Drei Wege zur Optimierung von pH-Messungen in Sole

Drei Wege zur Optimierung von pH-Messungen in Sole

, 9. März 2021

Produktionsbetriebe in vielen Bereichen der Industrie wissen, dass die Messung des pH-Werts in Sole oder Salzwasser mit technischen Herausforderungen verbunden ist, die – wenn sie nicht beachtet werden – zu Produktverlusten, höherem Sensorverschleiß, ineffizientem Betrieb und hohen Wartungskosten führen.

Mit diesen Herausforderungen bei der pH-Messung in Sole sind viele Branchen konfrontiert, z. B. Käsereien, Hersteller und Betreiber von Kühlsystemen und Enteisungsanlagen, aber auch solche von Entsalzungsanlagen und vor allem die Chloralkali-Industrie. Dazu gehört insbesondere der energieintensive Prozess der Elektrolyse einer Salzlösung zur Herstellung von Natriumhydroxid/Natronlauge (NaOH). Dazu gehören auch die Nebenprodukte Wasserstoffgas (H2), Chlorgas (Cl2) und Salzsäure (HCl).

Aus einer Salzlösung wird durch Elektrolyse Chlor, Natriumhydroxid und Wasserstoff gewonnen. Quelle: https://www.eurochlor.org/about-chlor-alkali/how-are-chlorine-and-caustic-soda-made/membrane-cell-process/

Die Salzlösung kann sich ungünstig auf den Produktionsprozess auswirken, indem sie die Lebensdauer des Sensors verringert, was der Anlagenbetreiber möglicherweise nicht bemerkt. Durch die Einwirkung der Salzlösung auf die pH-Elektrode kann diese korrodieren, verstopfen oder es kommt zum Glasbruch. Außerdem können der Sensor oder das Produkt selbst kontaminiert werden.

Die Bedeutung der pH-Messung für die Produktqualität

Damit ein Prozess rentabel ist, streben die Hersteller nach einer möglichst effektiven Produktion bei minimalen Wartungskosten. Deshalb ist die pH-Messung in der Salzlösung so wichtig. Ohne genaue und konsistente pH-Messungen ist eine chemische Dosierung – die basierend auf den pH-Messungen gesteuert wird – nicht möglich. Wenn die pH-Messungen in der Salzlösung ungenau sind, führt dies zu einer falschen Dosierung der Chemikalien.

Die korrekte Messung des pH-Werts in Salzlösungen bedeutet:

  • Verbesserte Prozesseffizienz
  • Vermeidung von zusätzlichen Chemikalienkosten und Produktverschwendung
  • Weniger Risiko für den Betrieb

„Bevor wir unsere bisherigen pH-Analysatoren ersetzt haben, war die Wartung zeitaufwändig und kostspielig. Mit konventioneller Technik kam es häufig zu Ausfällen und damit zu vielen Überstunden bei den Mitarbeitern. Zudem waren die alten Sensoren schwierig zu bedienen und wir hatten das Gefühl, dass bei den Messergebnissen eine Verbesserung möglich war.”

Warum und wo es zu Schwierigkeiten kommt

Bild 1 (links): Das pH-Glas ist porös. Eine spezielle Dotierung des pH-Glases bewirkt, dass sich nur H+-Ionen an diese Poren anlagern können.
Bild 2 (Mitte): Bei hoher Konzentration der NA+-Ionen blockieren diese die Poren.
Bild 3 (rechts): Wenn das pH-Glas altert, ändert sich die Struktur des Glases ungleichmäßig und die Porengröße ändert sich.

Während des Produktionsprozesses in der Chloralkali-Anlage durchläuft eine Salzlösung (Sole) ein Elektrolysebad, in dem ein intensives elektromagnetisches Feld und hohe Temperaturen herrschen, welche den korrekten Betrieb herkömmlicher Messgeräte beeinflussen können. Darüber hinaus wirken das Chlor und andere Nebenprodukte stark korrodierend auf die Geräte und können zu einer Verschmutzung des Sensors und des Produkts selbst führen.

Alle diese Bedingungen verkürzen die Lebensdauer des Sensors, indem sie zu einem Belag auf der Membran des Sensors oder zu Verstopfung und Vergiftung des Sensors führen – und damit die Wartungs- und Austauschkosten erhöhen.

Abhilfe ist möglich

Wie kann ein Prozessverantwortlicher diese Probleme erkennen und ihnen begegnen um einen effizienteren Prozess zu schaffen?

Messgeräte-Hersteller bewältigen die Herausforderungen der Messtechnik heute durch Fortschritte in der Technologie und durch innovative Techniken. In dieser Artikelreihe werden Bedingungen untersucht, welche die pH-Messung erschweren, und gleichzeitig werden aktuelle erfolgreiche Lösungen aufgezeigt.

  • Durch die Änderung der Konstruktionsweise von Sensoren, können Messgeräte zuverlässig den pH-Wert in hochkorrosiven Umgebungen überwachen.
  • Wenn ein verbessertes Glas in den Sensoren verwendet wird, wirken sich hohe Temperaturen nicht negativ auf den Betrieb aus.
  • Kationen-Differenzial-pH-Messtechnik vermeidet Probleme wie Vergiftungen sowie Probleme, die durch Stromschleifen verursacht werden.

Produktionsbetriebe können eine verbesserte Operational Efficiency, verringerte Energiekosten und störungsärmeren Betrieb erreichen, weil sie damit den pH-Wert in Sole präzise messen und überwachen.

Wie es weiter geht

In den nächsten Folgen dieser Blog Post-Serie beschäftigen wir uns vertieft mit dem Thema „Drei Wege zur Optimierung von pH-Messungen in Sole“.

Bitte folgen Sie uns und besuchen Sie wieder unseren Blog. Wenn Sie nicht warten wollen,  oder Ihr Prozess nicht mit Messungen in Sole zu tun hat und Sie anderweitig schwierige Anwendungen für Online-pH-Messungen haben, sind Sie herzlich eingeladen, sich das E-Book Lebensdauer von pH-Sensoren von Yokogawa herunterzuladen, um sich mehr Hinweise und Tipps für deren Lösung zu holen.


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