄鋼業界では、フラックス、脱硫、および基本的な酸素製鋼プロセスに石灰乳スラリーを使用しています。不純物を除去し、製造される鋼の品質を向上させるのに役立ちます。

– 非鉄金属の採掘: 泡立て器や捕集器の効果を高めるための pH 調整剤として石灰乳が使用される浮遊選鉱プロセス、または非鉄金属の塩を沈殿させるために使用されるメタセシス反応における鉱石からの非鉄金属の除去。石灰スラリーは、金精錬における酸の中和およびシアン化物浸出プロセスの pH 値を制御するために使用されます。

– 化学製造：Limeスラリーは、pH調整剤、乾燥剤、メタセシス反応用として使用されます。

- 工事： 石灰乳は、建設時の地盤安定化や建築資材の成分として使用されます。

– 漂白: 石灰スラリーは、リネン、ガラス、紙パルプなどの漂白に使用されます。

2.Monitoring および制御技術

方法 1: オフライン濃度測定

利点: 費用対効果が高い。実装が簡単
欠点: 信頼性が低い。変化への対応が遅い。手動介入
適用性: 低精度の要件、より小さいシステムサイズ、またはまれな濃度変更で使用できます。

この手法には、オフライン密度計を使用して石灰乳スラリー密度を定期的に測定することが含まれます。この密度計はプロセスの流れから独立しているため、手動による介入が必要です。この方法は費用対効果が高く、実装も比較的簡単です。ただし、濃度の変化に対する反応は非常に遅く、信頼性が低い場合があります。

方法 2: インライン濃度測定と手動送り速度調整

利点: より迅速な密度測定。方法 1 よりも高い精度
欠点: 送り速度の調整が遅い。手動介入。人的ミスのリスク
適用性: これは、スラリー濃度が頻繁に変化せず、手動調整に人手が必要な場合に役立ちます。

ここでは、次のようなインライン密度計を使用します。 Rheonics プロセスメーター SRD は、石灰乳スラリーの密度を連続的に測定するために使用されます。このメーターはリアルタイム監視を提供しますoring プロセスの流れを把握できるため、オフライン測定よりも迅速かつ正確になります。ただし、供給速度の調整は依然として手動で行われるため、反応時間が遅くなり、溶液の過剰希釈または希釈不足などの人的ミスが発生する可能性があります。

方法 3: 自動インライン監視oring およびコントロール (推奨)

利点: リアルタイムの正確な測定。素早い制御調整。人間の介入が少ない。一貫した品質
デメリット：初期導入コストが高い
適用性: 大規模システム、頻繁な濃度変更、または高精度の要件に最適です。

この方法では、次のようなインラインプロセス密度計を使用します。 Rheonics プロセスメーター SRD は、石灰ミルクのスラリー密度をリアルタイムで監視し、供給速度を自動的に調整するシンプルなコントローラーと組み合わせています。この設定により、正確な密度測定が可能になり、コントローラーが濃度の変化に応じて迅速に調整できるようになり、スラリーの品質を維持し、厳密な制御を実現できます。この方法は初期導入コストが高くなりますが、品質、パフォーマンスが安定し、人員の関与が軽減されるという利点があるため、推奨される選択肢となっています。

図 7: インラインプロセス密度計 SRD 制御石灰乳スラリー濃度質量

3. Rheonics インラインプロセス密度計 SRD

　 Rheonics インラインプロセス密度計 SRD は、消石器内の石灰乳の密度を制御するのに最適なインライン密度計です。 SRD は正確で信頼性が高く、幅広い温度と圧力で動作できます。

図8： Rheonics SRD インライン密度および粘度計

石灰スレーカー制御への適合性

　 Rheonics インラインプロセス密度計 SRD は、次の理由により、石灰沈降剤の制御に最適です。

広い温度範囲： SRD は、-40 ～ 300 °C (-40 ～ 572 °F) の温度範囲で動作でき、石灰削り器の温度範囲全体をカバーします。
高精度： SRD の精度は 0.001 g/cc (さらに高い精度も利用可能) で、1% 未満の質量/濃度の変化を分解するため、ほとんどの石灰除去装置の用途にはこれで十分です。
速い応答時間: SRD は 1 秒未満の高速応答時間を備えているため、ライムスレーカーのリアルタイム制御が可能です。
インストールが簡単： SRD は、校正や試運転の手順を必要とせず、取り付けが簡単な密度計です。センサーはタンクまたはラインに 5 分で設置でき、電源を入れると測定を開始できます。
PLCとの簡単な統合: 幅広い産業用プロトコルと PLC をサポート。範囲を確認してください SRDで使用されるPLCとプロトコル 顧客が選択した PLC および IPC と統合するために使用されます。
粘度と温度の同時測定: 石灰スラリーの粘度は、石灰スラリーの品質の良い指標であることが示されています。 SRD は、石灰スラリーの経年劣化を検出できます [1]。

表 2: タンク内のさまざまな石灰スラリーとその老化特性の比較。 [1]

活用 Rheonics モントのSRDoring 代替スラリー

インラインプロセス密度計、 Rheonics SRD は、監視に使用できる多用途ツールです。oring 石灰乳スラリーだけでなく、ソーダ灰、苛性ソーダ、水酸化マグネシウムなどの代替品も含まれます。これらの物質の異なる密度と流動特性を考慮すると、 Rheonics SRD の精度と調整機能により、監視に最適です。oring リアルタイムでの集中力。これにより、正しい量が使用され、最適な pH レベルまたは処理効率が維持されることが保証されます。さらに、 Rheonics 制御システムを備えた SRD により自動調整が可能になり、使用する材料に関係なくシームレスな操作が可能になります。

使用することの利点 Rheonics インラインプロセス密度計 SRD

密度、プロセスのオンラインリアルタイム測定は、測定サンプルを必要とせずに継続的に制御および操作できます。
密度、比重、濃度、°Be (ボーメ度)、°Bx (ブリックス度) をメーターから直接出力
石灰スラリーを効率的に使用し、品質の向上とコストの削減を実現します。
信頼性、再現性、再現性が高く正確なメーター
動作温度や流体中の固形物の存在に影響されない直接測定
石灰スラリーを使用して生産プロセスの収量を最適化する
外部フローセルを必要とせず、プロセスライン、タンク、反応器に簡単に設置可能
同じメーターを使用して最終製品も測定し、選択した単位 (°Bx、°Be、SG、濃度など) での直接出力を利用します。

図 9: タンクおよび再循環ラインへの SRD 密度計の設置

のメリット Rheonics 代替品を上回る平衡型ねじり共振器 (BTR) ベースの密度計

マイクロ波または放射線の吸収に基づく経験的な測定原理ではなく、密度を直接測定します (マイクロ波および放射線に基づく方法では、吸収の相対的な変化を確認し、流体キャリブレーションを通じてそれを密度に関連付けるため、定期的な再キャリブレーションが必要です)。
(電極ベースの測定のように) 壁面ではなく、流路の中心での直接測定
壁上の堆積物の影響なし（マイクロ波ベースの技術への重大な影響に対して）
EHEDG および 3-A 認定によりセンシング要素を合理化し、目詰まりの可能性を排除します (音叉ベースのテクノロジーと比較して)
低粘度流体と高粘度流体の両方を扱う能力
試運転中または製品寿命全体にわたって再校正の必要はありません
FDA およびその他の品質管理基準を満たすための内蔵校正検証

表 3: さまざまなテクノロジーに基づくさまざまな密度計の比較。

特性	測定技術
特性	平衡型ねじり共振器	ターニングフォーク	振動管	超音波方式	マイクロ波	放射線
密度範囲	0～4g/cc	0～3g/cc	0～3g/cc	流体中の音速を測定する 0～4g/cc	総固形分 1% ～ 50%TS を測定 0～2g/cc	0～1g/cc
濃度精度	0.001 g / cc （0.0001 g / cc以上の実証済み）	規定の条件下で0.001 g/cc以上	最良の状態で 0.001 g/cc 以上	0.005 g / cc	0.005 g / cc	0.01 g / cc
粘度の評価と影響	最大 10,000 cP 流体の動粘度を同時に測定	最大50cP 高粘度流体 (0.004 cP) では誤差が増加します (200 g/cc)。	粘度流体ごとに校正が必要	測定されていません	測定されていません	測定されていません
圧力定格と影響	0〜15,000 psi（1000 bar）完全補正校正不要	0〜3000 psi（200 bar）重大な影響があるが補償されていない	0〜750 psi（50 bar）	0〜1500 psi（100 bar）	0〜1500 psi（100 bar）	0〜3000 psi（200 bar）
温度定格と影響	-40〜300°C 0.1℃の安定性センサーの質量が小さい等温条件により優れた密度精度が可能工場と現場の条件に違いはありません。	-50〜200°C 温度センサーは内蔵されていません 1℃未満の安定性巨大なセンサー質量外部温度測定が必要	最大150°C 0.1℃の安定性制御されたヒーターを備えた絶縁体で包まれたセンサーチューブ温度が急速に変化すると、測定誤差が大きくなります	0から150°C	0から150°C	0から400°C
流れ条件	静的または流動的。流量がセンサーの動作に影響を与えることはありません。	明確に定義されたフローレジームが必要です。パイプ径ごとに大きなアダプターが必要です。	静的または流動的。流量補正が必要です。	単相流体。気泡、固体、その他の不純物の存在による影響を受けます。	静的または流動。流量の影響はありません。流体中の不純物に対する耐性	単相または多相の流れ。不純物の影響を受けません。
インストール	市場最小のインラインプロセス密度センサー (1 インチ x 2.5 インチ) 複数のプロセス接続を提供	パイプ径ごとに大きなアダプターが必要大型センサー (2 インチ x 10 インチ)	大きなパイプ径には適していません大型センサーシステム (10 インチ x 20 インチ)	外部バリアントと侵入バリアント大きくて重いセンサー小規模回線には独自のハウジングが必要	外部大きくて重いセンサーとハウジング 2インチ以上のパイプ用	外部小さなパイプの場合、エミッターとトランスミッターをさらに離れた場所に配置する必要がありますキャリブレーションが必要
タンクの設置	互換性のあります	互換性のあります	互換性がありません	互換性のあるスタイルだがデポジットの問題がある	互換性がありません	互換性がありません
バリアント	長さ (フラッシュ、ショート、ロング) とデザイン (∅30 mm の標準ボディと ∅19 mm のバリエーション) をカスタマイズ可能	長さをカスタマイズ可能	なし	なし	なし	直管や曲管にも適応
単価	$	$$ 詰まりや再校正のため頻繁な清掃が必要	$ $ $	$$ ベースラインを定義するための流体による校正	$$ ベースライン校正が必要です	$ $ $ ベースラインキャリブレーション放射線源管理規制
設置作業	0～低ゼロメンテナンスフィールド校正なしセルフクリーニング設計	ハイ頻繁に詰まり、掃除が必要定期的に再校正が必要	M 試運転校正が必要	M 試運転校正が必要	M 試運転校正が必要	ハイ
メンテナンス	検出素子に堆積がない場合はなし	センサー上のコーティングの欠陥と堆積物	頻繁な校正	頻繁な校正	頻繁な校正	頻繁な校正
顧客への生涯コスト	$	$ $ $	$ $ $ $ $	$$	$	$$
弱点	なし	巨大な壁効果、各流れ条件に合わせた特別なアダプターが必要	かさばるインストール再校正が必要です	流れの状態に敏感すぎる	低精度	精度の最後のもの

4. 実装戦略

自動インライン監視の実装oring 制御システムは次のステップに分類できます。

機器の選択:

適切なインライン密度計の選択 Rheonics SRDは最初のステップです。スラリーの特性や必要な制御精度など、プロセスの特定の要件に合わせてモデルを選択してください。すべての SRD バリアントについては、こちらをご覧ください。

インストール：

インライン密度計は、特定のアプリケーション要件に応じて、プロセス配管またはタンクに直接取り付けることができます。レビュー Rheonics SRD のインストール要件.

プロセスラインの設置の場合:

Rheonics SRD 密度計は、カスタマイズ可能なプロセス接続とセンサープローブのバリエーションにより、既存のパイプラインに簡単に統合できます。

主な設置形式は配管に対して垂直と水平です。設置スペース、機能、流体の種類等の制約を考慮して決定します。ミルクオブライムスラリーの XNUMX つを比較した次の表を参照してください。

表 4: インラインパイプの設置 - 平行と垂直の比較

	垂直	並列シミュレーションの設定
説明	センサープローブはパイプに対して90°の位置に取り付けられています。 SRD のプローブ先端は流れに合わせて配置することをお勧めします。詳細については、こちらをご覧ください。	センサープローブはパイプに沿って、またはパイプの軸方向に取り付けられます。通常はベンドパイプが必要です。液体は SRD のプローブ軸に対向するように配置することをお勧めします。検出素子は同心円状でラインの中央にあります。
Advantages	インストールが簡単 - 通常は weldolet のみが必要です。	センサープローブの軸に沿って流体を配置することは、SRD にとって理想的な設置方法です。検出素子に影響を与える堆積物が発生する可能性が低くなります。 Rheonics オファーフローセルアクセサリ並列インストールの場合
デメリット	高粘度の液体の場合、検出素子のベースと先端の周囲に沈殿や堆積物が発生するリスクがあります。ほとんどの場合、最小パイプサイズ 2.5 インチ (ANSI の場合は 2 インチ - OD 60.3mm) が必要です。サイズが小さいパイプでは、堆積物が発生し、検出素子に十分なクリアランスが与えられない危険があります。	短いセンサープローブに使用する場合、取り付けには曲げを短くするか、カスタマイズする必要があります。 Rheonics NPT 15 インチとの接続用に FET-1.25T とスイープベンドを提供し、 Tri-Clamp. 並列設置の場合、一部のアプリケーションでは長い挿入プローブが必要になります。断面積が減少する可能性があります。ほとんどの場合、パイプラインを曲げたり、90° の角度を付けたりする必要があります。
沈降の可能性があるパイプに設置する場合 (CacO3 が不適切に混合されることが多いため)、センサープローブは、検出素子の周囲に堆積物が形成されないように設置する必要があります。

タンク設置の場合：

タンク、容器、または反応器に設置する場合、SRD 検出素子に障害物がない必要があるだけでなく、センサープローブは、動作中にユニットに衝突する可能性のある移動物体から離す必要があります。

Rheonics タンクに取り付けるための最も一般的なソリューションは、タンクマウントアダプター – TMA-34N の使用と、SRD-X5 のような長い挿入プローブの使用です。どちらもタンクを空にする必要がなく、安全かつ信頼性の高い設置が可能です。次の表では、両方のオプションを比較しています。

表 5: インラインタンクの取り付け - タンクマウントアダプターとロング挿入プローブの比較

	TMA-34N アクセサリ	ロング挿入プローブ
説明	短いものを使用します SRD-X1-34N、保護ケージにねじ込まれています。アセンブリは、カスタマイズされた長さのパイプによって延長されます。センサープローブは液体に浸され、もう一方の端はしっかりと取り付けられるように固定されています。	長さとプロセス接続をカスタマイズした一体型センサープローブ。を指します SRD-X5 (標準ロング)、 -X6 （スリムライン）と -X7 (リアクタープローブ)。
Advantages	ユーザーによる挿入長さの変更が簡単に行えます。ケージはプローブを衝撃から保護します。	開放型タンクにも密閉型タンクにも使用可能です。設計（胴径）の自由度が高い。保護ケージも用意されています
デメリット	主に開放型タンクによく見られます。	TMA と比較して高価なソリューション。

さらに詳しいレビューについては、次の記事を参照してください。 タンクとパイプへのインライン設置の比較。

校正とテスト:

密度計を設置したら、正確な測定を保証するためにテストする必要があります。このステップには、メーターの読み取り値が既知のスラリー密度と一致することを確認し、必要に応じてメーターを調整することが含まれます。

制御システムとの統合:

密度計は制御システムと統合する必要があります。これにより、スラリー密度の変化に応じて供給速度を自動的に調整できます。

この実装戦略に従うことで、自動インライン監視のインストールと運用を確実に成功させることができます。oring および石灰乳スラリーの制御システム。これにより、プロセス制御が改善され、スラリーの品質が安定し、最終製品の性能が向上します。

Monit を維持するためのベストプラクティスoring および制御システム

すべての炭酸カルシウムが水と反応して安定した懸濁液を形成していることを確認します。これには時間がかかります。 SRD 測定では、密度 (および粘度) がいつ安定したかを確認でき、これは完全な安定化を意味します。
インライン密度計の定期的な校正検証により、信頼性の高い測定が保証されます。
汚れを防止し、適切な機能を確保するために、密度計を定期的にメンテナンスおよび洗浄します。
PIDコントローラーやその他の制御機器を定期的に検査し、全体的に最適なシステムを維持します。
監視を監督する人材の適切なトレーニングoring 原材料の変動に対処し、潜在的な問題のトラブルシューティングを行い、安全性を確保するための制御システム。
monit の標準操作手順 (SOP) の実装oring、制御、およびレポート作成により、コミュニケーションを促進し、一貫した効率的なワークフローを維持します。

自動インライン監視を使用するoring と制御方法により、オペレーターは自信を持って石灰乳スラリーの品質を維持および制御し、最終製品の望ましい性能と安全性を達成できます。

5. まとめ

Monitoring そして、石灰乳スラリーの制御は、多くの工業プロセスにとって重要な側面です。技術の選択では、精度、システムのサイズ、濃度変更の頻度などの要素を考慮する必要があります。ただし、最適なパフォーマンスと一貫した品質を実現するには、自動インラインモニターを使用することをお勧めします。oring そして制御方法。適切なメンテナンスと SOP の順守により、信頼性の高い結果が保証され、提供も可能になります。 Rheonics 粘度出力付きのインラインプロセス密度計である SRD は、石灰スラリーの粘稠度を監視、制御、最適化し、高い ROI を達成するためのオペレータツールセットへの優れた追加製品です。