EP0445321A1

EP0445321A1 - Process for making pulp in a continuous digester

Info

Publication number: EP0445321A1
Application number: EP90104231A
Authority: EP
Inventors: Herbert Dr. Ing. Furumoto
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1990-03-05
Filing date: 1990-03-05
Publication date: 1991-09-11
Anticipated expiration: 2010-03-05
Also published as: ATE106477T1; EP0445321B1; DE59005944D1

Abstract

A desired pulp quality is specified using a quality coefficient (Q<*>). Suitable quality coefficients are, inter alia, the yield (Y) or the residual lignin concentration (kappa number) of the pulp. A process module (M) is used to determine the digestion temperature (T<*>) associated with the specified value of the quality coefficient (Q<*>) as the main control variable. This takes account of the actual values of the concentration of chemicals (C), the digester filling level (L), the production quantity (n) and technology-dependent process constants (a, k, E). The process model can be adapted to match it to altered operating conditions in the pulp digester. For this purpose, at least one of the process constants (k) is redetermined. The actual value of the yield (Y), which is used as quality coefficient, is preferably simulated at least using a spent liquor analysis. Other quantities used for the simulation may be, in particular, the hydromodule (Xa) or the rotary speed of the wood feed means (n1, n2, n3). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zellstoffherstellung durch kontinuierliche Kochung von Holz.The invention relates to a method for pulp production by continuous cooking of wood.

Im Gegensatz zur diskontinuierlichen Kochung von Holz in fest geschlossenen Kochern wird bei der kontinuierlichen Zellstoffherstellung ununterbrochen feuchte Holzschnitzelmasse verarbeitet. Diese wird kontinuierlich durch die in einem beheizten Kocher befindlichen Aufschlußchemikalien hindurchgefördert und an dessen Ende nach der gewünschten Herauslösung zumindest des sogenannten Lignins in Form von Zellstoff kontinuierlich abgefördert. Bei einem derartigen kontinuierlichen Kocher handelt es sich in der Regel um einen liegenden oder schräg stehenden, isothermen Reaktor. Dieser kann auch aus mehreren, hintereinandergeschalteten Tanks bestehen, welche mit Aufschlußchemikalien angefüllt sind und durch die der Holzschnitzelstrom mit Hilfe von Fördereinrichtungen, z.B. Förderschnecken oder Transportbändern, hindurchgeschoben wird.In contrast to the discontinuous boiling of wood in tightly closed stoves, continuous wood pulp mass is processed continuously in the continuous pulp production. This is continuously conveyed through the digestion chemicals in a heated digester and at the end of which, after the desired removal, at least the so-called lignin in the form of pulp is continuously removed. Such a continuous cooker is usually a lying or sloping, isothermal reactor. This can also consist of several tanks connected in series, which are filled with digestion chemicals and through which the wood chips flow with the help of conveyors, e.g. Screw conveyors or conveyor belts.

Dabei besteht das Problem, daß nach Eintritt der Holzschnitzel in den Kocher nur noch wenige Möglichkeiten bestehen, durch Eingriff auf den Prozeß die sich ergebende Zellstoffqualität im Hinblick auf die Erreichung einer vorgegebenen Qualitätsmaßzahl zu beeinflussen. An sich müssen zur Erreichung einer gewünschten Zellstoffqualität am Ende des kontinuierlichen Kochers alle technologischen Parameter bereits vor Eintritt der Holzschnitzelmasse in den Kocher möglichst mit dem optimalen Arbeitspunkt übereinstimmen, so daß während der Durchförderung durch den Kocher nur noch geringfügige, spontan auftretende Prozeßparameterschwankungen ausgeregelt werden müssen. Theoretisch kann im ungünstigsten Fall die Durchförderzeit als eine Totzeit angesehen werden, innerhalb der nahezu keine oder nur sehr beschränkte Steuereingriffe möglich sind, um die Qualität des aus der gerade im Kocher befindlichen Holzschnitzelmasse entstehenden Zellstoffes noch zu beeinflussen. Im Gegensatz zum Prozeß der diskontinuierlichen Kochung, bei dem die Aufenthaltszeit der Holzschnitzelmasse in einem abgeschlossenen Reaktor zur Beeinflussung der Zellstoffqualität im Notfall verkürzt oder verlängert werden kann, ist die Steuerung eines kontinuierlichen Kochers wesentlich kritischer.The problem here is that after the wood chips have entered the cooker, there are only a few possibilities of influencing the resulting pulp quality by interfering with the process with a view to achieving a predetermined quality measure. In order to achieve a desired pulp quality at the end of the continuous digester, all technological parameters have to match the optimal working point before the wood pulp mass enters the digester, so that only minor, spontaneous process parameter fluctuations need to be corrected during conveyance through the digester. Theoretically, in the worst case, the transit time can be regarded as a dead time are, within which almost no or only very limited control interventions are possible in order to influence the quality of the pulp from the wood pulp currently in the stove. In contrast to the process of discontinuous cooking, in which the residence time of the wood chip mass in a closed reactor can be shortened or extended in order to influence the pulp quality in an emergency, the control of a continuous cooker is much more critical.

Bei der Steuerung der kontinuierlichen Kochung müssen eine Vielzahl von Prozeßparametern abhängig von der angestrebten Zellstoffqualität auf äußerst genaue Weise aneinander angepaßt werden. Stärkere Abweichungen bereits einer der den Prozeß beeinflussenden Größen bewirken in aller Regel eine erhebliche Verschlechterung der Zellstoffqualität am Ende des kontinuierlichen Prozesses.When controlling continuous cooking, a large number of process parameters must be adapted to one another in an extremely precise manner, depending on the desired pulp quality. Larger deviations in one of the variables influencing the process generally result in a considerable deterioration in the pulp quality at the end of the continuous process.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Zellstoffherstellung durch kontinuierliche Kochung von Holz bereitzustellen.The invention has for its object to provide a method for pulp production by continuous boiling of wood.

Die Erfindung wird gelöst mit dem im Anspruch 1 angegebenen Verfahren. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.The invention is achieved with the method specified in claim 1. Advantageous embodiments of the invention are contained in the subclaims.

Die Erfindung wird desweiteren unter Zuhilfenahme der nachfolgend kurz angeführten Figuren näher erläutert. Dabei zeigt

FIG 1: ein schmematisches Prozeßabbild eines kontinuierlichen Kochers,
FIG 2: eine erste Vorrichtung zur Bildung der Hauptsteuergröße Kochtemperatur mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Prozeßmodells,
FIG 3: eine weitere Vorrichtung mit einer zusätzlichen Regeleinrichtung zum Ausgleich von Schwankungen der Qualitätsmaßzahl,
FIG 4: eine weitere Vorrichtung mit einem um Adaptionsmittel erweiterten Prozeßmodell,
FIG 5: bis 7 weitere Vorrichtungen, bei denen das Prozeßmodell des weiteren um Mittel zur Nachbildung des Istwertes der Qualitätsmaßzahl erweitert ist.

The invention is further explained with the aid of the figures briefly listed below. It shows

FIG. 1: a schematic process image of a continuous cooker,
FIG 2: a first device for forming the main control variable cooking temperature with the aid of a process model according to the invention,
FIG 3: another device with an additional control device to compensate for fluctuations in the quality measure,
FIG 4: another device with a process model expanded by means of adaption means,
FIG 5: to 7 further devices, in which the process model is further expanded by means for reproducing the actual value of the quality measure.

In FIG 1 ist beispielhaft ein schrägliegender, kontinuierlicher Zellstoffkocher ZK dargestellt. Diesem wird das aufzuschließende Holz durch eine Holzschnitzel-Zuführung HE bevorzugt in Form eines wässrig-breiförmigen Massenstromes über eine steuerbare Eintragsschleuse ES zugeführt. Diese Eintragsschleuse enthält bevorzugt eine Zuführschnecke ZS mit einstellbarer Drehzahl nl. Der Kocher ist mit einer Lauge gefüllt, welche durch chemische Herauslösung insbesondere des im Holz enthaltenen Lignins den Aufschluß des Zellstoffes aus dem Holzverbund ermöglicht. Die Aufschlußchemikalien verfügen über eine Konzentration C und werden in einem Chemikalientank TA vorrätig gehalten. Zur Aufrechterhaltung eines gewünschten Kocher-Füllstandes L werden die Chemikalien über eine Leitung CU dem Zellstoff-Kocher ZK zugeführt. Zur Vorwärmung dient bevorzugt ein mit Frischdampf FD gespeister Wärmetauscher CA. Für die Aufrechterhaltung einer gewünschten Konzentration und eines gewünschten Füllstandes werden dem Reaktor zum einen vorgewärmte Frischchemikalien bevorzugt kontinuierlich zugeführt. Zum anderen wird Ablauge über eine meist im Inneren des Reaktors befindliche Abnahmestelle AB und eine Abführleitung LA bevorzugt kontinuierlich entnommen. Zur Erzielung einer gewünschten Kochtemperatur T im Zellstoff-Kocher kann diesem Frischdampf FD an verschiedenen Stellen zugeführt werden, wobei in der Figur nur einige Zuführstellen beispielhaft dargestellt sind.1 shows an inclined, continuous cellulose cooker ZK as an example. The wood to be digested is fed to this through a wood chip feed HE, preferably in the form of an aqueous, pulpy mass flow, via a controllable entry lock ES. This entry lock preferably contains a feed screw ZS with adjustable speed nl. The stove is filled with an alkali, which enables the pulp to be disintegrated from the wood composite by chemically removing the lignin contained in the wood. The digestion chemicals have a concentration C and are kept in a chemical tank TA. In order to maintain a desired digester fill level L, the chemicals are fed to the cellulose digester ZK via a line CU. A heat exchanger CA fed with live steam FD is preferably used for preheating. On the one hand, preheated fresh chemicals are preferably fed continuously to the reactor in order to maintain a desired concentration and a desired fill level. On the other hand, waste liquor is preferably continuously withdrawn via a take-off point AB, which is usually located inside the reactor, and a discharge line LA. In order to achieve a desired cooking temperature T in the pulp cooker, this live steam FD can be supplied at various points, only a few supply points being shown as examples in the figure.

Der über die Eintragschleuse ES und die drehzahleinstellbare Schnecke ZS zugeführte Holzschnitzelbrei wird im Reaktor mit Hilfe von Transportmitteln durch die Aufschlußchemikalien hindurchgefördert. In FIG 1 ist hierzu beispielhaft ein drehzahlregulierbares Transportband TB, und die Förderrichtung F des Massenstromes durch den Reaktor mit Hilfe von Pfeilen symbolisch dargestellt. Auf dem durch Pfeile dargestellten Weg wird der eingetragene Holzschnitzelbrei durch kontinuierliche Kochung in Zellstoff mit möglichst vorgebbarer Qualität umgesetzt. Am Ende der Umlauf-Förderrichtung F wird der entstandene Zellstoffbrei über eine Zellstoff-Abführung ZA kontinuierlich aus dem Kocher abgefördert. Hierzu dient bevorzugt eine Austragschleuse A, welche eine wiederum drehzahlregulierbare Abführschnecke AS enthält.The wood pulp pulp fed via the entry lock ES and the speed-adjustable screw ZS is also in the reactor Aided by means of transport through the digestion chemicals. For this purpose, FIG. 1 shows a speed-adjustable conveyor belt TB and the conveying direction F of the mass flow through the reactor by means of arrows, for example. In the way represented by arrows, the wood pulp paste that is entered is converted into pulp with a quality that can be specified as possible by continuous cooking. At the end of the circulation conveying direction F, the pulp produced is continuously removed from the stove via a pulp discharge ZA. A discharge lock A, which in turn contains a speed-adjustable discharge screw AS, is preferably used for this purpose.

Die Qualität des herzustellenden Zellstoffes hängt von einer Vielzahl von Prozeßparametern ab, welche bei entsprechender maschinenbaulicher Ausführung der Anlage gegebenenfalls auch als Steuergrößen zur Beeinflussung des Ablaufes des Kochprozesses herangezogen werden können. So wird die Geschwindigkeit des Kochvorganges zum einen durch die Konzentration C der dem Kocher ZK aus dem Tank TA zugeführten Chemikalien beeinflußt. Eine weitere Einflußgröße ist die mittlere Flüssigkeitsmenge an Aufschlußchemikalien im Reaktor. Je mehr der Kocher mit der Aufschlußlauge angefüllt ist, um so länger ist der Holzschnitzelbrei während seines kontinuierlichen Durchlaufes dem Einfluß der Chemikalien ausgesetzt, und um so schneller läuft der Prozeß des Zellstoffaufschlusses ab. Im Beispiel des in der Figur dargestellten, schrägstehenden Kochers ist die darin befindliche Chemikalienmenge durch den Laugenfüllstand L, auch Kocherfüllgrad genannt, bestimmt.The quality of the pulp to be produced depends on a large number of process parameters, which can also be used as control variables for influencing the course of the cooking process if the machine is designed appropriately for mechanical engineering. For example, the speed of the cooking process is influenced on the one hand by the concentration C of the chemicals supplied to the cooker ZK from the tank TA. Another influencing variable is the average amount of liquid digestion chemicals in the reactor. The more the digester is filled with the digestion liquor, the longer the wood pulp pulp is exposed to the influence of the chemicals during its continuous passage, and the faster the process of pulping takes place. In the example of the inclined digester shown in the figure, the amount of chemicals therein is determined by the alkali level L, also called the degree of digester filling.

Eine weitere wichtige Einflußgröße für den Ablauf des Prozesses ist die Kochtemperatur T. Eine gewünschte Temperatur im Inneren des Kochers ZK wird in der Regel über die Zuführung von entsprechend vorgeheiztem Fischdampf FD eingestellt. Dieser wird in den Kocher bei Bedarf an unterschiedlichen Stellen, z.B. am oberen Ende, eingeleitet. Desweiteren können zur Temperatureinstellung die dem Kocher vom Tank TA zugeführte Aufschlußlauge und/oder der über die Eintragschleuse ES zugeführte Holzschnitzelmassenstrom HE mit Hilfe des Frischdampfes FD vorgeheizt werden. In der Figur ist hierzu beispielhaft ein Wärmetauscher CA zur Chemikalienaufheizung vorgesehen. Eine weitere wichtige Einflußgröße für den Kochvorgang ist die Durchsatzgeschwindigkeit des Holzschnitzelmassenstromes durch den Reaktor. Bei dem in der Figur beispielhaft dargestellten Reaktor wird diese insbesondere bestimmt durch die Drehzahl n1 der Zuführschnecke ZS. In der Regel werden die Drehzahlen n1, n2 und n3 der Zuführschnecke, des Transportbandes und der Abführschnecke mittels eines Geschwindigkeitsprofiles in geeigneter Weise aufeinander abgestimmt.Another important influencing variable for the course of the process is the cooking temperature T. A desired temperature inside the cooker ZK is generally set by supplying appropriately preheated fish steam FD. If necessary, this is introduced into the cooker at different points, for example at the upper end. Furthermore, you can adjust the temperature the digestion liquor supplied to the cooker from the tank TA and / or the wood chip mass flow HE supplied via the entry lock ES are preheated using the live steam FD. In the figure, a heat exchanger CA for heating chemicals is provided as an example. Another important factor influencing the cooking process is the throughput speed of the wood chip mass flow through the reactor. In the reactor shown by way of example in the figure, this is determined in particular by the speed n1 of the feed screw ZS. As a rule, the speeds n1, n2 and n3 of the feed screw, the conveyor belt and the discharge screw are matched to one another in a suitable manner by means of a speed profile.

Es hat sich nun herausgestellt, daß von den die Zellstoffkochung wesentlich beeinflussenden Prozeßparametern die Kochtemperatur T am besten als Steuergröße zur Beeinflussung der kontinuierlichen Kochung geeignet ist. Damit kann am ehesten der Prozeß so gesteuert werden, daß bei größtmöglichem Durchsatz gerade die gewünschte Zellstoffqualität produziert wird. Wird dieses Ziel verfehlt, so nimmt die tatsächlich erreichte Zellstoffqualität unter Umständen stark ab. So kann z.B. bei einer gegenüber den übrigen Prozeßparametern zu niedrigen Durchsatzgeschwindigkeit des Holzschnitzelmassenstromes ein doppelter Verlust auftreten. Zum einen wird die Anlage nicht voll ausgenutzt und somit die maximal mögliche Produktionsmenge nicht erbracht. Zum anderen sind die Holzschnitzel dem Einfluß der Aufschlußchemikalien zu lange ausgesetzt, so daß zudem Verluste in der Qualität und Ausbeute des Zellstoffes auftreten. Durch eine zu starke Kochung entsteht zwar viel Zellstoff, aber von niedrigerer Qualität, d.h. mit einer Vielzahl von kurzen und zerbrechlichen Fasern. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verwendung der Kochtemperatur als Stellgröße ist es möglich, auf Schwankungen der anderen Prozeßgrößen derart zu reagieren, daß die Schwankungen in der Zellstoffqualität nach Auftreten einer Störung zumindest vorübergehend bzw. geringfügig sind.It has now been found that of the process parameters which significantly influence the pulp boiling, the boiling temperature T is best suited as a control variable for influencing the continuous boiling. This is the best way to control the process so that the desired pulp quality is produced with the greatest possible throughput. If this goal is not met, the pulp quality actually achieved may drop sharply. For example, a double loss can occur if the throughput speed of the wood chip mass flow is too low compared to the other process parameters. On the one hand, the system is not fully utilized and therefore the maximum possible production volume is not achieved. On the other hand, the wood chips are exposed to the influence of the pulping chemicals for too long, so that there are also losses in the quality and yield of the pulp. Too much boiling produces a lot of pulp, but of lower quality, ie with a large number of short and fragile fibers. With the aid of the use of the cooking temperature as a manipulated variable according to the invention, it is possible to react to fluctuations in the other process variables in such a way that the fluctuations in the pulp quality are at least temporary or slight after a disturbance has occurred.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Zellstoffherstellung wird eine der jeweils gewünschten Zellstoffqualität entsprechende Qualitätsmaßzahl Q^* vorgegeben, mittels eines Prozeßmodelles der Sollwert der hierzu gehörigen, optimalen Kochtemperatur T^* ermittelt, und diese anschließend insbesondere durch Übergabe des Sollwertes an eine unterlagerte Kochtemperaturregelung eingestellt. Das Prozeßmodell ermittelt die Kochtemperatur T^* bevorzugt zyklisch in fest vorgegebenen Zeitabständen unter Zuhilfenahme der aktuellen Werte der beteiligten Prozeßparameter. Hierzu werden bevorzugt die Istwerte der Chemikalienkonzentrationen C, des Kocherfüllgrades L und der Produktionsmenge berücksichtigt. Desweiteren gehen in das Modell Prozeßkonstanten ein, deren aktuelle Werte von der Technologie des Prozesses abhängen, insbesondere von dem verwendeten chemischen Aufschlußverfahren und dem Kochertyp. Das Aufschlußverfahren wird wesentlich bestimmt von der Art der eingesetzten Aufschlußchemikalien, während der Kochertyp von den maschinenbaulichen Gegebenheiten der Anlage abhängt.In the process according to the invention for pulp production, a quality measure Q ^* corresponding to the desired pulp quality is specified, the setpoint of the associated optimal cooking temperature T ^{* is} determined by means of a process model, and this is then set in particular by transferring the setpoint to a lower-level cooking temperature control. The process model preferably determines the cooking temperature T ^* cyclically at fixed time intervals with the aid of the current values of the process parameters involved. For this purpose, the actual values of the chemical concentrations C, the degree of filler L and the production quantity are preferably taken into account. Furthermore, process constants are included in the model, the current values of which depend on the technology of the process, in particular on the chemical digestion process used and the type of cooker. The digestion process is largely determined by the type of digestion chemicals used, while the type of digester depends on the mechanical engineering conditions of the plant.

Als Qualitätsmaßzahl Q^* zur Kennzeichnung der jeweiligen Zellstoffqualität sind unterschiedliche Größen geeignet. Im einfachsten Fall kann als Qualitätsmaßzahl Q die sogenannte Ausbeute Y verwendet werden. Wird die Ausbeute als normierte Größe in Prozent angegeben, so ist sie als erzeugte Zellstoffmenge bezogen auf die eingesetzte Holzmenge definiert, d.h.

$Y(%) = kg Zellstoff/ kg Holz,atro ,$

wobei "Holz,atro" die eingesetzte, absolut trockene Holzmenge ist.Different sizes are suitable as a quality measure Q ^* for identifying the respective pulp quality. In the simplest case, the so-called yield Y can be used as the quality measure Q. If the yield is given as a standardized size in percent, it is defined as the amount of pulp produced based on the amount of wood used, ie

Y (%) = kg pulp / kg wood, dry,

where "wood, dry" is the absolutely dry amount of wood used.

Man erkennt anhand des oben dargestellten Beispieles der zu starken Kochung und der dabei auftretenden Durchsatz- und Ausbeuteverluste, daß mit dem Wert der Ausbeute Y als Qualitätsmaßzahl Q auch eine Aussage über die innere Qualität des erzeugten Zellstoffes verbunden ist. Dies bedeutet, daß einem bestimmten Wertebereich der Ausbeute Y eine entsprechende, näherungsweise bekannte Qualität des produzierten Zellstoffes zugeordnet werden kann. Wird beispielsweise durch zu starkes Vergrößern des Einflusses zumindest eines der Prozeßparameter, z.B. durch Erhöhen der Kochtemperatur oder der Chemikalienkonzentration, der optimale Wertebereich von Y überschritten, so tritt erwartungsgemäß aufgrund der dann erfolgenden zu starken Kochung gleichzeitig eine Abnahme der inneren Zellstoffqualität auf. Wird andererseits durch Zurücknahme des Einflusses von Prozeßparametern, z.B. Erniedrigen des Kocherfüllgrades oder Erhöhen der Durchsatzgeschwindigkeit, der optimle Wertebereich unterschritten, so tritt ebenfalls erwartungsgemäß aufgrund des somit schlechteren Zellstoffaufschlusses eine Abnahme der inneren Zellstoffqualität auf. Durch Ausnutzung des Wertebereiches der Ausbeute Y als "Steuerraum" kann somit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Zellstoffherstellung die jeweils erzeugbare Zellstoffqualität in einer ersten Näherung besonders einfach und wirksam beeinflußt werden.It can be seen from the example shown above of the excessive boiling and the losses in throughput and yield that occur that the value of the yield Y as a quality measure Q is also a statement about the internal quality of the pulp produced. This means that one a corresponding, approximately known quality of the pulp produced can be assigned to a certain value range of the yield Y. For example, if the optimum value range of Y is exceeded by increasing the influence of at least one of the process parameters too much, for example by increasing the cooking temperature or the chemical concentration, then, as expected, a decrease in the internal pulp quality simultaneously occurs due to the excessive cooking that then takes place. On the other hand, if the optimum value is undershot due to the reduction in the influence of process parameters, for example lowering the degree of filling of the cooker or increasing the throughput speed, a decrease in the internal pulp quality also occurs, as expected, due to the poorer pulp pulping. By utilizing the value range of the yield Y as a "control room", the cellulose quality that can be produced in each case can be influenced particularly simply and effectively in a first approximation in the method for cellulose production according to the invention.

Für das erfindungsgemäß Prozeßmodell zur Bestimmung der jeweiligen Kochtemperatur T^* eignen sich auch anders definierte Größen als Qualitätsmaßzahl Q^*. Eine derartige, bekannte Kenngröße ist z.B. die sogenannte "Kappa-Zahl". Diese ist ein Maß für die Restkonzentration von Lignin im produzierten Zellstoff. Hat die Kappa-Zahl einen großen Wert, so wird z.B. aufgrund eines zu hohen Durchsatzes durch den Kocher nur ein geringer Aufschluß der eingesetzten Holzschnitzelmasse erreicht. Hohe Ligninrestkonzentrationen im Zellstoff haben nach deren Verarbeitung z.B. zu Papier eine geringe Papierqualität zur Folge. Wird dagegen im Vergleich dazu bei einem niedrigeren, optimalen Durchsatz ein kleiner Wert z.B. der Kappa-Zahl erreicht, so deutet dies auf einen hohen Aufschluß der eingesetzten Holzschnitzelmasse hin. Die hierdurch erreichten niedrigen Ligninrestkonzentrationen im Zellstoff führen nach dessen Verarbeitung zu Papier zu einer guten Papierqualität. Werden darüber hinausgehend z.B. durch noch weitere Verringerung des Durchsatz sehr kleine Werte der Kappa-Zahl erreicht, so nimmt die Zellstoffqualität wieder ab. Dies beruht auf der bereits dargestellten, zu langen und übermäßig starken Kochung der Holzschnitzel. Man erkennt, daß auch durch Ausnutzung des bekannten Wertebereiches der Kappa-Zahl als "Steuerraum" eine geeignete Vorgabe der jeweils produzierbaren Zellstoffqualität möglich ist.For the process model according to the invention for determining the respective cooking temperature T ^* , differently defined variables are also suitable as a quality measure Q ^* . Such a known parameter is, for example, the so-called "kappa number". This is a measure of the residual concentration of lignin in the pulp produced. If the kappa number is large, only a small amount of digestion of the wood pulp used is achieved, for example, because the cooker throughput is too high. High residual lignin concentrations in the pulp result in low paper quality after they have been processed into paper, for example. If, on the other hand, a lower value, for example the kappa number, is achieved at a lower, optimal throughput, this indicates a high digestion of the wood chip mass used. The low lignin concentrations in the pulp thus achieved lead to good paper quality after it has been processed into paper. Beyond that, for example, by reducing the throughput even further If the kappa number is low, the pulp quality decreases again. This is due to the above-described, too long and excessive cooking of the wood chips. It can be seen that a suitable specification of the pulp quality that can be produced in each case is also possible by utilizing the known value range of the kappa number as a "control room".

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden dem Prozeßmodell die aktuellen Werte der Chemikalienkonzentrationen, des Kocherfüllgrades und der Produktionsmenge als Eingangsgrößen zugeführt. Je nach der praktischen Ausführung der Anlage können die Istwerte der Chemikalienkonzentration C und des Füllgrades L des Kochers gegebenenfalls durch zusätzliche unterlagerte Regelkreise so beeinflußt werden, daß diese für das Prozeßmodell keine stark schwankenden Störgrößen mehr darstellen und annähernd konstante, vorgegebene Werte annehmen. Desweiteren wird die jeweilige Produktionsmenge insbesondere durch Vorgabe entsprechender Werte für die Drehzahlen n1, n2 und n3 der Mittel ZS, TB und AS zur Aufrechterhaltung des Massenstromes durch den Kocher bevorzugt auf einen mit der jeweils gewünschten Zellstoffqualität zu vereinbarenden Wert voreingestellt. Zur Erzeugung einer durch die jeweilige Qualitätsmaßzahl vorgegebenen Produktqualität wird erfindungsgemäß mit Hilfe des Prozeßmodelles, d.h. mit von den obengenannten Prozeßgrößen abhängigen Steuergesetzen die Kochtemperatur T im Inneren des kontinuierlichen Kochers als Hauptsteuergröße nachgeführt.According to the method according to the invention, the current values of the chemical concentrations, the degree of filling of the cooker and the production quantity are fed to the process model as input variables. Depending on the practical design of the system, the actual values of the chemical concentration C and the fill level L of the cooker can be influenced by additional subordinate control loops so that they no longer represent strongly fluctuating disturbance variables for the process model and assume almost constant, predetermined values. Furthermore, the respective production volume is preferably preset to a value to be compatible with the desired pulp quality, in particular by specifying corresponding values for the speeds n1, n2 and n3 of the means ZS, TB and AS to maintain the mass flow through the cooker. In order to generate a product quality predetermined by the respective quality measure, the process model, i.e. with control laws dependent on the above process variables, the cooking temperature T in the interior of the continuous cooker is tracked as the main control variable.

Die Verwendung eines insbesondere in einem programmgesteuerten Automatisierungssystem zur Echtzeitführung von technischen Prozessen hinterlegten Prozeßmodells hat den besonderen Vorteil, daß zur Prozeßnachbildung komplexe und eine Vielzahl von Einflußgrößen berücksichtigende Steuergesetze herangezogen werden können. Derartige Steuergesetze stellen in aller Regel kein mathematisch exaktes Abbild der dynamischen Wirkungsweise des zu steuernden technologischen Prozesses dar. Vielmehr handelt es sich dabei in aller Regel um insbesondere durch Prozeßbeobachtung gefundene empirische Zusammenhänge zwischen den Hauptprozeßgrößen. Das Prozeßmodell bei dem vorliegenden Verfahren zur Zellstoffherstellung verknüpft somit die Qualitätsmaßzahl Q^*, die Chemikalienkonzentration C, den Kocherfüllgrad L, die Produktionsmenge und technologieabhängige Prozeßkonstanten zur Steuergröße Kochtemperatur. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann als Maß für die aktuelle Produktionsmenge die Meßgröße der Drehzahl n1 der Zuführschnecke ZS in der Holzschnitzel-Eintragsschleuse ES verwendet werden. Desweiteren kann besonders vorteilhaft für den aktuellen Kocherfüllgrad L die Meßgröße des Laugenfüllstandes im Inneren des Kochers herangezogen werden.The use of a process model, in particular stored in a program-controlled automation system for real-time management of technical processes, has the particular advantage that complex control laws that take into account a large number of influencing variables can be used for the process simulation. Such tax laws generally do not represent a mathematically exact representation of the dynamic mode of operation of the technological process to be controlled Rather, it is usually an empirical relationship between the main process variables, found in particular through process observation. The process model in the present process for pulp production thus links the quality measure Q ^* , the chemical concentration C, the degree of filler L, the production quantity and technology-dependent process constants to the control variable cooking temperature. According to a preferred embodiment, the measured variable of the speed n1 of the feed screw ZS in the wood chip feed lock ES can be used as a measure of the current production quantity. Furthermore, the measured quantity of the alkali level in the interior of the cooker can be used particularly advantageously for the current cooker fill level L.

Im Prozeßmodell werden eine vielzahl von Prozeßkonstanten bevorzugt als "Verstärkungsfaktoren" berücksichtigt. Eine erst ist die Produktionskonstante a. Diese beschreibt den insbesondere von den maschinenbaulichen Gegebenheiten der Anlage abhängigen Zusammenhang zwischen der erreichbaren Produktionsmenge und der Zuführgeschwindigkeit der Holzschnitzel. Eine zweite Prozeßkonstante ist die Aktivierungsenergie E. Diese ist abhängig vom jeweiligen chemischen Aufschlußverfahren, d.h. insbesondere von den in der Aufschlußlauge enthaltenen Chemikalien. Schließlich kann auch der sogenannte Stoßfaktor k berücksichtigt werden. Dieser stellt eine Prozeßgeschwindigkeitskonstante dar, welche den Verstärkungsfaktor zwischen der erreichbaren Aufschlußgeschwindigkeit einerseits, und der vorliegenden Kochtemperatur und der Chemikalienkonzentration anderseits beschreibt. Die obigen drei Prozeßkonstanten bilden nur eine Auswahl. Insbesondere bei umfangreicheren, und somit eine Vielzahl von Steuergesetzen berücksichtigenden Prozeßmodellen ist es notwendig, eine größere Anzahl an Prozeßkonstanten als Verstärkungsfaktoren vorzusehen.In the process model, a large number of process constants are preferably taken into account as "gain factors". The first is the production constant a. This describes the relationship between the achievable production volume and the feed speed of the wood chips, which is particularly dependent on the mechanical engineering conditions of the system. A second process constant is the activation energy E. This depends on the particular chemical digestion process, i.e. especially of the chemicals contained in the digestion solution. Finally, the so-called impact factor k can also be taken into account. This represents a process speed constant which describes the gain factor between the achievable digestion speed on the one hand and the present cooking temperature and the chemical concentration on the other. The three process constants above are just a selection. Particularly in the case of more extensive process models, and thus taking into account a large number of control laws, it is necessary to provide a larger number of process constants as gain factors.

Eine möglich Form eines Prozeßmodelles wird am Beispiel einer empirisch gefundenen Steuergleichung desweiteren näher erläutert.A possible form of a process model is further explained using the example of an empirically found tax equation.

Diese bildet die funktionalen Zusammenhänge f₁, f₂, f₃ zwischen den oben genannten Einflußgrößen und der Kochertemperatur T als Hauptsteuergröße näherungsweise nach. Es läßt sich somit symbolisch schreiben

${T* = f₁ (Q}^{*}), f₂ (a,E,k), f₃ (C,L,n). (G1.1)$

Dabei bildet f₁ den Zusammenhang zwischen dem Kochtemperatur-Sollwert T* und dem Vorgabewert der Qualtitätsmaßzahl Q^*. Die Funktion f₂ berücksichtigt den Einfluß von Prozeßkonstanten, insbesondere der Produktionskonstante a, der Aktivierungsenergie E und dem Stoßfaktor K. Die Funktion f₃ beschreibt schließlich die Abhängigkeiten von den Istwerten der Chemikalienkonzentration C, des Kocherfüllgrades L und der Produktionsmenge n.This forms the functional relationships f₁, f₂, f₃ between the above-mentioned influencing variables and the boiler temperature T as the main control variable approximately. It can thus be written symbolically

{T * = f₁ (Q}^{*}), f₂ (a, E, k), f₃ (C, L, n). (G1.1)

Here f₁ forms the relationship between the cooking temperature setpoint T * and the default value of the quality measure Q ^* . The function f₂ takes into account the influence of process constants, in particular the production constant a, the activation energy E and the impact factor K. The function f₃ finally describes the dependencies on the actual values of the chemical concentration C, the degree of filler L and the production quantity n.

Eine diese Größen berücksichtigende empirische Modellgleichung kann das Aussehen haben

Dabei stellen die mit o gekennzeichneten Größen insbesondere in einem optimalen Arbeitspunkt liegende Bezugsgrößen zur Normierung der zugehörigen Istwerte dar. So sind Co und Lo Bezugsgrößen für die Istwerte der Chemikalienkonzentration C und des Kocherfüllgrades L. Die Produktionskonstanten können beispielsweise beim Aufschluß von Laubholz nach dem Neutralsulvitverfahren in einem schräg stehenden, kontinuierlichen Kocher folgende Werte annehmen:

An empirical model equation that takes these quantities into account can have the appearance

The sizes marked with o represent reference values for standardizing the associated actual values, particularly in an optimal working point. Co and Lo are reference values for the actual values of the chemical concentration C and the level of cooker filling L. assuming the following values for an inclined, continuous cooker:

Erfindungsgemäß wird mit Hilfe des Prozeßmodelles die zu einem vorgegebenen Sollwert der Qualitätsmaßzahl Q* gehörige Kochtemperatur T* ermittelt. Dies ist beispielhaft in FIG 2 dargestellt. Dem Prozeßmodell M werden dabei bevorzugt die Istwerte der wesentlichen Prozeßparameter zugeführt, z.B. der Chemikalienkonzentration C, der Produktionsmenge n und des Kocherfüllgrades L. Desweiteren ist das Modell M an die aktuellen Werte der jeweiligen Prozeßkonstanten angepaßt, z.B. an die Aktivierungsenergie E, die Produktionskonstante a und den Stoßfaktor k. Bei dieser Ausführung bildet das Prozeßmodell M eigenständig in Art einer Steuerung den Zusammenhang zwischen dem Vorgabewert Q^* für die gewünschte Größe der Qualitätsmaßzahl und dem als Stellgröße auf den Kocher einwirkenden Temperatursollwert T^* nach. Bevorzugt wird gemäß der Darstellung von FIG 2 der ermittelte Wert der Kochtemperatur T^* durch Vergleich mit dem aktuellen Istwert T in einem zusätzlichen, unterlagerten Temperaturregler TR mittels Direkteingriff auf die Frischdampf-Zuführung FD eingestellt. Ein derartiges, erfindungsgemäßes Verfahren zur Zellstoffherstellung ist besonders dann anwendbar, wenn das Prozeßmodell so gestaltet werden kann, daß es das Verhalten des Kochers für alle möglichen Arbeitspunkte, d.h. im gesamten zur Verfügung stehenden Steuerraum, mit ausreichender Genaugigkeit näherungsweise abbildet.According to the invention, the cooking temperature T * associated with a predetermined target value of the quality measure Q * is determined with the aid of the process model. This is shown by way of example in FIG. 2. The process model M is preferably supplied with the actual values of the essential process parameters, for example the chemical concentration C, the production quantity n and the degree of filler L. Furthermore, the model M is adapted to the current values of the respective process constants, for example the activation energy E, the production constant a and the impact factor k. In this embodiment, the process model M independently simulates, in the manner of a controller, the relationship between the preset value Q ^* for the desired size of the quality measure and the temperature setpoint T ^* acting on the cooker as a manipulated variable. 2, the determined value of the cooking temperature T ^{* is} preferably set by comparison with the current actual value T in an additional, subordinate temperature controller TR by means of direct intervention on the live steam supply FD. Such a method according to the invention for pulp production is particularly applicable when the process model can be designed in such a way that it approximates the behavior of the stove for all possible working points, ie in the entire available control room, with sufficient accuracy.

In sehr vielen Fällen ist allerdings das technologische Verhalten eines Zellstoffkochers ZK stark nichtlinear. Dies hat zur Folge, daß das Prozeßmodell M den Zusammenhang zwischen der Eingangsgröße Q^* und der gesuchten Stellgröße T* nur in einem bevorzugt in der Mitte des Gesamtarbeitsbereiches liegenden Ausschnitt mit ausreichender Genaugikeit beschreiben kann. Wird der Kocher somit in einem außerhalb dieses optimalen Bereichs liegenden Arbeitspunkt betrieben, so kann der Qualitätsmeßzahl-Istwert Q des bei der vom Modell M vorgegebenen Kochtemperatur T tatsächlich erzeugten Zellstoffes unter Umständen erheblich von dem vorgegebenen Sollwert Q^* abweichen.In many cases, however, the technological behavior of a ZK pulp cooker is strongly non-linear. The result of this is that the process model M can only describe the relationship between the input variable Q ^* and the desired manipulated variable T * with sufficient accuracy in a section which is preferably in the middle of the overall working range. If the cooker is thus operated in an operating point lying outside this optimal range, the actual quality value Q of the pulp actually produced at the cooking temperature T specified by the model M may deviate considerably from the specified nominal value Q ^* .

Gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung sind für diesen Fall zusätzliche Mittel vorgesehen, mit deren Hilfe trotz der erfindungsgemäßen Kochtemperatursteuerung durch das Prozeßmodell noch auftretende Regelabweichungen im Wert der Qualitätsmaßzahl ausgeglichen werden können. Am Beispiel der Figuren 3 und 4 werden desweiteren zwei Möglichkeiten hierfür näher erläutert.According to further embodiments of the invention, additional means are provided in this case, with the aid of which, despite the cooking temperature control according to the invention, process deviations which still occur can be compensated for in the value of the quality measure. Using the example of FIGS. 3 and 4, two further options for this are explained in more detail.

Gemäß einer ersten Ausführung ist eine weitere Regeleinrichtung für die Qualitätsmaßzahl vorgesehen, welche bei Abweichungen des Soll- und Istwertes der Qualitätsmaßzahl die Kochtemperatur so nachführt, daß die Abweichung möglichst verschwindet. In FIG 3 ist ein mögliches Ausführungsbeispiel hierfür dargestellt. Zusätzlich zum Prozeßmodell M und dem unterlagerten Temperaturregler TR ist eine weitere Regelvorrichtung QR vorhanden, welche die Abweichung zwischen dem Istwert Q und dem Sollwert Q* verarbeitet. Im Beispiel der FIG 3 bildet die Regelvorrichtung QR einen Sollwert T^*¹ für den unterlagerten Temperaturregler TR, welcher diesen nach Vergleich mit dem Temperatur-Istwert T zu einem Stellsignal für die Frischdampf-Zuführung FD verarbeitet. Der vom Prozeßmodell M aus dem Sollwert Q^* gebildete Kochtemperatur-Sollwert T* dient in diesem Fall zur Arbeitspunkteinstellung des Temperaturreglers TR. Hierdurch wird der Temperaturregler mit Hilfe des Prozeßmodells M möglichst optimal so vorgesteuert, daß mit Hilfe der Regelvorrichtung QR nur noch geringfügige Abweichungen der Qualitätsmaßzahl ausgeglichen werden müssen.According to a first embodiment, a further control device for the quality measure is provided which, in the event of deviations in the setpoint and actual value of the quality measure, tracks the cooking temperature in such a way that the deviation disappears as far as possible. FIG. 3 shows a possible exemplary embodiment for this. In addition to the process model M and the subordinate temperature controller TR, there is a further control device QR which processes the deviation between the actual value Q and the target value Q *. In the example in FIG. 3, the control device QR forms a setpoint T ^* 1 for the subordinate temperature controller TR, which, after comparison with the actual temperature value T, processes it into an actuating signal for the live steam supply FD. In this case, the cooking temperature setpoint T ^* formed by the process model M from the setpoint Q ^* is used for setting the operating point of the temperature controller TR. As a result, the temperature controller is precontrolled as optimally as possible with the aid of the process model M, so that only slight deviations in the quality measure have to be compensated for with the aid of the control device QR.

Mittels der FIG 4 wird desweiteren eine weitere Möglichkeit dargestellt, trotz der erfindungsgemäßen Bestimmung des Kochtemperatur-Sollwertes T^* mit Hilfe des Prozeßmodelles M auftretende Abweichungen zwischen dem Soll- und Istwert der Qualitätsmaßzahl auszugleichen. Hierbei wird bevorzugt zyklisch und/ oder bei Auftreten sehr starker Abweichungen zwischen dem Soll-und Istwert der Qualitätsmaßzahl eine Adaption des Prozeßmodelles durchgeführt. Hierbei handelt es sich um einen in Bezug auf den jeweils vorliegenden Arbeitspunkt des Zellstoffkochers neu vorgenommen Abgleich des Prozeßmodelles, d.h. einer Neu-Normierung. Es wird dabei bevorzugt unter zu Hilfenahme derselben, wie im Modell hinterlegten Steuergesetze und des bei der aktuellen Kochtemperatur tatsächlich erreichten Istwertes der Qualitätsmaßzahl zumindest eine der Prozeßkonstanten des Prozeßmodelles neu bestimmt. Nach Übernahme dieses Wertes in das Modell stellt dieses zumindest für einen gewissen Zeitraum und/oder bis zum Auftreten von starken Arbeitspunktabweichungen beim Betrieb des Zellstoffkochers einen exakten bzw. ausreichend genauen Zusammenhang zwischen der Prozeßregelgröße Q und der Stellgröße Kochtemperatur T dar. Je häufiger eine derartige Adaption des Prozeßmodelles an veränderte Betreibsbedingungen des Kochers durchgeführt wird, um so leichter kann eine genaue Steuergesetzmäßigkeit zwischen den Größen Q* und T* aufrechterhalten werden.A further possibility is shown by means of FIG. 4, in spite of the inventive determination of the cooking temperature setpoint T ^* with the aid of the process model M, to compensate for deviations between the setpoint and actual value of the quality measure. In this case, an adaptation of the process model is preferably carried out cyclically and / or when very large deviations occur between the setpoint and actual value of the quality measure. This is a new one in relation to the current working point of the pulp cooker Alignment of the process model, ie a new standardization. At least one of the process constants of the process model is preferably redetermined with the aid of the same control laws as stored in the model and the actual value of the quality measure actually achieved at the current cooking temperature. After transfer of this value to the model, this represents an exact or sufficiently precise relationship between the process control variable Q and the control variable cooking temperature T, at least for a certain period of time and / or until strong operating point deviations occur when the pulp cooker is operating. The more often such an adaptation occurs of the process model is carried out to changed operating conditions of the cooker, the easier it is to maintain an exact control law between the quantities Q * and T *.

Gemäß FIG 4 ist somit das Prozeßmodell M durch Mittel AD zur Modell-Adaption zu einem adaptierbaren Prozeßmodell AM erweitert. Dem Adaptionsmittel werden dabei bevorzugt die Istwerte der Qualitätsmaßzahl Q und der Kochtemperatur T zugeführt. Dieses aktualisiert in bestimmten Zeitabständen zumindest eine der Prozeßkonstanten. Gemäß den obigen Ausführungen stehen hierzu die Produktionskonstante a, die Aktivierungsenergie E bzw. der Stoßfaktor k zur Verfügung. Es hat sich herausgestellt, daß gerade der Stoßfaktor k besonders gut geeignet ist, um durch ständige Aktualisierung zur Adapiton des Prozeßmodells herangezogen zu werden. In FIG 4 wird somit der aktualisierte Wert von k dem Modell M von den Adaptionsmittel AD zugeführt.According to FIG. 4, the process model M is thus expanded to an adaptable process model AM by means AD for model adaptation. The adaptation values are preferably supplied with the actual values of the quality measure Q and the cooking temperature T. This updates at least one of the process constants at certain time intervals. According to the above statements, the production constant a, the activation energy E and the impact factor k are available for this. It has been found that the impact factor k is particularly well suited to be used to adapt the process model by constant updating. In FIG. 4, the updated value of k is supplied to the model M by the adaptation means AD.

In den Mitteln zur Modell-Adaption wird der aktualisierte Wert des Stoßfaktors bevorzugt bestimmt mittels einer Gleichung, welche sich nach einer geeigneten Umstellung aus der im Prozeßmodell M hinterlegten Steuergleichung ergibt. Dient z.B. obige G1. 2 als Steuergleichung im Prozeßmodell, so ergibt sich der Stoßfaktor nach Umstellung derselben mittels

$k = \frac{E}{T} + 1n1n (\frac{1}{Q}) - 1n (\frac{C}{Co}) - 1n (\frac{L}{Lo}) + 1n(n) - 1n(a) (G1.4)$

Mit Hilfe der in einem möglichst stationären Arbeitspunkt des Kochers vorliegenden Istwerte der Kochtemperatur T, der Chemikalienkonzentration C, des Füllgrades L und der Produktionsmenge n wird mit Hilfe des in diesem Arbeitspunkt tatsächlich erreichten Wertes der Qualitätsmaßzahl Q der Stoßfaktor k neu berechnet.The updated value of the shock factor is preferably determined in the means for the model adaptation by means of an equation which, after a suitable change, results from the control equation stored in the process model M. Serves eg G1 above. 2 as a tax equation in the process model, the shock factor is obtained after changing it by means of

k = \frac{E}{T} + 1n1n (\frac{1}{Q}) - 1n (\frac{C.}{Co}) - 1n (\frac{L}{Lo}) + 1n (n) - 1n (a) (G1.4)

With the help of the actual values of the cooking temperature T, the chemical concentration C, the degree of filling L and the production quantity n available in a working point of the cooker that is as stationary as possible, the impact factor k is recalculated with the help of the value of the quality measure Q actually achieved in this working point.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann obige G1. 4 im Arbeitspunkt linearisiert werden. Da im Arbeitspunkt die Istwerte der Chemikalienkonzentration C und des Kocherfüllgrades L gerade die Werte ihrer Bezugsgrößen Co und Lo annehmen, vereinfacht sich G1. 4 zu

$k = \frac{E}{T} + 1n1n (\frac{1}{Q}) + 1n(n) - 1n(a) (G1.5)$

According to a further embodiment, the above G1. 4 can be linearized in the working point. Since the actual values of the chemical concentration C and the degree of filler L of the cooker just assume the values of their reference values Co and Lo at the operating point, G1 is simplified. 4 to

k = \frac{E}{T} + 1n1n (\frac{1}{Q}) + 1n (n) - 1n (a) (G1.5)

Wie bereits oben erläutert, kann als Qualitätsmaßzahl die Ausbeute Y an hergestelltem Zellstoff dienen. Bevorzugt wird der Istwert der Ausbeute zumindest unter zu Hilfenahme von Mitteln zur Ablaugenanalyse nachgebildet. Im Prozeßabbild der FIG 1 ist hierzu beispielhaft an der Ablaugen-Abführleitung LA eine Meßstelle SA zur spekrometischen Ablaugenanalyse dargestellt. Der Istwert der Ausbeute kann auch direkt an der Zellstoff-Abführleitung ZA im Anschluß an die Austragsschleuse A bestimmt werden. Dabei werden bevorzugt die Größen Zellstoffmassenstrom m_Z und Zellstoffkonsistenz C_Z ermittelt.As already explained above, the yield Y of pulp produced can serve as a quality measure. The actual value of the yield is preferably simulated at least with the aid of leaching analysis means. In the process image in FIG. 1, a measuring point SA for specromic leaching analysis is shown as an example on the leaching discharge line LA. The actual value of the yield can also be determined directly on the cellulose discharge line ZA following the discharge lock A. The sizes pulp mass flow m _Z and pulp consistency C _Z are preferably determined.

Zur Bestimmung des Ausbeute-Istwertes zumindest durch Ablaugenanalyse wird bevorzugt der Massenstrom ṁ_A der Ablauge in der Abführleitung LA und der sogenannten Trockengehalt TS der Ablauge bestimmt. Der Trockengehalt gibt dabei die auf die Ablaugenmenge bezogene Menge an herausgelöster Holzsubstanz, insbesondere der Ligninbestandteile, an. Der Trockengehalt TS ergibt sich somit zu

To determine the actual yield value, at least by means of lye analysis, the mass flow ṁ _A of the lye in the discharge line LA and the so-called dry content TS of the lye are preferably determined. The dry matter content indicates the amount of extracted wood substance, in particular the lignin components, based on the amount of lye. The dry content TS thus results

Gemäß einer ersten Ausführungsform läßt sich der Istwert der Ausbeute Y mit Hilfe einer empirischen Gleichung ermitteln, welche von Größen abhängt, die bevorzugt als Meßwerte durch Analyse der dem Kocher entnommenen Ablauge und Analyse des dem Kocher zugeführten Holzschnitzelstromes gewonnen werden. Es ergibt sich somit

mit

So können die Meßgrößen ṁ_A, TS durch Ablaugenanalyse, und ṁ_H, φ durch Analyse des zugeführten Holzschnitzelmassenstromes bestimmt werden.According to a first embodiment, the actual value of the yield Y can be determined with the aid of an empirical equation which depends on quantities which are preferably obtained as measured values by analyzing the waste liquor removed from the cooker and analyzing the wood chip stream fed to the cooker. It follows

With

The measured variables Meß _A , TS can be determined by leaching analysis, and ṁ _H , φ by analysis of the wood chip mass flow supplied.

Abhängig von der konkreten Ausführung der Analge zur Zellstoffherstellung können auch andere Meßgrößen zur Verfügung stehen und zur Bildung des als Qualitätsmaßzahl dienenden Ausbeute-Istwertes herangezogen werden. Eine derartige Meßgröße ist der sogenannte "Hydromodul":

Depending on the specific design of the equipment for the production of cellulose, other measured variables may also be available and used to form the actual yield value serving as a quality measure. Such a measured variable is the so-called "hydromodule":

Wird gemäß einer weiter Ausführungsform diese Definition in obiger G1. 7 verwendet, so ergibt sich

${Q = Y = 1 - X}_{a} . TS (G1.9)$

According to a further embodiment, this definition in G1 above. 7 used, results in

{Q = Y = 1 - X}_{a} . TS (G1.9)

Der Istwert der Ausbeute Y ist somit abhängig von den Meßwerten des Hydromoduls X_a und des Trockengehaltes TS der Ablauge.The actual value of the yield Y is thus dependent on the measured values of the hydraulic module X _a and the dry content TS of the waste liquor.

Steht z.B. bei der in FIG 1 dargestellten Anlage, die Drehzahl n der Mittel zur Holzzuführung als Meßgröße zur Verfügung, so kann gemäß einer dritten Ausführungsform auch dieser Wert zur Nachbildung des Ausbeute-Istwertes herangezogen werden. Als Holz-Zuführmittel dienen z.B. die im Prozeßabbild der FIG 1 beispielhaft dargestellte Zuführschnecke ZS in der Eintragsschleuse ES, das Transportband TB im Inneren des Kochers und die Abführschnecke AS in der Austragsschleuse A am Ende des Kochers. Da die Drehzahlen n1, n2, n3 dieser drei Transportmittel bevorzugt über eine Geschwindigkeitsprofil aneinander angepaßt sind, ist es ausreichend, als Drehzahl n der Holz-Zuführmittel die Drehzahl n1 der Zuführschnecke ZS zu verwenden. Über diese Größe wird auch auf die Produktionsmenge eingegriffen. In der Regel ergibt sich entsprechend der maschinenbaulichen Gestaltung der Eintragsschleuse ES ein linearer Zusammenhang zwischen deren Drehzahl n1 und der in den Kocher eingetragenen Holzschnitzelmenge, d.h.

Da der Wert des zugeführten, absolut trockenen Holzschnitzelmassenstromes (ṁ_Holz,atro) gleich dem Produkt aus den Massenstrom ṁ_H des zugeführten, feuchten Holzes und dem Holz-Trockengehalt φ ist, ergibt sich

If, for example in the system shown in FIG. 1, the speed n of the means for supplying wood is available as a measured variable, then according to a third embodiment this value can also be used to simulate the actual yield value. The wood feed means used, for example, are the feed screw ZS shown in the process image of FIG. 1 in the entry lock ES, the conveyor belt TB inside the cooker and the discharge screw AS in the discharge lock A at the end of the cooker. Since the speeds n1, n2, n3 of these three transport means are preferably adapted to one another via a speed profile, it is sufficient to use the speed n1 of the feed screw ZS as the speed n of the wood feed means. The production quantity is also affected via this size. As a rule, according to the mechanical design of the entry lock ES, there is a linear relationship between its speed n1 and the amount of wood chips entered in the cooker, ie

Since the value of the supplied, absolutely dry wood chip mass flow (ṁ _wood, dry) is equal to the product of the mass flow ṁ _{H of} the supplied, moist wood and the wood dryness φ, this results in

Wird diese Gleichung in obige G1. 7 eingesetzt, so ergibt sich bei dieser dritten Ausführungsform für den als Qualitätsmaßzahl Q dienenden Istwerte der Ausbeute

If this equation is given in G1 above. 7 used, this third embodiment results in the actual values of the yield which serve as the quality measure Q.

In diesem Fall wird somit die Ausbeute unter zu Hilfenahme der Drehzahl n der Holz-Zuführmittel, des Trockengehaltes TS der Ablauge und des Massenstromes ṁ_A der Ablauge nachgebildet. Diese Beziehung hat den besonderen Vorteil, das die unter Umständen bei obiger G1. 7 bzw. 9 noch notwendige Analyse des zugeführten Holzschnitzelmassenstromes ersetzt wird durch die wesentliche einfachere Verwendung der Drehzahl n der Holz-Zuführmittel. Zur Bildung der Ausbeute Y gemäß der G1. 12 ist somit lediglich eine Ablaugenanalyse durchzuführen.In this case, the yield is simulated with the aid of the speed n of the wood feed means, the dry content TS of the waste liquor and the mass flow ṁ _{A of} the waste liquor. This relationship has the particular advantage that the G1. 7 and 9 still necessary analysis of the supplied wood chip mass flow is replaced by the much simpler use of the speed n of the wood feed means. To form the yield Y according to G1. 12, therefore, only a leaching analysis has to be carried out.

In den Figuren 5, 6 und 7 sind die Möglichkeiten der Nachbildung des Ausbeute-Istwertes gemäß den obigen Gleichungen 7, 9 und 12 beispielhaft dargestellt. So ist im erweiterten, adaptierbaren Prozeßmodell AM ein weiteres Mittel NQ zur Nachbildung des Istwertes der Qualitätsmaßzahl vorgesehen. Der nachgebildete Istwert Q (=Y) wird bevorzugt dem Mittel zur Modell-Adaption AD zugeführt, welches hieraus unter weiterer Heranziehung des Istwertes der Kochtemperatur T bevorzugt einen aktuellen Wert des Stoßfaktors k zur Adaption des Prozeßmodelles M bildet. In FIG 5 werden gemäß G1. 7 die Meßgrößen des Ablaugen-Massenstromes m_A des Trockengehaltes der Ablauge TS, des Massenstromes an zugeführtem, feuchten Holz ṁ_H und des Holz-Trockengehaltes φ dem Nachbildungsmittel NQ zugeführt. Steht statt dessen der sogenannte Hydromodul X_a als Meß- bzw. Rechengröße gemäß G1. 9 zur Nachbildung des Ausbeute-Istwertes zur Verfügung, so wird dieser gemeinsam mit dem Trockengehalt TS der Ablauge entsprechend der Darstellung in FIG 6 dem Nachbildungsmittel NQ als Eingangsgrößen zugeführt. Steht schließlich die Drehzahl n der Holz-Zuführmittel als eine Meßgröße zur Verfügung und kann somit der Ausbeute-Istwert gemäß G1. 12 nachgebildet werden, so werden gemäß der Darstellung in FIG 7 dem Nachbildungsmittel NQ die Größen n, TS und m_A als Meß- bzw. Rechengrößen zugeführt.In Figures 5, 6 and 7, the possibilities of simulating the actual yield value according to the above equations 7, 9 and 12 are exemplified. In the expanded, adaptable process model AM, a further means NQ is provided for emulating the actual value of the quality measure. The simulated actual value Q (= Y) is preferably fed to the means for the model adaptation AD, which from this further forms a current value of the impact factor k for adapting the process model M by further using the actual value of the cooking temperature T. 5 shows according to G1. 7 the measured quantities of the leaching mass flow m _A, the dry content of the leachate TS, the mass flow of supplied moist wood ṁ _H and the wood dry content φ fed to the replicating agent NQ. Instead, the so-called hydromodule X _{a is available} as a measurement or calculation variable according to G1. 9 is available for replication of the actual yield value, this is fed to the replication agent NQ as input variables together with the dry matter content TS of the waste liquor as shown in FIG. 6. Finally, the speed n of the wood feed means is available as a measured variable and thus the actual yield value according to G1. 12 are simulated, so the illustration in FIG 7 are the replica agent NQ n sizes accordance with TS and m _A as a measuring or calculation values supplied.

Es ist ohne weiteres möglich, die in den Figuren 4 bis 7 dargestellten Ausführungsformen mit der Ausführungsform von FIG 3 zu kombinieren. Hierzu wird anstelle des Prozeßmodelles M in der Schaltung von FIG 3 eines der adaptierbaren Prozeßmodelle AM der Schaltungen der Figuren 4 bis 7 eingesetzt.It is readily possible to implement the embodiments shown in FIGS. 4 to 7 with the embodiment from FIG. 3 to combine. For this purpose, instead of the process model M in the circuit of FIG. 3, one of the adaptable process models AM of the circuits of FIGS. 4 to 7 is used.

Wie bereits oben dargestellt, können anstelle der Ausbeute Y auch anders definierte Größen als Qualitätsmaßzahl zur Verwendung als Eingangsgröße für das Prozeßmodell dienen. Wird hierzu die als Kappa-Zahl bezeichnete Ligninrestkonzentration im hergestellten Zellstoff verwendet, so kann der Istwert der Ligninkonzentration durch direkte oder indirekte Zellstoffanalyse bestimmt werden.As already shown above, instead of the yield Y, other defined variables can also serve as a quality measure for use as an input variable for the process model. If the lignin residue concentration in the manufactured pulp, referred to as the kappa number, is used for this purpose, the actual value of the lignin concentration can be determined by direct or indirect pulp analysis.

Claims

Process for the production of pulp by continuous cooking of wood, whereby a) a quality measure (Q *) is specified in accordance with the desired pulp quality, and

b) by means of a process model (M) which at least takes into account the values b1) the chemical concentrations (C),

b2) the cooker fill level (L),

b3) the production quantity (n; n1, n2, n3), and

b4) process constants (a, k, E) dependent on the technology of the process, in particular the chemical digestion process and the type of cooker, is the cooking temperature to quality metric (Q *) corresponding determined (T ^*) and set (FIG 1,2).

Process for the production of cellulose according to claim 1, characterized in that at least the process constants (M) are taken into account as process constants a) a production constant (a), which describes the achievable production quantity depending on the wood feed speed (n1, n2, n3),

(b) the activation energy (E) of the particular chemical digestion process, and

c) the impact factor (k), which describes the achievable digestion speed as a function of the cooking temperature (T) and the chemical concentrations (C) (FIG. 2).

Process for the production of cellulose according to claim 2, characterized in that the equation as process model (M)

serves, where Q *: specified quality measure

T *: cooking temperature to be set

C: Chemical concentration: actual value

Co: chemical concentration: reference value (working point)

L: Cooker fill level: actual value

Lo: degree of cooker filling: reference quantity (working point)

n: speed of wood feed

E: activation energy

a: Production constant

k: impact factor.

Process for the production of cellulose according to one of the preceding claims, characterized in that in the event of a deviation of the actual value of the quality measure (Q), that is to say the cellulose quality actually generated at the cooking temperature (T ^* ) specified by the process model (M), from that for determining this cooking temperature (T ^* ) with the process model specified target value of the quality measure (Q *) the cooking temperature is tracked so that the set and actual values of the quality measure (Q, Q *) correspond approximately (FIG 3).

Process for the production of cellulose according to one of the preceding claims, characterized in that an adaptation (AD) of the process model (M) is preferably carried out cyclically and / or if the quality measure (Q) belonging to the pulp actually produced differs too much from the specified quality measure (Q *). is carried out, at least one of the process constants (a, k, E) being updated with the aid of the actual value of the quality measure (Q) achieved at a cooking temperature (T) (FIG. 4).

Process for the production of cellulose according to claims 2, 3 or 4, characterized in that preferably cyclically and / or in the event of an excessive deviation in the quality measure associated with the cellulose actually produced (Q) an adaptation (AD) of the process model is carried out from the specified quality measure (Q *) in such a way that the impact factor (k) is updated with the aid of the value of the quality measure (Q) achieved at a cooking temperature (T) (FIG. 4) .

Process for the production of cellulose according to claim 5, characterized in that the current impact factor is determined by means of the equation

k = \frac{E}{T} + 1n1n (\frac{1}{Q}) - 1n (\frac{C.}{Co}) - 1n (\frac{L}{Lo}) + 1n (n) - 1n (a) (G1.4)

Process for the production of cellulose according to claim 6 or 7, characterized in that the current impact factor (k) is determined at the operating point by means of the equation

k = \frac{E}{T} + 1n1n (\frac{1}{Q}) + 1n (n) - 1n (a) (G1.5)

Process for the production of cellulose according to one of the preceding claims, characterized in that the quality measure (Q, Q *) is the yield (Y, Y *) of cellulose produced (kg cellulose) in relation to the wood used (kg wood, dry) (FIG 5).

Process for the production of cellulose according to claim 9, characterized in that the actual value of the yield (Y) is simulated (NQ) at least with the aid of a leaching analysis (FIG. 5).

Process for the production of cellulose according to claim 10, characterized in that during the lye analysis the mass flow (ṁ _A ) of the lye and the dry content (TS) of the lye, ie the amount of leached out wood substance related to the amount of lye, are determined (FIG. 5).

Process for the production of cellulose according to one of claims 9, 10 or 11, characterized in that the actual value of the yield (Y) is determined (FIG 5) according to the equation

With

Process for the production of cellulose according to claim 12, characterized in that in the presence of the hydromodule

the actual value of the yield (Y) results from the equation as a measurement or calculation variable (FIG. 6)

{Q = Y = 1 - X}_{a} . TS (G1.9)

Process for the production of cellulose according to claim 12, characterized in that, when the speed n of the wood feed means (n1, n2, n3) is present as a measurement variable (FIG. 7), the actual value of the yield (Y) is determined as a quality measure (Q)

results from the equation

Process for the production of cellulose according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the lignin residue concentration (kappa number) in the cellulose produced serves as the quality measure (Q, Q *).

Process for the production of cellulose according to claim 15, characterized in that the actual value of the lignin concentration serving as a quality measure is determined by direct or indirect cellulose analysis.