Online Zeta Potential-monitoring met externe toegang verbetert de productie van nat-end-papier

Papiermaken is een complex en dynamisch proces met veel mogelijkheden tot aanpassingen en invloeden in een complexe productie-installatie. Door een hoog niveau van automatisering en productiemonitoring is het mogelijk de efficiëntie van het proces te verhogen. Bij het starten van de papierproductie in het natte eindgebied is het monitoren van de laadomgeving (deeltjeslading en zeta-potentieel) uiterst belangrijk.

Onduidelijke laadomstandigheden kunnen leiden tot verlies aan productkwaliteit, verstoringen in het productieproces en een hoger verbruik van additieven. Een permanente controle is vooral van belang als er verschillende chemische additieven worden gebruikt, die moeten zorgen voor een goed functionerend productieproces en bepaalde kwaliteitseisen van het basispapier en het eindproduct. Het beschikbaar hebben van informatie over de laadcondities helpt bij het optimaliseren van de dosering van additieven gedurende het volledige wet-end-proces en stelt de fabriekstechnici en ingenieurs in staat een goed overzicht te krijgen van de status.

Testapparaten die deze noodzakelijke informatie leveren, zijn bijvoorbeeld de CAS touch! Ladinganalysesysteem en de FPA-touch! Vezelpotentiaalanalysator. Deze apparaten worden in het laboratorium gebruikt en hun toepassing is een oude gewoonte voor papiermakers. Naast de gebruikte beproefde methoden bieden beide apparaten functies voor een effectieve, gebruiksvriendelijke en intuïtieve bediening. Vooral chemische leveranciers waarderen hun kleine formaat en lichte gewicht voor gemakkelijk transport. Na het uitpakken zijn ze direct klaar voor gebruik, omdat er geen extra onderdelen gemonteerd hoeven te worden.

Nu automatisering en digitalisering echter een steeds grotere rol spelen in de papierindustrie, net als in de meeste andere industrieën, worden automatische metingen, die betrouwbare en nauwkeurige realtime gegevens over het proces opleveren, steeds belangrijker om te voldoen aan duurzame, ecologische en hulpbronnenefficiënte eisen. Dergelijke online metingen hebben tegelijkertijd verschillende voordelen:het is niet nodig om monsters uit de machine te halen en te meten, de resultaten zijn in realtime beschikbaar, waardoor er direct kan worden ingegrepen in het proces als het proces niet goed loopt of als er kwaliteitsproblemen optreden. Deze realtime gegevens kunnen niet alleen naar het procesbesturingssysteem worden overgedragen; ze kunnen ook worden overgedragen naar elke datacloud waar ook ter wereld, waardoor problemen via een netwerk kunnen worden afgehandeld door experts, die niet noodzakelijkerwijs ter plaatse hoeven te zijn.

Eén van deze online apparaten is de emtec FPO Fiber Potential Analyzer Online. Het apparaat meet automatisch en rechtstreeks bij de papiermachine het zetapotentieel van de vezels. Hij voert bemonstering, meting en reiniging uit, heeft weinig onderhoud nodig en kan op verschillende punten in de papiermachine worden geïnstalleerd (twee aansluitpunten mogelijk), waarbij afwisselend voor en na bijvoorbeeld doseerpunten van additieven monsters worden genomen. De FPO kan maximaal zes metingen per uur uitvoeren, afhankelijk van procesaanpassingen zijn vier metingen per uur standaard. Het meetprincipe van het online apparaat is identiek aan het meetprincipe van het laboratoriuminstrument. Beide bepalen het zetapotentieel van vezels in suspensies in het natte uiteinde van tissue-, papier- en kartonmachines, met behulp van de vergelijking van Helmholtz en Smoluchowski.

De meetgegevens omvatten de oppervlaktelading van vezels (vezelzetapotentiaal), stromingspotentieel, geleidbaarheid, pH-waarde en temperatuur, en worden voortdurend doorgegeven aan het procescontrolesysteem, waar veranderingen in de vezellading (bijvoorbeeld door chemie) onmiddellijk zichtbaar worden. Dit maakt het apparaat tot een zeer nuttig hulpmiddel voor de kwaliteitscontrole en ondersteunt eenvoudig 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 Analyser Online bij het bepalen van de optimale hoeveelheid chemische additieven, zoals anionische afvalvanger resp. fixeermiddelen, lijmmiddelen, nat- en droogsterktemiddelen, optische bleekmiddelen, weekmakers en kleurstoffen. Bovendien ondersteunt de kennis van het zeta-potentieel bij verschillende toepassingen:het is doorslaggevend voor de maximaal mogelijke retentie van fijne stoffen, vulstoffen, kleurstoffen en harsen, voor de optimale interne lijming, voor de neutralisatie van negatieve effecten van anionisch afval, inclusief overdracht van pulpfabrieken, voor sluiting van het terugwatersysteem, recycling van gecoate productie, slibontwatering en voor de maximale efficiëntie van verdere afzonderlijke processtappen.

Een goed voorbeeld, dat heel goed het voordeel van het gebruik van het apparaat illustreert, is een papierfabriek, die afwisselend verschillende papierproducten produceert en beide soorten eindproducten moeten aan zeer verschillende normen voldoen. Het veranderen van de productie van het ene product naar het andere, bijvoorbeeld van toiletpapier naar keukenpapier, vereist op zijn minst veranderingen in de mix van chemicaliën die aan het proces worden toegevoegd. De verandering van chemicaliën of de aanpassing van de hoeveelheid van bepaalde chemicaliën, die aan de pulp worden toegevoegd, leidt tot veranderingen in de ladingsomgeving en heeft vooral invloed op de oppervlaktelading van de vezels, het zetapotentiaal. Een gebrek aan informatie over de oppervlaktelading van de vezels leidt vaak tot problemen met de uitvoerbaarheid van het proces of de kwaliteit van het eindproduct.

De emtec FPO meet het zeta-potentieel online en levert realtime gegevens, die helpen om de vereiste kwaliteit van het betreffende papierproduct te bereiken, omdat de oppervlaktelading van de vezels zeer betrouwbaar aangeeft of de gevraagde kwaliteit waarschijnlijk zal worden bereikt. Dit betekent niet dat testen in het laboratorium niet meer nodig zijn. Met de door het apparaat verstrekte informatie en de ervaring van het fabriekspersoneel verloopt de optimalisatie van het proces echter veel sneller, wat kan helpen hulpbronnen, tijd en energie te besparen.

De FPO helpt, net als andere online tools, die realtime gegevens leveren, de industrie om het papierproductieproces verder te digitaliseren en te automatiseren. Het apparaat doet precies wat een testapparaat, klaar voor Industrie 4.0, moet doen. Het meet volautomatisch, met zeer weinig onderhoud, betrouwbaar en nauwkeurig, en verwerkt relevante gegevens. Het draagt ​​deze gegevens automatisch over naar het besturingssysteem van de fabriek of naar een datawolk. De onmiddellijke beschikbaarheid van de testgegevens op elke plek ter wereld maakt netwerkgesprekken met mensen uit verschillende delen van de wereld en snelle oplossingen voor mogelijke problemen mogelijk, zelfs door geautomatiseerde wijzigingen in het proces, als bepaalde specificaties buiten het optimale bereik komen.

Intussen is het nodig om de rol en positie van de industrieën in de samenleving te heroverwegen, inclusief milieu-, sociale en maatschappelijke overwegingen, om ze toekomstbestendiger 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 dienstverlening van de industrie aan de mensheid binnen planetaire grenzen, wat leidt tot een duurzamere, veerkrachtiger en competitievere productie op lange termijn. Het concept van Industrie 5.0 ondersteunt de economische prestaties van industrieën, terwijl de behoeften en belangen van werknemers worden gerespecteerd en ecologische duurzaamheid wordt gewaarborgd.

Het gebruik van de emtec FPO maximaliseert de voordelen voor zowel het bedrijf als de werknemer:het versterkt de veerkracht, dwingt de flexibiliteit af en wapent hen beter tegen verstoringen. Het maakt de werkplek veiliger, maakt realtime risicomonitoring en -beheer mogelijk, evenals werken op afstand door automatische gegevensoverdracht. De werkomgeving wordt inclusiever door automatische constante metingen, de werknemer krijgt meer mogelijkheden door werktijd te besparen, maar beschikt over alle noodzakelijke gegevens om verspilling en de impact op het milieu te verminderen door het verbruik van hulpbronnen en energie te besparen. Voor energie-intensieve industrieën als de papierindustrie is het van het allergrootste belang om rekening te houden met het verband tussen energieverbruik en economische groei.