DD293215A5 - METHOD FOR DETERMINING THE PERIOD OF COMPLETING TERMINATION IN PAPER PULP MANUFACTURE - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung der Aufschluszzeit zur Festlegung des Aufschluszabbruchs bei der Papierzellstoffherstellung nach den sauren Bisulfitaufschluszverfahren. Fuer die Herstellung von Papierzellstoff mit ganz bestimmtem vorgegebenem Restligningehalt im ungebleichten Zellstoff wird die erforderliche Aufschluszzeit aus den konkreten Primaerdaten des Prozesses nach der Beziehung{Papierzellstoffherstellung; Aufschluszzeit; Aufschluszabbruch}The invention relates to a method for determining the Aufschuszzeit for determining the Aufschuszabbruchs in the pulp production according to the acid Bisulfitaufschluszverfahren. For the production of paper pulp with a certain predetermined residual lignin content in the unbleached pulp, the required pulping time is calculated from the concrete primary data of the process according to the relationship {paper pulp production; Aufschluszzeit; Aufschluszabbruch}
Description
mit der dem jeweiligen Zeitintervall entsprechenden, nach der Gleichungwith the corresponding time interval according to the equation
.-JSCx .-JSC x
worin kSOj = f (FV, SO2) ist,where k is SOj = f (FV, SO 2 ),
vorausberechneten SO2-Korizentration vergleicht, daraus erneut die erforderliche Aufschlußzeit festlegt und solange weiterverfährt, bis die vorausberechnete und die gemessene SO2-Konzentration übereinstimmen und dann den Aufschluß abbricht,precalculated SO 2 -Korizentration compares, again determines the required digestion time and continue until the precalculated and the measured SO 2 concentration match and then stops the digestion,
L = LigningehaltL = lignin content
t = Zeitt = time
δ = 1-3δ = 1-3
F = AktivierungsfaktorF = activation factor
FV = FlottenverhältnisFV = liquor ratio
X = 0,5-4X = 0.5-4
T = Temperatur in KelvinT = temperature in Kelvin
k = entsprechende Geschwindigkeitskonstante bedeuten.k = mean corresponding rate constant.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Aufschlusses von Holz, vorzugsweise nach dem sauren Bisulfitverfahren, und dient zur Einstellung des Restligningehaltes im Rohzellstoff.The invention relates to a method for controlling the digestion of wood, preferably by the acidic bisulfite process, and serves to adjust the residual lignin content in the raw pulp.
Die Anwendung der Erfindung erfolgt hauptsächlich in der Zellstoffindustrie.The application of the invention is mainly in the pulp industry.
Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art
Die Zellstoffherstellung ist trotz jahrzehntelanger Praxis nach wie vor problematisch. Das ist zum einen begründet in dem Ausgangsprodukt Holz, das sich unterscheidet nicht nur in der Art des Holzes, sondern auch nach dem Standort, den Witterungsbedingungen, der Lagerung u.a. mehr, zum anderen im Aufschlußprozeß selbst, der noch nicht in ausreichendem Maße erforscht und beeinflußbar ist.Pulp production is still problematic despite decades of practice. This is based on the one hand in the initial product wood, which differs not only in the type of wood, but also on the location, the weather conditions, storage u.a. on the other hand, in the digestion process itself, which has not yet been sufficiently researched and influenced.
Vor der ί jlfatzellstoffiodustrie ausgehend fand die automatisierte Kontrolle des Holzaufschlußprozesses mittels Prozeßleitsystemen inzwischen allgemein Eingang.Starting from the oil iodine industry, the automated control of the pulping process using process control systems has meanwhile become generally accepted.
Es wurde versucht, die dort durchgeführten Entwicklungen auf die Sulfitzellstoff Industrie zu übertragen, ohne daß hierbei überzeugende Lösungen entstanden sind (s. WP D21C, 216747).An attempt was made to transfer the developments carried out there to the sulphite pulp industry without convincing solutions being developed (see WP D21C, 216747).
Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, daß die Voraussetzungen für die Automatisierung bei beiden Verfahren völlig verschieden sind.This is mainly due to the fact that the conditions for the automation in both methods are completely different.
Die Herstellung von Sulfatzellstoff erfolgt in den meisten Fällen in großen Einheiten, oftmals kontinuierlich und unter weitgehend konstanten Bedingungen.The production of sulphate pulp is in most cases in large units, often continuously and under largely constant conditions.
Für die Herstellung von Sulfitzellstoff stehen meist diskontinuierliche, kleinere Aufschlußsysteme zur Verfügung, in welchen nicht selten eine Vielzahl von Zellstoffsorten in der gleichen Anlage gefahren werden müssen. Dies erschwert den Einsatz von Prozeßleitsystemen.For the production of sulfite pulp usually discontinuous, smaller pulping systems are available in which not infrequently a variety of pulp types must be driven in the same system. This complicates the use of process control systems.
Auf der anderen Seite verlangt aber gerade diese breite Palette von Qualitäten eine exakte Festlegung des Endpunktes der Kochung zur Erreichung der vorgegebenen Qualität. Darüber hinaus spielt auch der Aspekt des Umweltschutzes eine immer größere Rolle, so daß effektiv arbeitende Steuerungsverfahren bzw. -systeme eine unabdingbare Voraussetzung für das Erreichen einer neuen Qualitätsstufe beim Sulfitaufschluß darstellen.On the other hand, it is precisely this wide range of qualities that requires an exact definition of the end point of the cooking to achieve the given quality. In addition, the aspect of environmental protection is playing an increasingly important role, so that effective control methods or systems are an indispensable prerequisite for the achievement of a new quality level in sulphite pulping.
Bei der Zellstoffherstellung können zur Bewertung des Aufschlusses Untersuchungen am Rohzellstoff, Beobachtung der Aufschlußparameter und Untersuchungen am Aufschlußmedium herangezogen werden.In pulp production, pulping tests can be carried out using investigations on the raw pulp, observation of the pulping parameters and investigations on the pulping medium.
Die Ermittlung von Qualitätsparametern am Zellstoff ist oft aufwendig, zeitintensiv und wenig repräsentativ, da nur wenige Gramm Zellstoff untersucht werden können.The determination of quality parameters on the pulp is often complex, time-consuming and unrepresentative, since only a few grams of pulp can be investigated.
Daher teilen sich die Kontrollparameter, die als Basisdaten für Steuerungsverfahren Verwendung finden, im wesentlichen in zwei Gruppen.Therefore, the control parameters, which are used as basic data for control methods, are essentially divided into two groups.
Die Gruppe 1 umfaßt die Messung von Aufschlußparametern, wie Kochtemperatur, Kochzeit, Kochdruck, Flottenverhältnis und Ausgangschemikalienzusammensetzung und -konzentration.Group 1 comprises the measurement of digestion parameters such as cooking temperature, cooking time, cooking pressure, liquor ratio and starting chemical composition and concentration.
In der Grgppe 2 sind die Messungen zusammengefaßt, die am Aufschlußmedium erfolgen, wie Farbwert, Leitfähigkeit, pH-Wert, Brechungsindex, IR-Spektrum, UV-Absorption, Fluoreszenz und Konzentration der Aufschlußchemikalien.Grgppe 2 summarizes the measurements that take place on the digestion medium, such as color value, conductivity, pH, refractive index, IR spectrum, UV absorption, fluorescence and concentration of digestion chemicals.
Die zweite Gruppe hat zum Ziel, den Fortgang des Aufschlußprozesses durch Messung von in Lösung gegangenen Holzsubstanzen zu bestimmen.The aim of the second group is to determine the progress of the digestion process by measuring dissolved wood substances.
Die Messung der Aufschlußparameter und deren Verknüpfung in Geschwindigkeitsgleichungen besitzt den Nachteil, daß während des Aufschlusses auftretende Probleme (unvorhergesehene Stillstände etc.) keinen Eingang mehr in das zugrundegelegte Kinetikmodell finden und somit Abweichungen von der vorausberechneten Qualität auftreten können.The measurement of the digestion parameters and their linkage into velocity equations has the disadvantage that problems occurring during the digestion (unforeseen stoppages, etc.) can no longer be included in the underlying kinetics model and thus deviations from the predicted quality can occur.
Trotzdem läßt sich durch die Anwendung solcher Kinetikmodelle eine wesentliche Verbesserung der Steuerung des Aufschlussos erreichen. 'Nevertheless, can be achieved by the application of such Kinetikmodelle a significant improvement in the control of the digestion. '
Voraussetzung dafür ist aber eine exakte Erfassung möglichst vieler Aufschlußparameter und relativ lange Zeit gleichbleibende Bedingungen.The prerequisite for this, however, is an exact detection of as many digestion parameters as possible and conditions that remain the same for a relatively long time.
Die Messung der in Gruppe 2 genannten Kontrollparameter besitzt den Vorteil, daß die Meßwerte aktuell und repräsentativ für den gesamten Kocherinhalt sind, da die Proben in den meisten Fällen aus Zirkulations- bzw. Abzugsleitungen entnommen werden. Der Eignungsgrad der vorgeschlagenen Meßgrößen für die Charakterisierung des Fortschrittes beim Aufschluß ist allerdings unterschiedlich, da Störungen durch die Aufschlußchemikalien, gelöste Kohlenhydrate, Abbauprodukte, Ligninstrukturen u.a. die Meßgenauigkeit negativ beeinflussen.The measurement of the control parameters mentioned in group 2 has the advantage that the measured values are up-to-date and representative of the total contents of the digester, since in most cases the samples are taken from circulation or withdrawal lines. The degree of suitability of the proposed parameters for the characterization of the progress in the digestion is, however, different, since disturbances by the digestion chemicals, dissolved carbohydrates, degradation products, lignin structures u.a. negatively influence the measuring accuracy.
Trotz dieser Probleme sind in den vergangenen Jahren große Anstrengungen unternommen worden, das Problem der Steuerung und der Bestimmung des Endpunktes für den Bisulfitaufschluß zu lösen.Despite these problems, great efforts have been made in recent years to solve the problem of controlling and determining the endpoint of bisulfite digestion.
So ist aus der Patentliteratur ein Verfahren zur Kocherendpunkteinstellung unter Zugrundelegung von Prozeßmeßgrößen (WP D 21C 216747) bekannt.Thus, from the patent literature, a method for Kocherendpunkteinstellung based on Prozeßmeßgrößen (WP D 21C 216747) is known.
Die Erfindung geht davon aus, daß die Zielgröße des Aufschlußprozesses der Delignifizieamgsgrad ist. Ausgehend vom korrigierten Modell für den Η-Faktor, der als Prozeßsteuergröße für einen Sulfatzellstoffprozeß genutzt wird, und die Aktivalkalikonzentration und die Temperatur beinhaltet (Svensk Papperstidning 87 [1984] Nr. 10) werden erfindungsgemäß über Regressionsgleichungen unter Berücksichtigung von Prozeßeingangsgrößen, kocherspezifischen Konstanten und der geforderten JN-Zahl (Maß für den Delignifizierungsgrad) der Anfangs-H-Faktor ermittelt und über das H-Faktormodell der Endpunkt festgelegt. Einzige Meßgröße während des Prozesses ist die Temperatur, über die der aktuelle Η-Faktor berechnet wird, der mittels Rechner mit dem einzustellenden Η-Faktor zu vergleichen ist, um den Abbruch des Aufschlusses vorzunehmen.The invention assumes that the target size of the digestion process is the degree of delignification. Starting from the corrected model for the Η-factor, which is used as a process control variable for a sulfate pulp process, and the active alkali concentration and the temperature includes (Svensk Papperstidning 87 [1984] No. 10) are calculated according to the invention on regression equations taking into account process input variables, cooker-specific constants and the required JN-number (measure of the degree of delignification) of the initial H-factor determined and determined via the H-factor model of the endpoint. The only measured variable during the process is the temperature over which the current Η factor is calculated, which is to be compared by means of a computer with the Η factor to be set in order to terminate the digestion.
Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die spezifischen Konstanten ständig, aufbauend auf das Aufschlußergebnis, korrigiert werden müssen. Ein weiterer Nachteil dieser Verfahrensweise ist, daß während des Aufschlußprozesses nur die Temperatur gemessen und zur Auswertung herangezogen wird.The disadvantage of this method is that the specific constants must constantly be corrected based on the Aufschlußergebnis. Another disadvantage of this procedure is that during the digestion process only the temperature is measured and used for the evaluation.
Die Erfindung hat sich das Ziel gestellt, ein Verfahren zur Steuerung des Holzaufschlußprozesses vorzuschlagen, mit welchem es möglich ist, den Aufschluß des Holzes derart kontrollierbar durchzuführen, daß trotz ungleicher Ausgangsbedingungen bei jeder einzelnen Kochung (Kochervolumen, Holzqualität, technischer Zustand und technische Auslegung, Witterungseinflüsse, etc.) und trotz des Auftretens möglicher Störungen im Ablauf des Aufschlusses immer ein Rohzellstoff erhalten wird, der im Restligningehalt der Vorgabe entspricht,The invention has set itself the goal of proposing a method for controlling the wood digestion process, with which it is possible to carry out the digestion of the wood so controllable that despite unequal starting conditions for each individual cooking (boiler volume, wood quality, technical condition and technical design, weather conditions , etc.) and despite the occurrence of possible disturbances in the course of digestion always a raw pulp is obtained, which corresponds to the rest lignin content of the specification,
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Entwicklung eines Verfahrens zur Steuerung des Holzaufschlußprozesses eine qualitätsgerechte Zellstoffproduktion hinsichtlich der Einstellung des Restligningehaltes im Rohzellstoff zu gewährleisten. Da der Ligningehalt während des Aufschlußprozesses nichtständig kontrolliert und damit der Endpunkt nicht bestimmt werden kann, ist eine Prozeßstfeuerung hinsichtlich Temperaturführung und Aufschlußzeit in Abhängigkeit von den Primärdaten zu finden.The invention is based on the object, by developing a method for controlling the pulping process, to ensure a quality-compliant pulp production with regard to the setting of the residual lignin content in the raw pulp. Since the lignin content is not constantly controlled during the digestion process and thus the end point can not be determined, a process firing with regard to temperature control and digestion time can be found as a function of the primary data.
Bei der Papierzellstoffherstellung nach dem sauren Bisulfitaufschlußverfahren wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man für einen vorgegebenen Restligningehalt im ungebleichten Zellstoff die für die Auslösung des Lignins erforderliche Aufschlußzeit aus den prozeßkonkreten Primärdaten des Aufschlusses nach der BeziehungIn the pulp production according to the acid bisulfite pulping process, the object is achieved in that for a given residual lignin content in the unbleached pulp required for the release of lignin digestion time from the process-specific primary data of the digestion on the relationship
_ÜL_ÜL
--^ = kL-Le-e T , worin KL = f (FV, SO2) ist, dt- ^ = k L e -L -e T, where K L = f (FV, SO 2), dt
ermittelt, in kurz aufeinanderfolgenden Zeitintervallen die SO2-Konzentration im Aufschlußmedium mißt, mit der dem jeweiligen Zeitintervall entsprechenden nach der Beziehungdetermined, in short successive time intervals, the SO 2 concentration in the digestion medium measures, with the respective time interval corresponding to the relationship
dSO2 / TdSO 2 / T
dtdt
kso, (SO2)"-e T , worin Kso, = f (FV, SO2) 1st,kso, (SO 2 ) "- e T , where Kso, = f (FV, SO 2 ) 1st,
vorausberechneten SO2-Konzentration vergleicht, daraus erneut die erforderliche Aufschlußzeit festlegt und solange weiterverfährt, bis die vorausberechnete und die gemessene SO2-Konzentration übereinstimmen und dann den Aufschluß abbricht, wobeiprecalculated SO 2 concentration, again determines the required digestion time and continue until the precalculated and the measured SO 2 concentration match and then breaks the digestion, wherein
• L = Ligningehalt• L = lignin content
t = Zeitt = time
δ = 1-3δ = 1-3
El = AktivierungsfaktorEl = activation factor
FV = FlottenverhältnisFV = liquor ratio
X = 0,5-4X = 0.5-4
T = Temperatur in KelvinT = temperature in Kelvin
k = entsprechende Geschwindigkeitskonstantek = corresponding rate constant
bedouten.bedouten.
' Das Verfahren wird so durchgeführt, daß zunächst die Aufschlußparameter exakt bestimmt werden. In kurz aufeinanderfolgenden Zeitabständen wird laufend die SOj-Konzentration gemessen und rechnergestützt die SO2-Konzentration für den Abbruchzeitpunkt vorausberechnet. Dadurch ist eine ständige Korrektur entsprechend dem Voranschreiten des Aufschlusses und Korrektur des Abbruchzeitpunktes entsprechend den Gegebenheiten möglich. Bei Übereinstimmung gemessener und vorausberechneter SO2-Konzentration wird der Abschluß abgebrochen. Das Vorfahren besitzt den Vorteil, daß durch Verknüpfung von Modellgleichungen, die auf Messung von Aufschlußparametern und von Messungen am Aufschlußmedium basieren, die Zeit des Aufschlusses festgelegt wird.The process is carried out so that first the digestion parameters are determined exactly. In short successive intervals, the SOj concentration is continuously measured and computer-aided the SO 2 concentration for the demolition time calculated in advance. Thereby, a constant correction according to the progress of the digestion and correction of the termination time is possible according to the circumstances. If the measured and pre-calculated SO 2 concentration match, the termination is terminated. The ancestor has the advantage that the time of digestion is determined by linking model equations based on measurement of digestion parameters and measurements on the digestion medium.
Damit können die im Stand der Technik genannten Nachteile, die bei der Steuerung des Aufschlusses auf Basis von Parametern der Gruppe 1 oder der Gruppe 2 (s. Stand der Technik) auftreten, kompensiert werden, und es wird eine völlig neue Qualität in der Kontrolle und Steuerung des Bisulfitaufschlusses erreicht.Thus, the disadvantages mentioned in the prior art, which occur in the control of the digestion on the basis of parameters of group 1 or group 2 (see prior art), can be compensated, and there is a completely new quality in the control and Control of Bisulfitaufschlusses achieved.
Ausführungsbeispielembodiment
Das nachstehende Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutern:The following embodiment is intended to explain the invention in more detail:
Ein sauerer Bisulf itaufschluß soll so geführt werden, daß der Restligningehalt im ungebleichten Zellstoff ~ 2%, das entspricht einer PZ von 33-35 Einheiten, beträgt.An acid Bisulf itaufschluß should be conducted so that the residual lignin content in unbleached pulp ~ 2%, which corresponds to a PZ of 33-35 units.
Folgende Aufschlußbedingungen werden eingestellt:The following digestion conditions are set:
Verhältnis Kochsäure zu atro Holz von 3,0:1 Zusammensetzung der Kochsäure: 7,0%Gesamt-SO2 Ratio of cooking acid to dry wood of 3.0: 1 Composition of the cooking acid: 7.0% total SO 2
1,05% CaO Maximaltemperatur 1320C1.05% CaO maximum temperature 132 ° C.
Aus der Geschwindigkeitsgleichung für die Änderung des Ligningehaltes im ungebleichten ZellstoffFrom the rate equation for the change in lignin content in unbleached pulp
_Jl_Jl
--^k=kL-L8-e T mitKL = f(P' SO2) dt- ^ k = k L -L 8 -e T with K L = f (P 'SO 2 ) dt
läßt sich eine Aufschlußdauer von 150min berechnen. Nach diesen 150 Minuten bei Maximaltemperatur muß die SO2-Konzentration in der Kochsäure um 0,85% abgenommen haben, berechnet aus der Geschwindigkeitsgleichung für die Änderung der SO2-Konzentration in der Kochsäurecan be calculated a digestion time of 150min. After these 150 minutes at maximum temperature, the SO 2 concentration in the cooking acid must have decreased by 0.85%, calculated from the rate equation for the change in SO 2 concentration in the cooking acid
(SO2)*-e T mit ^0, = f (FV, SO2)(SO 2 ) * - e T with ^ 0 , = f (FV, SO 2 )
dt Es bedeuten:dt It means:
kso, = 2,5 · 10"3 - 0,4 · 10"3x, - 0,5 · 10"3X2 - 0,3 · 10"3X2 2 + 0,13 · 10"3X1X2 kso, = 2.5 × 10 -3 - 0.4 × 10 -3 ×, - 0.5 × 10 -3 × 2 - 0.3 × 10 -3 × 2 2 + 0.13 × 10 -3 × 1 X 2
kL = 0,87 · 10"4 + 0,10 · 10"4X1 + 0,19 · 10"4X2 + 0,10 10"4X2 2 X1 = Flottenverhältnis (FV) X2 = Konzentration an SO2 k L = 0.87 x 10 "4 + 0.10 x 10" 4 X 1 + 0.19 x 10 "4 X 10 2 + 0.10" 4 X 2 2 X 1 liquor ratio = (FV) X 2 = Concentration of SO 2
Die im Versuch ermittelte Änderung der S02-Konzentration betrug 0,85%. Der ungebleichte Zellstoff hatte einen Restligningehalt von 1,9%.The change in S0 2 concentration determined in the experiment was 0.85%. The unbleached pulp had a residual lignin content of 1.9%.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD33831890A DD293215A5 (en) | 1990-03-02 | 1990-03-02 | METHOD FOR DETERMINING THE PERIOD OF COMPLETING TERMINATION IN PAPER PULP MANUFACTURE |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DD33831890A DD293215A5 (en) | 1990-03-02 | 1990-03-02 | METHOD FOR DETERMINING THE PERIOD OF COMPLETING TERMINATION IN PAPER PULP MANUFACTURE |
Country Status (1)
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|---|---|
| DD (1) | DD293215A5 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10350075A1 (en) * | 2003-10-27 | 2005-06-09 | Siemens Ag | Process and device for process control in the pulp cooking |
| DE102007036383A1 (en) * | 2007-07-31 | 2009-02-05 | Voith Patent Gmbh | Controlling the duration of dissolving sulfite substances for high-yield fibers involves terminating solubilizing on reaching predefined correlation between quantity of raw material to be solubilized and sulfite content of sulfite solution |
-
1990
- 1990-03-02 DD DD33831890A patent/DD293215A5/en unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10350075A1 (en) * | 2003-10-27 | 2005-06-09 | Siemens Ag | Process and device for process control in the pulp cooking |
| DE102007036383A1 (en) * | 2007-07-31 | 2009-02-05 | Voith Patent Gmbh | Controlling the duration of dissolving sulfite substances for high-yield fibers involves terminating solubilizing on reaching predefined correlation between quantity of raw material to be solubilized and sulfite content of sulfite solution |
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