FI103822B - Menetelmä flokkisuuden optimoimiseksi - Google Patents

Description

5 103822

Menetelmä flokkisuuden optimoimiseksi Förfarande för att optimera flockningsgraden

Keksinnön kohteena on menetelmä flokkisuuden optimoimiseksi perälaatikossa ja erityisesti kerrosflokkisuuden optimoimiseksi monikerrosperälaatikossa.

Paperi- ja kartonkikoneilla massa valmistetaan joko yhdestä tai useammasta tuoremas-10 sasta ja tuodaan kullekin jakotukille joko yhtä tai useita tuoremassalinjoja pitkin samasta tai eri tuoremassasta. Tuoremassoihin lisätään tarvittavat kemikaalit ja täyteaineet vakiomäärinä lähinnä viiraveden sakeuden tai retention perusteella ilman erityistä säätöä. Kerrostettaessa retentioaineen avulla täyteainetta kerrosten optimaalista flokkautumista tai formaatiota ei pystytä nykyisillä menetelmillä säätämään 15 eikä mittaamaan. Tämän seurauksena annostellaan helposti kerrokseen virheellinen määrä täyteainetta tai retentioainetta, koska massan ominaisuuksissa ja olosuhteissa ; tapahtuu jatkuvasti heilahteluja ja lisäaineiden hetkellinen tarve vaihtelee. Kun annos tellaan ylimäärä retentioainetta tiettyyn kerrokseen halutun täyteainejakautuman saavuttamiseksi, on vaarana kyseisen kerroksen voimakas flokkaantuminen, jolloin 20 kyseisen kerroksen formaatio kuten myös paperin formaatio huononee selvästi.

Flokkaantuminen on yksi paperinvalmistusprosessin keskeisiä ilmiöitä. Se vaikuttaa sekä koneen ajettavuuteen että lopputuotteen laatuun. Flokkaantumisella ymmärretään sulpussa olevien kuitujen, hienoaineiden ja täyteaineiden kerääntymistä flokeik-25 si. Flokkaantumisilmiö voidaan jakaa kahteen erilliseen ilmiöön, josta toinen on lähinnä pienten hiukkasten eli puuperäisen ja mineraalipitoisen hienoaineen flokkaantuminen laimeassa vesisuspensiossa ja toinen käsittää kuitujen flokkaantumisen sakeissa lietteissä, jolloin muodostuu verkostoja. Pienten hiukkasten flokkaantuminen vaatii yleensä apuaineen kuten retentiokemikaalin, jonka vaikutus perustuu sähkö-30 staattisiin vuorovaikutuksiin. Hienoaineen flokkaantumisella on vaikutusta hienoaineen retentioon ja edelleen siitä riippuviin prosessin ja tuotteen laatutekijöihin. Lähinnä mekaaninen kuitujen flokkaantuminen perustuu suspendoitujen kuitujen dimensioihin 2 103822 ja suspension sakeuteen. Kuitujen flokkaantuminen vaikuttaa viiraosalla muodostuvan katuverkoston rakenteeseen ja sitä kautta esim. formaatioon. Voimakkaammin flokkaantumiseen vaikuttavat kuitujen pituus, suspensiossa olevat kemikaalit, suspension sakeus sekä sulpun virtausnopeus.

5

Kartonki muodostetaan tunnetusti lähes aina kahdesta tai useammasta eri kerroksesta ja kartongille on oleellista kerrosten välinen lujuus. Kerrosten lujuuteen vaikuttaa mm. hienoainepitoisuus yhdistettävien kerrosten pinnalla sekä useat apukemikaalit. Kerrosten välistä lujuutta on pyritty lisäämään esim. suihkuttamalla tärkkelystä tai 10 muuta sidoslujuutta lisäävää apuainetta suoraan rainalle tai tuomalla erilliseltä perälaatikolta ohut kerros pitkälle jauhettua sellua toisen yhdistettävän rainan päälle. Tärkkelyssuihkut haittaavat huomattavasti ajettavuutta, tukkivat viirat ja huovat sekä likaavat koneet ja laitteet, jolloin joudutaan puhdistamaan likaantumisen vuoksi melko usein. Tarvittavia apuaineita ei saada lisättyä tarpeeksi selektiivisesti ja useimmissa 15 systeemeissä tarvitaan monta erillistä massalinjaa, jolloin systeemi on raskas ja : erittäin kallis käyttää. Paperi- ja kartonkikoneilla ei toistaiseksi ole pystytty tarkkaan määrittelemään ja säätämään kemikaalien ja lisäaineiden syöttöä todellisen hetkellisesti muuttuvan tarpeen mukaan, johon tarpeeseen vaikuttavat luonnollisesti käytetty massa ja ajo-olosuhteiden vaihtelu.

20 • Suomalaisessa patenttijulkaisussa nro 92729 on esitetty monikerrosperälaatikon massansyöttöjärjestelmä sekä menetelmä monikerrosperälaatikkokäytössä. Järjestelmän mukaisesti monikerrosperälaatikon kuhunkin jakotukkiin tuodaan massakon-septi, joka on tuotettu samasta tuoremassasta lisäämällä tuoremassaan tarvittavat 25 kemikaalit ja täyteaineet.

Retentioaineiden syötön säätöä ei ole aikaisemmin tutkittu flokkisuuden avulla eikä paperi- tai kartonkikoneen märän pään kemiaa ole seurattu jatkuva toimisesti, jolloin ei myöskään ole pystytty tarkkaan määrittelemään eri apukemikaalien syötön 30 tarvetta.

3 103822

Keksinnön päämääränä on menetelmä täyteaineiden ja retentioaineiden kerrostamiseksi ja samanaikaisesti kullekin kerrokselle optimaalisen flokkisuuden säätämiseksi ja sitä kautta optimaalisen flokkaantumisen aikaansaamiseksi.

5 Keksinnön päämääränä on myös ratkaista tunnetun tekniikan mukaisten ratkaisujen ongelmat.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle flokkisuuden optimoimiseksi perälaatikossa on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksissa.

10 . Yllättäen on havaittu, että on mahdollista säätää kerrosflokkisuutta suoraan märäs- tä päästä jatkuvatoimisesti mittaamalla ja seuraamalla retentioaineiden toimintaa kokonaissakeuden, tuhkapitoisuuden, flokkiluvun ja täyteainepitoisuuden ja sakeuden avulla. Mittaus voidaan suorittaa jatkuvana ns. on-line-mittauksena sopivalla flok- 15 kisuusanturilla seuraamalla flokkisuutta perälaatikkomassasta. Flokkisuusanturilta saa- : daan signaali ja palaute kullekin kerrokselle, kun mitataan flokkisuutta kerroksittain.

Näin voidaan säätää retentioaineen ja täyteaineen annostelua kerroksittain on-line- flokkisuusmittauksen perusteella ja edelleen flokkisuutta optimaaliseksi, joka johtaa pintojen parantuneeseen formaatioon. Keksintöä voidaan käyttää myös flokkisuuden 20 hallittuun kasvattamiseen, esim. keskikerroksen huikin kasvattamiseen flokkisuutta . lisäämällä. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa voidaan käyttää yhtä massalinjaa tai « ' useita massalinjoja ja kerrostus voidaan suorittaa funktionaalisesti eri tavoilla eri kerroksiin riippuen valmistettavasta tuotteesta ja sen halutuista ominaisuuksista. Menetelmää voidaan käyttää myös yhden kerroksen flokkisuuden mittaamiseen ja 25 säätämiseen yhtälailla kuin useampiin, ja mittausta ja säätöä voidaan tehdä joko yhdelle kerrokselle tai kaikille kerroksille. Tyypillinen esimerkki yhden kerroksen ratkaisusta on kartonkikone, jossa kuitujen kerrostumista mitataan ja säädetään flokkisuusanturin avulla, kun kukin kerros tulee omalta perälaatikolta.

30 Flokkisuuden mittaamiseen ja säätämiseen voidaan edullisesti käyttää RM-200-flokkisuusanturia (Kajaani Oy), joka on mittaus- ja säätöjärjestelmä. RM-200- 4 103822 märkäosan mittaus- ja säätöjärjestelmä on jatkuvatoiminen monianturijärjestelmä, jonka antureissa hyödynnetään optista mittaustekniikkaa. RM-200-flokkimittaus perustuu massan takaisinsirontasignaalin varianssin mittaamiseen, jolloin mittaustuloksena saadaan suhteellinen luku 0... 100, jota kutsutaan RM-flokkisuudeksi. Anturilla 5 voidaan jatkuvasta näytevirrasta mitata kokonaissakeutta, täyteainesakeutta, flokki-suutta, kokonaisretentiota, täyteaineretentiota ja tuhkaosuutta. Anturi soveltuu kaikille paperi- ja kartonkilajeille. Anturin avulla voidaan havaita nopeatkin muutokset prosessissa ja sitä voidaan käyttää apuna päätöksen teossa häiriöiden etsinnässä ja paikallistamisessa.

10

Keksintöä havainnollistetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisten piirustusten kuvioissa esitettyihin eräisiin keksinnön edullisiin suoritusmuotoihin, joihin keksintöä kuitenkaan ei ole tarkoitus yksinomaan rajata.

15 Kuviossa 1 on esitetty keksinnön eräs edullinen suoritusmuoto, jossa yhdestä tuore-: massasta tuotettu massavirta Mj viedään perälaatikolle Pj pumpun A, ja konesihdin

Sj kautta. Flokkisuusanturilla Rj mitataan jatkuvatoimisesti massavirrasta M, flokki-suutta ja anturi lähettää signaalin säätäjälle H,, joka säätää signaalin perusteella optimaaliseksi retentioaineen 10ja/tai täyteaineiden 11 ja/tai apukemikaalien 12 20 annostusta jatkuvasti massavirtaan. 10, 11 ja 12 järjestys voi vaihdella tarpeen mu-. kaan.

Kuviossa 2 on esitetty keksinnön toinen edullinen suoritusmuoto, jossa samasta tuoremassasta Mj tuotettu massavirta jaetaan kolmeen osavirtaan M2, M3 ja M4, jotka 25 johdetaan pumppujen A9, A3 ja A4 ja konesihtien S2, S3 ja S4 avulla perälaatikolle P9. Flokkisuusanturilla R| mitataan kunkin massavirran M9, M? ja M2 flokkisuutta jatkuvatoimisesti ja anturi Rj lähettää säätäjälle Hj signaalin, jonka perusteella säädetään apukemikaalien 12, täyteaineiden 11 ja retentioaineiden 10 annostusta signaalien perusteella optimaalisiksi jatkuvatoimisesti massavirtauksiin.

30

Claims (6)

1. Menetelmä flokkisuuden optimoimiseksi perälaatikossa, tunnettu siitä, että flokkisuusanturilla (Rj) mitataan jatkuvatoimisesti massavirrasta (Mj) / massavirroista 5 flokkisuutta ja anturi (Rj) lähettää signaalin säätäjälle (Hj), joka säätää retentio-aineen (10) ja/tai täyteaineiden (11) ja/tai apukemikaalien (12) annostusta signaalin perusteella optimaaliseksi jatkuvatoimisesti massavirtaan (Mj) / massavirtoihin, joka johdetaan perälaatikolla (Pj).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että perälaatik- . ko on monikerrosperälaatikko.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että optimoidaan kerrosflokkisuutta paperi- tai kartonkikoneella. 15

• 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että flokkisuusanturilla suoritetaan jatkuvatoimisesti perälaatikkomassasta kokonaissakeu-den ja/tai tuhkapitoisuuden ja/tai flokkiluvun ja/tai täyteainepitoisuuden ja/tai sakeu-den mittausta ja tulosten perusteella säädetään apukemikaalien, retentioaineiden ja/tai 20 täyteaineiden annostelua optimaaliseksi.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kasvatetaan hallitusti halutun kerroksen flokkisuutta.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että . flokkisuusanturi (Rj) sijaitsee paperi- tai kartonkikoneen märässä päässä edullisesti ennen perälaatikkoa (Pj) perälaatikkoon johtavassa massalinjassa. 1 Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 30 flokkisuusanturi (Rj) sijaitsee massalinjassa konesihdin (Sj) ja perälaatikon (Pj) välillä. 103822