Remote-access online zetapotentiaalmonitoring verbetert nat-eind papierproductie

Papierproductie is een complex en dynamisch proces met veel mogelijkheden voor aanpassingen en invloeden in een complexe productieplant. Door automatisering en productiemonitoring op hoog niveau kan de proces-efficiëntie worden verhoogd. Beginnend bij het natte einde van de papierproductie, is monitoring van de laadomgeving (deeltjeslaad en zetapotentiaal) van cruciaal belang.

Onduidelijke laadcondities kunnen leiden tot kwaliteitsverlies, storingen in het productieproces en hoger verbruik van additieven. Permanente controle is vooral belangrijk als verschillende chemische additieven worden gebruikt, die een goed functionerend productieproces en bepaalde kwaliteitseisen van het basispapier en eindproduct moeten garanderen. Informatie over de laadcondities helpt bij het optimaliseren van de dosering van additieven door het complete nat-eind proces en geeft molentechnici en ingenieurs een goed overzicht van de status.

Testapparaten die deze benodigde informatie leveren, zijn bijvoorbeeld het CAS touch! Charge Analyzing System en de FPA touch! Fiber Potential Analyzer. Deze apparaten worden in het laboratorium gebruikt en hun toepassing is bekend bij papiermakers. Naast de bewezen methoden bieden beide apparaten functies voor effectieve, gebruiksvriendelijke en intuïtieve bediening. Vooral chemische leveranciers waarderen hun compacte formaat en lichte gewicht voor gemakkelijk transport. Ze zijn direct bruikbaar na uitpakken, zonder extra assemblage.

Echter, naarmate automatisering en digitalisering een toenemende rol spelen in de papierindustrie, net als in de meeste andere industrieën, worden automatische metingen die betrouwbare en nauwkeurige real-time data van het proces leveren, steeds belangrijker om te voldoen aan duurzame, ecologische en resource-efficiënte eisen. Zulke online metingen hebben tegelijkertijd verschillende voordelen: het is niet nodig om monsters van de machine te nemen en te meten, de resultaten zijn real-time beschikbaar, wat directe interventie in het proces mogelijk maakt als het niet goed draait of kwaliteitsproblemen optreden. Deze real-time data kunnen niet alleen naar het processbesturingssysteem worden overgedragen, maar ook naar elke datacloud ter wereld, wat vernetwerke probleemoplossing door experts mogelijk maakt die niet on-site hoeven te zijn.

Één van dergelijke online apparaten is de emtec FPO Fiber Potential Analyzer Online. Het apparaat meet het zetapotentiaal van de vezels automatisch en direct aan de papiermachine. Het voert bemonstering, meting en reiniging uit, heeft zeer laag onderhoud, en kan op verschillende punten in de papiermachine worden geïnstalleerd (twee aansluitpunten mogelijk), afwisselend bemonsteren voor en na doseringspunten van additieven. De FPO kan maximaal zes metingen per uur uitvoeren, hoewel vier metingen per uur standaard is, afhankelijk van procesinstellingen. Het meetprincipe van het online apparaat is identiek aan dat van het laboratoriuminstrument. Beide bepalen het zetapotentiaal van vezels in suspensies in het natte einde van tissue-, papier- en kartonmachines, met de vergelijking van Helmholtz en Smoluchowski.

De meetdata omvat het oppervlaktelading van vezels (vezel zetapotentiaal), streaming potentiaal, geleidbaarheid, pH-waarde en temperatuur, en wordt constant overgedragen aan het processbesturingssysteem, waar veranderingen in de vezellading (bijv. door chemie) direct zichtbaar worden. Dit maakt het apparaat een zeer handig hulpmiddel voor kwaliteitscontrole, en ondersteunt gemakkelijk procesoptimalisatie en kwaliteitsverbetering.

Om het gebruik van chemicaliën in het proces te optimaliseren, terwijl de kwaliteit op hetzelfde niveau blijft, helpt de FPO Fiber Potential Analyzer Online bij het bepalen van de optimale hoeveelheid chemische additieven, zoals anionische vuilvangers/fixatiemiddelen, lijmingsmiddelen, nat- en droogsterktemiddelen, optische verlichters, zachte middelen en kleurstoffen. Daarnaast ondersteunt kennis van het zetapotentiaal in diverse toepassingen: het is beslissend voor de maximaal mogelijke retentie van fines, vullers, kleurstoffen en harsen, voor optimale inwendige lijming, voor neutralisatie van negatieve effecten van anionisch vuil, inclusief pulp-molenafdracht, voor sluiting van het terugwatersysteem, recycling van gecoate productie, slib-ontwatering en voor maximaal rendement van verdere individuele processtappen.

Een goed voorbeeld dat het voordeel van het apparaat duidelijk illustreert, is een papierfabriek die afwisselend verschillende papierproducten produceert, waarbij beide eindproducten heel andere standaarden moeten halen. Het wisselen van productie, bijvoorbeeld van toiletpapier naar keukenrol, vereist ten minste wijzigingen in het mengsel van toegevoegde chemicaliën. De verandering van chemicaliën of aanpassing van hoeveelheden leidt tot veranderingen in de laadomgeving en beïnvloedt met name het oppervlaktelading van de vezels, het zetapotentiaal. Gebrek aan informatie over het oppervlaktelading leidt vaak tot problemen met de draaibaarheid van het proces of de kwaliteit van het eindproduct.

De emtec FPO meet het zetapotentiaal online en levert real-time data die helpen de vereiste kwaliteit van het respectieve papierproduct te bereiken, omdat het oppervlaktelading van de vezels heel betrouwbaar aangeeft of de gevraagde kwaliteit waarschijnlijk gehaald wordt. Dit betekent niet dat laboratoriumtests overbodig zijn. Maar met de informatie van het apparaat en de ervaring van het fabriekspersoneel, werkt de procesoptimalisatie veel sneller, wat helpt bronnen, tijd en energie te besparen.

De FPO, net als andere online tools die real-time data leveren, helpt de industrie om de papierproductie verder te digitaliseren en automatiseren. Het apparaat doet precies wat een testapparaat, klaar voor Industrie 4.0, moet doen. Het meet volledig automatisch, met zeer laag onderhoud, betrouwbaar en nauwkeurig, procesrelevante data. Het overdraagt deze data automatisch naar het besturingssysteem van de fabriek of een datacloud. De directe beschikbaarheid van testdata op elke plek ter wereld stelt vernetwerke discussies met mensen uit verschillende delen van de wereld in staat en snelle oplossingen voor mogelijke problemen, zelfs via geautomatiseerde procesaanpassingen als bepaalde specificaties uit het optimale bereik vallen.

Tegenwoordig is het vereist de rol en positie van de industrie in de maatschappij te heroverwegen, inclusief milieu-, maatschappelijke en sociale overwegingen, om ze toekomstbestendig te maken. Om dit te bereiken, moet het Industrie 4.0-concept worden aangevuld en uitgebreid naar Industrie 5.0, dat zich richt op de dienst van de industrie aan de mensheid binnen planeetaire grenzen, leidend tot duurzame, veerkrachtige en competitieve productie op de lange termijn. Het Industrie 5.0-concept ondersteunt de economische prestaties van industrieën terwijl het de behoeften en belangen van werknemers respecteert en milieuduurszaamheid waarborgt.

Het gebruik van de emtec FPO maximaliseert de voordelen voor zowel het bedrijf als de werknemer: het versterkt de veerkracht, d.w.z. het dwingt flexibiliteit af en wapent ze beter tegen storingen. Het maakt de werkplek veiliger, maakt real-time risicomonitoring en -beheer mogelijk alsook remote werk door automatische data-overdracht. De werkomgeving wordt inclusiever door constante automatische metingen, de werknemer krijgt meer macht door werktijd te besparen, maar alle benodigde data te hebben om afval en milieueffect te verminderen door besparing van hulpbronnen en energieverbruik. Voor zo energie-intensieve industrieën als de papierindustrie is het van vitaal belang de link tussen energieverbruik en economische groei te overwegen.