Umweltschonende Zellstoffherstellung

Anlage mittels Inline-Mikrowellenmesstechnik optimiert

In der Papier- und Zellstoffindustrie werden vor allem in großen Betrieben Rückgewinnungsanlagen eingebaut, um den Faserstoffverlust aus dem Abwasser der Papiermaschinen oder Zellstofffabriken zu minimieren.

Sappi Europe, das in Europa mehrere Papier- und Zellstofffabriken betreibt, hat seit Mitte 2015 eine solche Anlage in der Zellstofferzeugung an seinem Standort Stockstadt in Betrieb. Diese ermöglicht es nun, den gesamten Anteil der eingesetzten Faserstoffe zurückzugewinnen. Die dafür notwendige Messtechnologie stammt von der proMtec Theisen GmbH, einem Experten für Mikrowellenmesstechnik.

Die frühere Anlage besaß keine Messvorrichtung für die Stoffdichte, so dass alle Erhebungen per Hand durchgeführt werden mussten. Dadurch war die Messanzahl gering und die Messergebnisse schwankend. Durch die nun kontinuierlicheren und präzisen Messungen, die mittels leicht zu handhabenden Eintauchsensoren erfolgen, konnte die Stoffdichte stetig gesteigert und die Rückgewinnungskapazität auf das Dreifache erhöht werden.

„Seit dem Bau der neuen Rückgewinnungsanlage konnten wir die Gesamtmenge der rückgewonnenen Fasern bereits von 1,5 auf fast 5 t pro Tag steigern. Wieviel sich dadurch einsparen lässt, kann jedoch noch nicht genau gesagt werden, da die Optimierungsmaßnahmen der Mitte 2015 installierten Anlage noch laufen“, berichtet Björn Balser, Prozessingenieur Technik Zellstofffabrik bei der Sappi Stockstadt GmbH. (Quelle: Sappi)

Die Höhe der Stoffverluste bemisst sich vorrangig daran, ob ein Betrieb über wirksame Faserstoff-Rückgewinnungsanlagen verfügt oder nicht. Während bei normalen Betriebsverhältnissen ohne Rückgewinnungsanlage von einem Faserstoffverlust von 2...5 % ausgegangen wird, beläuft sich dieser beim Einsatz einer solchen Anlage auf lediglich 1 bis 2 %. Wird nur eine geringe Stoffdichte erreicht, kann so auch insgesamt weniger Faserstoff zurückgewonnen werden.

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Ermitteln lassen sich diese Werte nur über stichprobenartige Kontrollmessungen und Erfahrungswerte in bestimmten Zeitabschnitten, die aber oft ungenau und schwankend sind. Die Rückgewinnungsquote war bei Sappi Stockstadt deshalb bis dato gering. Der Betrieb stellt an diesem Standort reinen Buchenzellstoff her, was das Unternehmen mit der „Vom-Baum-zum-Papier-Philosophie“ einzigartig macht.

Das PLS zeigt die Messung DC0120 der Fangstoffanlage bei der Sappi Stockstadt GmbH. Temperaturschwankungen des Materialstroms werden per angepasster, hinterlegter Temperatur-Kennlinie präzise korrigiert. (Quelle: Sappi)

Messung der Stoffdichte mittels Eintauchsensoren
Um die Zellstoffproduktion über die Stoffgewinnung weiter zu steigern, hat sich Sappi beim Bau einer neuen Faserstoff-Rückgewinnungsanlage nun die gesamte Messtechnik von proMtec konzipieren, liefern und installieren lassen, da die Bestandsanlage keinerlei Messvorrichtungen für die Dichte und Konzentration der eingesetzten Materialien aufwies. Zum Einsatz kommen zwei µ-ICC 2.45 Compact-Geräte: eines davon für Versuchszwecke in verschiedensten Anwendungen, das andere fest installiert im Faserstoffrückgewinnungssystem.

Über spezielle Eintauchsensoren wird damit die Stoffdichte sehr genau, kontinuierlich und inline gemessen. Diese sind im Rücklaufstrom der Faserstoffrückgewinnung eingebaut. „Das Waschwasser aus dem Bereich der Faserbleiche gelangt in die sogenannte Fangstoffanlage. Die Fasern werden dort sedimentiert und in die Faserstoffrückgewinnung gepumpt. Daher ist die Messung kurz vor den Pressschnecken angebracht“, erklärt Björn Balser, Prozessingenieur Technik Zellstofffabrik bei der Sappi Stockstadt GmbH. Die Sensoren sind zudem problemlos im Haupt-Materialstrom zu installieren. Einen Bypass braucht man hierfür nicht.

Das Kompaktgerät μ-ICC 2.45 ist als Einkanal-Messsystem speziell für Einzelanwendungen konzipiert worden. Es wird direkt neben der Messstelle angebracht und detektiert die Zusammensetzung des Mediums beziehungsweise den jeweiligen Feststoffgehalt. (Quelle: proMtec Theisen GmbH, Sappi)

Herausforderung: Temperaturkompensation
Ursprünglich sollten die Eintauchsensoren eigentlich an einer ganz anderen Stelle im Dünnlaugenbereich eingesetzt werden, so Balser weiter. „Da dieses Projekt jedoch zurückgestellt wurde, kamen die Sonden kurzerhand in der Faserstoffrückgewinnung zum Einsatz und verblieben aufgrund ihrer sehr guten Funktion auch hier.“ Die Installation am Einsatzort wurde innerhalb von drei Tagen abgeschlossen. „Nicht zu unterschätzen ist der Einfluss von Temperaturschwankungen des zu messenden Materialstroms“, macht Karl-Heinz Theisen, Geschäftsführer von proMtec, aufmerksam. Um diese zu kompensieren ist eine angepasste Temperatur-Kennlinie hinterlegt, welche die erfassten Messwerte entsprechend korrigiert und so im Prozessleitsystem (PLS) präzise abbildet.

Der Experte für Mikrowellenmesstechnik beachtet besonders die Herausforderungen bei der Inline/Online-Erfassung von Trocken- und Wassergehalt in der gesamten Prozesskette von Aufbereitung und Produktion in der Zellstoffherstellung. „Wir prüfen hierfür die Eignung der in unserem Hause verfügbaren Messtechnologien und passen diese bedarfsgerecht an die Prozessbedingungen an“, erklärt Theisen.

„Für die Inline/Online-Erfassung von Trocken- und Wassergehalt in der gesamten Prozesskette von Aufbereitung und Produktion in der Zellstoffherstellung prüfen wir die Eignung der in unserem Hause verfügbaren Messtechnologien und passen diese bedarfsgerecht an die Prozessbedingungen an“, erklärt Karl-Heinz Theisen, Geschäftsführer der proMtec Theisen GmbH. (Quelle: proMtec Theisen GmbH)

Langjährige Zusammenarbeit soll fortgesetzt werden
Der Beginn der Zusammenarbeit von proMtec und Sappi liegt bereits zehn Jahre zurück: Damals wurde ein gemeinsames Projekt in einem anderen Betrieb im Stoffauflaufsystem mit verschiedenen Faserkomponenten wie Glas, Kunststoff und Zellstoff-Gemischen realisiert. „Damals wie heute sind wir mit dem Service sehr zufrieden“, resümiert Balser. „Die Mitarbeiter sind absolut zuverlässig und auch der spätere Support klappt reibungslos. Bei Umbauschäden standen immer schnell Ersatzteile und weitere Mitarbeiter zur Verfügung. Zudem haben wir eine interne Schulung erhalten und auch heute noch stehen uns Ansprechpartner per Telefon oder sogar vor Ort zur Seite.“ „In einem späteren Umbau ist geplant, die Motoren unserer Eindickeranlage auch über Stoffdichte und Volumenstrom im Optimum zu fahren, um somit eine möglichst hohe Stoffdichte im Auslauf der Eindicker zu bekommen“, ergänzt Balser. „Seit dem Bau der neuen Rückgewinnungsanlage konnten wir die Gesamtmengen der rückgewonnenen Fasern bereits von 1,5 auf fast 5 t pro Tag steigern. Wieviel sich dadurch einsparen lässt, kann jedoch noch nicht genau gesagt werden, da die Optimierungsmaßnahmen der Mitte 2015 installierten Anlage noch laufen.“


Die Unternehmen Sappi und proMtec
Sappi Europe SA ist der führende europäische Hersteller von gestrichenem Feinpapier, das für Premiummagazine, Kataloge, Bücher und High-End-Druckwerbung verwendet wird. Die Zentrale des Unternehmens liegt in Brüssel, Belgien. Sappi-Papiere werden in Werken erzeugt, die nach ISO 9001, ISO 14001 und OHSAS 18001 zertifiziert sind; alle Werke in der EU sind nach EMAS registriert. Die Europäischen Werke verfügen zudem über Produktketten-Zertifizierungen im Rahmen des Forest Stewardship Council (FSC®) und/oder des Programme for the Endorsement of Forest Certification (PEFC™). Sappi Europe SA ist eine Division von Sappi Limited (JSE), einem globalen Unternehmen mit Zentrale in Johannesburg, Südafrika, mit 12800 Mitarbeitern und Produktionsstätten auf drei Kontinenten in sieben Ländern, Verkaufsbüros in 50 Ländern und Kunden in mehr als 100 Ländern weltweit.

Im Jahr 1996 gründete Karl-Heinz Theisen die proMtec Theisen GmbH, die seitdem industrielle Messtechnik zur Bestimmung der Dichte und Konzentration von Flüssigkeiten auf Basis des Mikrowellen-Durchstrahlungsverfahrens anbietet. Die Messgeräte ermöglichen die Inline-Messung unter realen Produktionsbedingungen. Das Unternehmen hat in 60 Ländern weltweit über 6000 Geräte installiert.

Dank der Pionierarbeit von proMtec ist die Mikrowellenmesstechnik heute international etabliert. Im Hauptsitz des Unternehmens in Ettlingen sind 10 Mitarbeiter beschäftigt.

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