석회유(MOL 슬러리) - 실시간 모니터링oring 최적의 농도를 조절하고

공정 엔지니어에게는 다음을 개발하는 것이 필수적입니다. 대상 제품 생산 시 석회유를 모니터링하고 제어하는 ​​효율적이고 신뢰할 수 있는 방법. 이 공정의 핵심은 슬러리 품질을 유지하고, 엄격한 제어를 달성하며, 원료나 원하는 석회 슬러리 농도의 변화에 ​​쉽게 대응할 수 있는 방법을 찾는 것입니다. 이 문서에서는 석회유 생산의 현재 상태, 제어에 사용할 수 있는 다양한 기술, 장점과 단점을 논의하고 농도, 시스템 크기, 원료 순도 및 원하는 최종 제품과 같은 요소를 고려하면서 생산 공정에 대한 최선의 접근 방식을 간략하게 설명합니다. , 장점을 강조 Rheonics SRD 밀도 및 점도 측정기.

1. 라임 슬러리 개요

석회유 슬러리 생산

석회유 생산에는 석회 소화라고 불리는 열 방출 반응에서 산화칼슘, CaO를 물과 혼합하는 과정이 포함됩니다. 이 반응은 초기에 소석회 또는 소석회로 알려진 수산화칼슘의 미세한 분말 용액을 생성합니다. 물을 더 첨가하면 석회유라고 불리는 액체 용액이 형성됩니다. 슬러리는 일반적으로 여전히 쉽게 흐르지만 수산화칼슘의 고형분이 높은 농도로 혼합됩니다.

소석회 반응 중에 발생하는 열을 안전하게 처리하려면 석회 소석기라는 특수 장비가 필요합니다. 적절한 반응 온도를 유지하면 생성된 수화물의 품질이 일관되게 유지되고 우수한 반응성이 보장되어 환경에 미치는 영향을 최소화하고 궁극적으로 최종 제품 수율을 향상시킵니다. 석회유 사용자는 현장에서 생석회를 소석회하거나 미리 소석회된 건조 수산화칼슘을 얻을 수 있습니다. 후자는 슬레이커 없이도 물과 쉽게 혼합될 수 있습니다. 또는 공급업체로부터 미리 만들어진 석회유를 얻을 수도 있습니다. 

생성된 수성 현탁액은 고형 물질의 질량 농도(고형분 %), 산을 중화하는 슬러리의 화학적 반응성, 현탁액 내 입자 크기 분포(부분 점도 제어)를 특징으로 합니다. 이러한 특성은 슬러리의 특성, 주로 점도와 반응성을 결정합니다.

시간이 지남에 따라 품질이 저하되므로 석회유를 적절하게 보관하는 것이 중요합니다. 수산화칼슘 입자는 대기 중의 이산화탄소(CO2)와 반응하여 탄산칼슘석회(CaCO3)를 형성합니다. 이는 다양한 공정 및 응용 분야에서 슬러리의 효율성에 부정적인 영향을 미칩니다.

그림 2: 석회유 슬러리 공정 개략도 [2].

석회유 슬러리 공급 및 대안

석회유 슬러리의 주요 원료인 생석회는 탄산칼슘(CaCO₃)을 주성분으로 하는 퇴적암인 석회석에서 추출됩니다. 석회석은 전 세계적으로 풍부하며 미국, 중국, 인도를 포함하여 석회석 매장량이 많은 국가에서 상업적으로 채굴됩니다.

석회유 슬러리에 대한 여러 가지 대안이 존재하며, 주로 pH 조절이나 수처리 용도로 사용됩니다. 이러한 대안에는 소다회(탄산나트륨), 가성소다(수산화나트륨) 및 수산화마그네슘이 포함됩니다. 그러나 이러한 대안 각각에는 고유한 장점과 단점이 있으며 선택은 특정 응용 분야와 지역 경제 고려 사항에 따라 달라지는 경우가 많습니다.

석회유 슬러리 밀도 표

앞서 설명했듯이, 화학적으로 석회 슬러리는 생석회라고 불리는 물에 산화칼슘(CaO)이 현탁된 상태입니다. 수화석회 Ca(OH)2는 수산화칼슘 Ca(OH)2 고체 입자(분말)(농도 18%~40%)를 수화석회라고 알려진 물에 현탁시킨 것으로, 생석회를 수화시켜 얻은 것입니다.

다음 플롯은 석회유 슬러리의 밀도가 농도에 따라 증가한다는 것을 보여줍니다. 이는 슬러리의 칼슘 입자가 밀도가 낮은 물을 대체하기 때문입니다.

그림 3: 석회유 슬러리 밀도 표.

플롯은 또한 석회유 슬러리의 밀도가 온도에 따라 변한다는 것을 보여줍니다. 이는 수산화칼슘 입자가 뜨거운 물에 더 잘 용해되어 슬러리의 밀도가 감소하기 때문입니다.

다음 표는 물 속 다양한 CaOH2 비율에 따른 석회유 슬러리의 밀도를 보여줍니다. 밀도는 슬러리의 석회 질량 비율이 증가함에 따라 선형적으로 증가합니다. 이는 대략적인 값이며 실제 밀도는 온도 및 압력과 같은 요인에 따라 달라질 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.

30%를 초과하는 비율에서는 일부 석회 슬러리가 상당히 딱딱해집니다. 35%에서는 첨가제를 사용하여 슬러리를 펌핑 가능하게 만듭니다. 일반적으로 40%에서는 슬러리를 더 이상 펌핑할 수 없습니다.

표 1: 석회 슬러리 기준 밀도 [3].

농도에 따른 석회 슬러리의 일관성

석회 현탁액에는 세 가지 유형이 있습니다.

• 생석회 슬러리가 30~35% 함유된 젖은 퍼티 같은 소재입니다.
• 붓거나 펌핑할 수 있는 크림 같은 물질로, 석회유로 알려진 약 20-25%의 생석회를 함유하고 있습니다.
• 농도가 약 18%(일반적으로 10~15% 또는 1~1.5lb/gal) 미만인 물 같은 농도, 우유빛 색상

일단 안정화되면 석회 슬러리는 안정적인 현탁액이 되며 부식성이 없습니다. 모든 물이 수산화칼슘과 완전히 반응하면 안정화가 발생합니다.

석회유 슬러리의 산업적 응용

- 물 처리: 석회는 연화, 응집, 응집, pH 조정 등 수처리 공정에서 다양한 용도로 사용됩니다. 일반적으로 탄산염 침전을 제어하고 분배 시스템의 수명을 연장하기 위해 식수에 첨가됩니다.

폐수 처리에서 석회는 콜로이드 입자의 전하를 중화시켜 쉽게 제거할 수 있도록 하는 응고제 역할을 합니다. 또한 부유 불순물의 응집을 촉진하여 디캔팅을 더욱 효율적으로 만듭니다. 석회는 응집제로서 금속염이나 중합체와 함께 사용할 수 있습니다.

또한 석회는 물의 pH 수준을 증가시켜 중금속이 수산화물로 침전되도록 할 수 있습니다. 이렇게 하면 더 쉽게 수집하고 제거할 수 있습니다. 석회는 또한 인산염과 황산염은 물론 중금속을 침전시키는 데 도움을 주며, 불용성 염은 제거 효율을 향상시킵니다.

그림 4: 수처리 공정과 SRD 밀도 및 점도 측정기

– 설탕 정제: 사탕무나 사탕수수 주스를 정제하는 과정에는 석회유와 탄산가스를 첨가하는 과정이 포함됩니다. 모니트oring 여러 단계의 석회유 품질은 개선된 정제 결과와 최적화된 공정을 달성하는 데 매우 중요합니다.

그림 5: 설탕 정제 공정과 SRD 밀도 및 점도 측정기

– 배가스 탈황: 발전소 및 대형 보일러를 사용하는 산업 분야에서 광범위하게 사용되는 석회유 슬러리는 이러한 유해 가스와 반응하고 중화시켜 이산화황 배출을 줄이는 데 도움을 줍니다.

– 제지 제조: 제지 산업에서는 석회유 슬러리가 황산염이나 크라프트 공정에서 목재를 소화하는 데 사용됩니다. 이는 목재에 존재하는 리그닌을 분해하여 종이 생산을 더욱 효율적으로 만듭니다.

그림 6: 종이 제조 공정과 SRD 밀도 및 점도 측정기

– 철강 생산: 철강 산업에서는 플럭스, 탈황 및 기본 산소 제강 공정에 석회유 슬러리를 사용합니다. 불순물을 제거하여 생산되는 철강의 품질을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

– 비철금속 채굴: 거품과 수집기의 효율성을 높이기 위해 석회유를 pH 조절제로 사용하는 부유 공정이나 비철 금속 염을 침전시키는 데 사용하는 복분해 반응에서 광석에서 비철 금속을 제거합니다. 석회 슬러리는 금 정제 시 산 중화 및 시안화물 침출 공정에서 pH 값을 제어하는 ​​데 사용됩니다.

– 화학제조 : Lime 슬러리는 pH 조절제, 건조제 또는 복분해 반응에 사용됩니다.

- 건설: 석회유는 건축의 지반 안정화 및 건축 자재의 구성 요소로 사용됩니다.

– 표백: 석회 슬러리는 린넨, 유리, 종이 펄프 등의 표백 재료에 사용됩니다.

2.모니터oring 및 제어 기술

방법 1: 오프라인 밀도 측정

• 장점: 비용 효율적; 구현이 간단하다
• 단점: 신뢰할 수 없음; 변화에 대한 반응이 느리다. 수동 개입
• 적용 가능성: 정밀도가 낮은 요구 사항, 더 작은 시스템 크기 또는 드문 농도 변경에 사용할 수 있습니다.

이 기술에는 오프라인 밀도계를 사용하여 석회유 슬러리 밀도를 주기적으로 측정하는 작업이 포함됩니다. 이 밀도계는 공정 흐름과 별개이며 수동 개입이 필요합니다. 이 방법은 비용 효율적이고 구현이 상대적으로 간단할 수 있습니다. 그러나 농도 변화에 대한 반응은 상당히 느리고 신뢰할 수 없을 수 있습니다.

방법 2: 인라인 밀도 측정 및 수동 공급 속도 조정

• 이점: 더 빠른 밀도 측정; 방법 1보다 정확도가 높음
• 단점: 공급 속도 조정이 느림; 수동 개입; 인간의 실수로 인한 위험
• 적용 가능성: 슬러리 농도가 자주 변하지 않고 인력을 수동으로 조정할 수 있는 경우에 유용할 수 있습니다.

여기에서는 다음과 같은 인라인 밀도계를 사용합니다. Rheonics 프로세스 미터 SRD는 석회유 슬러리 밀도를 지속적으로 측정하는 데 사용됩니다. 이 측정기는 실시간 모니터링을 제공합니다.oring 오프라인 측정보다 더 빠르고 정확합니다. 그러나 공급 속도 조정은 여전히 ​​수동으로 처리되므로 반응 시간이 느려지고 용액의 과다 희석 또는 과소 희석과 같은 인적 오류가 발생할 수 있습니다.

방법 3: 자동 인라인 모니터링oring 및 제어(권장)

• 장점: 실시간 정확한 측정; 빠른 제어 조정; 낮은 인간 개입; 일관된 품질
• 단점: 초기 설치비용이 높다
• 적용 가능성: 대규모 시스템, 빈번한 농도 변경 또는 고정밀 요구 사항에 이상적입니다.

이 방법은 다음과 같은 인라인 공정 밀도계를 사용합니다. Rheonics 실시간으로 석회유 슬러리 밀도를 모니터링하는 프로세스 미터 SRD와 공급 속도를 자동으로 조정하는 간단한 컨트롤러가 결합되어 있습니다. 이 설정은 정확한 밀도 측정을 제공하고 컨트롤러가 농도 변화에 따라 빠르게 조정하여 슬러리 품질을 유지하고 엄격한 제어를 달성할 수 있도록 합니다. 이 방법은 초기 설치 비용이 더 많이 들지만 일관된 품질, 성능 및 인력 투입 감소라는 이점으로 인해 권장되는 선택입니다.

그림 7: 인라인 공정 밀도계 SRD 제어 석회유 슬러리 농도 질량

3. Rheonics 인라인 공정 밀도계 SRD

XNUMXD덴탈의 Rheonics 인라인 공정 밀도계 SRD는 석회 소석기의 석회유 밀도를 제어하는 ​​데 이상적인 인라인 밀도계입니다. SRD는 정확하고 신뢰할 수 있으며 광범위한 온도와 압력에서 작동할 수 있습니다.

그림 8 : Rheonics SRD 인라인 밀도 및 점도 측정기

Lime Slaker 제어에 대한 적합성

XNUMXD덴탈의 Rheonics 인라인 공정 밀도계 SRD는 다음과 같은 이유로 석회 슬레이커 제어에 매우 적합합니다.

• 넓은 온도 범위 : SRD는 -40 ~ 300°C(-40 ~ 572°F)의 온도 범위에서 작동할 수 있으며, 이는 석회 소석기의 전체 온도 범위를 포괄합니다.
• 높은 명중률: SRD의 정확도는 0.001g/cc(더 높은 정확도 사용 가능)이며, 이는 1% 미만의 질량/농도 변화를 해결하므로 대부분의 석회 소석회 응용 분야에 충분합니다.
• 빠른 응답 시간: SRD는 1초 이내의 빠른 응답시간을 가지고 있어 라임슬라이커의 실시간 제어가 가능합니다.
• 간편한 설치 : SRD는 교정이나 시운전 단계가 필요 없이 설치하기 쉬운 밀도계입니다. 센서는 5분 안에 탱크나 라인에 설치되고 전원이 공급되어 측정을 시작할 수 있습니다.
• PLC와의 손쉬운 통합: 광범위한 산업용 프로토콜 및 PLC를 지원합니다. 범위를 확인하세요. SRD에서 사용되는 PLC 및 프로토콜 고객이 선택한 PLC 및 IPC와 통합하기 위해 사용됩니다.
• 점도와 온도 동시 측정: 석회 슬러리의 점도는 석회 슬러리의 품질을 나타내는 좋은 지표인 것으로 나타났습니다. SRD는 석회 슬러리의 노화와 관련된 분해를 감지할 수 있습니다[1].

표 2: 탱크 내 다양한 ​​석회 슬러리와 노화 특성의 비교. [1]

활용 Rheonics Monit용 SRDoring 대체 슬러리 

인라인 공정 밀도계, Rheonics SRD는 모니터에 사용할 수 있는 다용도 도구입니다.oring 석회유 슬러리뿐만 아니라 소다회, 가성소다, 수산화마그네슘과 같은 대체 물질도 있습니다. 이러한 물질의 밀도와 흐름 특성이 다르기 때문에 Rheonics SRD의 정밀도와 조정 가능성은 모니터를 위한 탁월한 선택입니다.oring 실시간으로 농도를 측정합니다. 이를 통해 정확한 양이 사용되어 최적의 pH 수준 또는 처리 효율성이 유지됩니다. 게다가, Rheonics 제어 시스템을 갖춘 SRD는 자동 조정이 가능하여 사용 중인 재료에 관계없이 원활한 작동을 제공합니다.

사용의 이점 Rheonics 인라인 공정 밀도계 SRD

• 밀도의 온라인 실시간 측정, 측정 샘플 없이 프로세스를 지속적으로 제어 및 작동할 수 있습니다.
• 밀도계, 비중, 농도, °Be(Baumé 등급), °Bx(Brix 등급)에서 직접 출력
• 석회 슬러리의 효율적인 사용으로 품질 향상 및 비용 절감
• 신뢰할 수 있고 반복 가능하며 재현 가능하고 정확한 측정기
• 작동 온도, 유체 내 고체 존재 여부에 영향을 받지 않고 직접 측정
• 석회 슬러리를 사용하여 생산 공정의 수율 최적화
• 외부 플로우 셀이 필요 없이 공정 라인, 탱크, 반응기에 쉽게 설치 가능
• 선택한 단위(°Bx, °Be, SG, 농도 등)로 직접 출력을 활용하여 동일한 측정기를 사용하여 최종 제품도 측정합니다.

그림 9: 탱크 및 재순환 라인에 SRD 밀도계 설치

의 장점 Rheonics 대안을 대체하는 균형 비틀림 공진기(BTR) 기반 밀도계

• 마이크로파나 방사선의 흡수에 기초한 경험적 측정 원리를 통하지 않고 밀도를 직접 측정합니다. (마이크로파와 방사선 기반 방법은 유체 교정을 통해 흡수의 상대적인 변화를 확인하고 이를 밀도와 연관시키며 주기적인 재교정이 필요합니다.)
• 벽이 아닌 유동선 중앙에서 직접 측정(전극 기반 측정과 동일)
• 벽에 침전물이 미치는 영향 없음(전자레인지 기반 기술에 대한 심각한 영향 방지)
• EHEDG 및 3-A 인증으로 감지 요소를 간소화하고 막힘 가능성을 제거합니다(소리굽쇠 기반 기술과 비교).
• 저점도 및 고점도 유체 모두에 사용할 수 있는 능력
• 시운전 중이나 수명 기간 동안 재교정이 필요하지 않습니다. 
• FDA 및 기타 품질 관리 기준을 충족하는 내장 교정 검증

표 3: 다양한 기술을 기반으로 한 다양한 밀도계 비교.

4. 추진전략

자동 인라인 모니터링 구현oring 제어 시스템은 다음 단계로 나눌 수 있습니다.

장비 선택: 

다음과 같은 적절한 인라인 밀도계 선택 Rheonics SRD가 첫 번째 단계입니다. 슬러리의 특성, 원하는 제어 정밀도 수준 등 공정의 특정 요구 사항에 맞는 모델을 선택하십시오. 여기에서 모든 SRD 변형을 찾아보세요.

설치: 

인라인 밀도계는 특정 응용 분야 요구 사항에 따라 공정 배관이나 탱크에 직접 설치할 수 있습니다. 검토 Rheonics SRD 설치 요구 사항. 

프로세스 라인 설치의 경우:

Rheonics SRD 밀도계는 맞춤형 프로세스 연결 및 센서 프로브 변형으로 인해 기존 파이프라인에 쉽게 통합될 수 있습니다. 

주요 설치 유형은 파이프에 수직 및 수평입니다. 설치 공간, 기능, 유체 종류 등의 제한 사항을 고려하여 결정됩니다. 석회유 슬러리에 대한 두 가지 비교는 다음 표를 참조하세요.

표 4: 인라인 파이프 설치 – 평행 및 수직 비교 

탱크 설치의 경우:

탱크, 용기 또는 원자로에 설치하는 경우 SRD 감지 요소에 장애물이 없어야 할 뿐만 아니라 센서 프로브는 작동 중에 장치에 부딪칠 수 있는 움직이는 물체에서 멀리 떨어져 있어야 합니다.

Rheonics 탱크 설치를 위한 가장 일반적인 솔루션은 탱크 마운트 어댑터(TMA-34N)를 사용하고 SRD-X5와 같은 긴 삽입 프로브를 사용하는 것입니다. 둘 다 탱크를 비울 필요 없이 안전하고 안정적인 설치가 가능합니다. 다음 표에서는 두 옵션을 모두 비교합니다.

표 5: 인라인 탱크 설치 - 탱크 마운트 어댑터 및 긴 삽입 프로브 비교 

자세한 내용은 다음 기사를 참조하세요. 탱크와 파이프의 인라인 설치 비교. 

교정 및 테스트: 

밀도계를 설치한 후에는 정확한 측정을 보장하기 위해 테스트를 거쳐야 합니다. 이 단계에는 계기 판독값이 알려진 슬러리 밀도와 일치하는지 확인하고 필요에 따라 계기를 조정하는 작업이 포함됩니다.

제어 시스템과의 통합: 

밀도계는 제어 시스템과 통합되어야 합니다. 이를 통해 슬러리 밀도 변화에 따라 공급 속도를 자동으로 조정할 수 있습니다.

이 구현 전략을 따르면 자동 인라인 모니터의 성공적인 설치 및 작동을 보장할 수 있습니다.oring 및 석회유 슬러리 제어 시스템. 이는 향상된 공정 제어, 일관된 슬러리 품질 및 더 나은 최종 제품 성능으로 이어질 것입니다.

모니터 유지 관리 모범 사례oring 및 제어 시스템

1. 모든 탄산칼슘이 물과 반응하여 안정적인 현탁액을 형성했는지 확인하십시오. 이 작업에는 시간이 걸립니다. SRD 측정은 밀도(및 점도)가 언제 안정화되었는지 보여줄 수 있으며 이는 완전한 안정화를 의미합니다.
2. 인라인 밀도계의 정기적인 교정 검증을 통해 안정적인 측정을 보장합니다.
3. 오염을 방지하고 적절한 기능을 보장하기 위해 밀도계를 정기적으로 유지보수하고 청소합니다.
4. PID 제어기 및 기타 제어 장비의 정기 점검을 통해 전체적으로 최적화된 시스템을 유지합니다.
5. 모니터를 감독하는 직원에 대한 적절한 교육oring 원자재의 변동을 처리하고 잠재적인 문제를 해결하며 안전을 보장하는 제어 시스템입니다.
6. 모니터에 대한 표준 운영 절차(SOP) 구현oring, 제어 및 보고를 통해 의사소통을 촉진하고 일관되고 효율적인 작업 흐름을 유지합니다.

자동 인라인 모니터를 사용하여oring 및 제어 방법을 통해 작업자는 원하는 최종 제품의 성능과 안전성을 달성하기 위해 석회유 슬러리 품질을 자신있게 유지 및 제어할 수 있습니다.

5. 결론

Monitoring 석회유 슬러리를 제어하는 ​​것은 많은 산업 공정에서 중요한 측면입니다. 기술 선택 시 정밀도, 시스템 크기, 농도 변화 빈도와 같은 요소를 고려해야 합니다. 그러나 최적의 성능과 일관된 품질을 위해서는 자동 인라인 모니터링을 사용하는 것이 좋습니다.oring 및 제어 방법. 적절한 유지 관리와 SOP 준수를 통해 신뢰할 수 있는 결과를 보장하는 동시에 서비스도 제공할 수 있습니다. Rheonics 점도 출력 기능이 있는 인라인 공정 밀도계인 SRD는 석회 슬러리의 일관성을 모니터링, 제어 및 최적화하여 높은 ROI를 달성하는 운영자 도구 세트에 탁월한 추가 기능입니다.

참고자료

[1] : Kutlubay, G. (2016) 고섬도의 소석회유 제조방법 및 이에 의해 얻어지는 고섬도의 석회유. WO 2016/037972 A9 

[2] :  Kemppainen, J. (2016) 석회유 생산 공정 모델링 및 검증.

[3] : 전국 라임 협회. 일반적인 상업용 석회제품의 특성 

[4] : 글로벌 라임 슬러리 시장 개요 2019-2025, 시장 조사 보고서

[5] : S&D 성공. 설탕 공정 흐름harts

[6] : 위키피디아. 라임 우유 슬러리

[7] : 설탕협회 

[8] : 종이협회 

[9] : 수처리 협회