FI114813B - Menetelmä ja laitteisto kaustisointiprosessin säätämiseksi - Google Patents

Description

114813

Menetelmä ja laitteisto kaustisointiprosessin säätämiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä kaustisointiprosessin säätämiseksi, johon kaustisointiprosessiin kuuluu sammutus, kaustisointi ja valkolipe-5 än valmistus, jolloin sammutuksessa käytetään sammutinta, johon johdetaan viherlipeää ja kalkkia, jolloin niistä muodostuu kalkkimaitoa.

Edelleen keksinnön kohteena on laitteisto kaustisointiprosessin säätämiseksi, johon kaustisointiprosessiin kuuluu sammutus, kaustisointi ja valkolipeän valmistus, jolloin sammutus tapahtuu sammuttimessa, johon on 10 sovitettu johdettavaksi viherlipeää ja kalkkia siten, että niistä muodostuu kalkkimaitoa.

Kaustisointiprosessin tavoitteena on saattaa meesauunilta tuleva kalkki ja soodakattilalta tuleva viherlipeä reagoimaan oikeissa olosuhteissa ja sopivassa seossuhteessa siten, että tuloksena syntyy oikeanlaatuista valkoli-15 peää ja meesaa eli kalsiumkarbonaattia CaC03. Kaustisointiprosessi voidaan jakaa kolmeen osaan eli sammutukseen, kaustisointiin ja valkolipeän valmistamiseen. Kaustisointiprosessin tärkein vaihe on kalkin syöttäminen sammu-tin/lajitinyksikköön, jossa kalkin sammuminen tapahtuu ja kaustisointireaktio alkaa. Niinpä kaustisointiprosessia säädetäänkin tyypillisesti säätämällä sam-20 muttimen toimintaa. Nykyään sammuttimen säätö perustuu kalkin ja viherlipe-än suhdesäätöön sekä sammuttimen ja viherlipeän lämpötilaerosäätöön. Suh-desäädöllä pyritään pitämään kalkin syöttö aina oikealla tasolla. Lämpötila-erosäädöllä pyritään kompensoimaan kalkin laadun tai määrän muutokset : muuttamalla suhdetta lämpötilaeron muuttuessa. Tämä perustuu sammumis- • · : 25 reaktion eksotermisyyteen, eli kalkin laadun tai määrän muutokset näkyvät ,· ·. sammuttimen ja sammuttimeen tulevan viherlipeän lämpötilan eron muutokse- * · f! ,t na. Suhde tai lämpötilaero ei kuitenkaan kerro, mikä prosessin tila todellisuu- ‘ dessa on.

Erilaisilla automaattisilla titraattoreilla on pyritty edelleen paranta-: ·’ 30 maan säätöä. Titraattori antaa luotettavaa tietoa viherlipeän ja kalkkimaidon koostumuksesta noin 10 minuutin välein. Tulosten perusteella voidaan muut-: taa lämpötilaerosäädön tai suhdesäädön asetusta, jotta saavutettaisiin opti- maalinen lopputuotteen laatu. Yleisin säädössä käytetty suure on valkolipeän kaustisiteetti eli natriumkarbonaatin konversio natriumhydroksidiksi, joka puo-‘ · · : 35 lestaan on sellun keiton aktiivinen yhdiste.

I · * I · • · 114813 2

Suhdesäätö on karkea säätö, joka toimii myötäkytkettynä viherlipe-än virtaussäätimen kanssa. Joissakin säätöratkaisuissa automaattisen titraat-torin antamien analyysitulosten perusteella vaikutetaan suoraan suhdesäädön asetusarvoon jonkin matemaattisen kaavan mukaan, jossa otetaan huomioon 5 kaustisiteetti sammuttimen ja viimeisen kaustisointiastian jälkeen, viherlipeän laatu, yms. Muutos suhdesäädön asetusarvoon lasketaan aina titrauksen valmistuessa.

Lämpötilaerosäätö suhdesäädön päällä tasaa lopputuotteen laatua, koska lyhyellä aikavälillä kalkin laadun tai määrän muutokset saadaan korjat-10 tua vaikuttamalla suhdesäätöön. Automaattisella titraattorilla ja lämpötilaero-säädöllä voidaan yhdistää epäjatkuva absoluuttimittaus ja jatkuva suhteellinen mittaus. Aikaisemmissa sovelluksissa titraattorin antamilla tuloksilla ja viherlipeän ja sammuttimen mittauksilla on jonkin matemaattisen kaavan avulla pyritty laskemaan sopiva lämpötilaeromuutos, jolla haluttu sammuttimen jälkeinen 15 kalkkimaidon kaustisiteetti ja/tai valkolipeän kaustisiteetti saavutetaan. Muutos lämpötilaeron asetusarvoon lasketaan aina titrauksen valmistuessa. Näille tunnetuille säätömenetelmille on yhteistä se, että säädössä sammuttimen jälkeinen kaustisointiaste pidetään koko säädön ajan vakiona.

Suurena ongelmana sammuttimen säädössä on kuitenkin viherlipe-20 än lämpötilan ja tiheyden vaihtelu säädöistä huolimatta. Viherlipeän tiheyden eli samalla kokonaistitrautuvan alkalin TTA ja lämpötilan muutokset aiheutta-| V vat häiriöitä sammuttimen säädölle. TTA:n muutos vaikuttaa suoraan kemialli- seen tasapainoon kaustisointireaktiossa muuttaen sen kinetiikkaa ja samalla :*·,,· määräten kaustisiteetin teoreettisen maksimin yhdessä sulfiditeetin kanssa.

25 Viherlipeän lämpötilan muutoksen antavat valheellisen tiedon lämpötila-. erosäädölle, koska samat muutokset näkyvät sammuttimen lämpötilassa vii- . västyneinä ja suodattuneina. Ne näkyvät siis lämpötilaerosäädölle virheellisesti laadun muutoksina.

Joskus kalkin fyysinen ja kemiallinen laatu on sellainen, että lämpö-30 tilaerosäädöstä ja kalkin tasaisesta syötöstä huolimatta ilmenee suuria heilah-. .·* teluita lämpötilaerossa ja sitä kautta kaustisiteeteissa. Kalkin laadun muutoksi set syntyvät meesauunilla tai meesan syötössä kalkkisiiloon. Meesauunin tuo- ____: tannonmuutokset, raaka-aineen vaihtelut, mekaaniset häiriöt, yms. saavat ai- ; kaan sen, että kalkin raekoko ja fyysinen sekä kemiallinen koostumus muuttu- 35 vat, jolloin sen sammumisominaisuudet, kaustinen voima ja virtausominaisuu-det muuttuvat. Kalkkisiilon täyttöaste vaikuttaa kalkin pakkautuvuuteen, lämpö- 114813 3 tilaan ja käyttäytymiseen ruuvilla. Kalkin loppuessa tai siirryttäessä käyttämään tuoretta, reaktiivista kalkkia lämpötilaero sammuttimella ja kaustisiteetit muuttuvat radikaalisti lyhyellä aikavälillä.

Edelleen ongelmana on kalkin syötön ongelmat, esimerkiksi siilon 5 holvautuminen ja syöttöruuvin kuluminen aiheuttavat kalkin syöttöhäiriöitä, johon ei perinteellisin menetelmin ehditä tai voida vaikuttaa. Kalkin syöttölaitteiden kuluminen ja häiriöt sekä kalkin laadun muutokset aiheuttavat säätöjen epävakautta, häiriöitä ja hystereesiä, joka näkyy viiveenä kalkki/viherlipeä -suhteen muutoksesta lämpötilaeromuutokseen. Viive puolestaan aiheuttaa 10 säädön värähtelyä ja huonontaa lopputuotteen laatua.

Vielä ongelmia aiheuttaa se, että automaattisten titrausten väli on minimissään 10 minuuttia ja käytännössä merkittävimmän mittauksen väliaika on yli 20 minuuttia. Lisäksi näytteenotosta titrauksen valmistumiseen kuluu aikaa useita minuutteja. Titrausten pitkä väli hidastaa kokonaissäätöä, koska 15 muutokset lämpötilaerosäätöön voidaan tehdä vain titrauksen valmistuttua.

Edelleen ongelmia aiheuttavat prosessiviiveet. Esimerkiksi kalkin syötöstä sammuttimen jälkeiseen titraukseen kuluu aikaa minimissään puoli tuntia ja viimeisen kaustisointiastian jälkeiseen titraukseen kuluu aikaa tyypillisesti noin 3-4 tuntia. Viiveet aiheuttavat tunnetusti säädölle ongelmia, koska 20 mitattuihin häiriöihin ja muutoksiin voidaan vaikuttaa sitä vähemmän, mitä kauemman aikaa niistä on kulunut.

: ’ ’: Pitkät ja muuttuvat viiveet, viherlipeän laadun muutokset sekä kalkin laadun ja määrän muutokset tekevät lähes mahdottomaksi käyttää sekä sam-; muttimen että viimeisen kaustisointiastian jälkeistä kaustisiteettia aktiivisesti 25 säätöön. Tunnetuissa menetelmissä on pyritty huomioimaan mitattujen ja tit- • · rattujen suureiden arvoja ja niiden muutoksia laskettaessa joko lämpötilaero- !.. säädön tai suhdesäädön asetusarvon muutoksia.

• < · ’· * Pelkästään suhdesäädön päälle rakennetussa titraattoria käyttäväs sä säädössä on se perusongelma, ettei se ota lainkaan huomioon muutoksia : 30 titrausten välillä. Titraattorin kunnosta riippuen joudutaan mittauksia suodatta- maan tai jopa tuloksia hylkäämään, jos ne poikkeavat liiaksi edeltävistä titra-uksista. Yksittäisestä tuloksesta ei silti aina voida olla varmoja, onko se todelli-nen vai sisältääkö se prosessiolosuhteista tai titraattorista johtuvan poikkeaman. Säädöstä täytyy lisäksi tehdä hidas, koska suuret asetusarvon muu- * « g 35 tokset saattavat diskreetisti säädetyn prosessin nopeasti värähtelemän. Koska prosessissa on kulkuaika- ja mittausviiveitä, päädytään pelkästään diskreetillä 114813 4 säädöllä ennen pitkää tilanteeseen, jossa mittaus poikkeaa asetusarvosta niin paljon, että korjaus on joko liian hidas tai saattaa prosessin värähtelemään asetusarvon molemmin puolin. Molemmissa tapauksissa laatu kärsii ja tuotantoa menetetään alhaisen kaustisiteetin tai valkolipeäsuotimen tukkeutumisen 5 takia. Tämän lisäksi pätevät samat huomiot kalkin syötöstä ja kaustisiteetin rajoituksesta kuin seuraavassa kappaleessa.

Lämpötilaeroon perustuvissa titraattoria käyttävissä sovelluksissa on päästy eroon säädön diskreettisyydestä, koska lämpötilaero indikoi lyhyen aikavälin suuretkin muutokset nopeasti ja reaaliajassa. Jäljelle jää vielä muu-10 tama seikka, joita ei ole otettu huomioon. Tunnetuissa sovelluksissa ei huomioida kalkin syötön ongelmia eikä varsinaisesti tuotantotason ja kaustisiteettien välistä kytkentää. Lisäksi niistä puuttuu varsinainen dynamiikka, joka mahdollistaa säädön päälläolon lähes joka tilanteessa ilman operaattorin puuttumista asetusarvoihin tai säädön tilaan. Esimerkkinä voidaan mainita sovellukset, jot-15 ka vaativat kaustisiteetin asetusarvon muuttamista aina kun tuotantoa muutetaan.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä ja laitteisto, joilla ainakin joitain edellä mainittuja ongelmia pystytään poistamaan.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että 20 kaustisointiprosessia säädettäessä hyödynnetään kaustisointiprosessin ainakin jotain osaa kuvaavaa mallia, ja viherlipeän tiheyttä säädetään kokonaistit-• rautuvan alkalin avulla.

: Edelleen keksinnön mukaiselle laitteistolle on tunnusomaista se, et- : -, j tä laitteistoon kuuluu välineet kaustisointiprosessin säätämiseksi ainakin jotain ; 25 kaustisointiprosessin osaa kuvaavaa mallia hyödyntäen, ja että laitteistoon . kuuluu välineet viherlipeän tiheyden säätämiseksi kokonaistitrautuvan alkalin . avulla.

Keksinnön olennainen ajatus on, että kaustisointiprosessia sääde- , , tään siten, että säädössä käytetään hyväksi kaustisointiprosessia ainakin osit- > · » : 30 tain kuvaavaa mallia. Erään edullisen sovellutusmuodon ajatuksena on, että viherlipeän tiheyttä säädetään alkalianalysaattorilta saatavan TTA:n eli koko-·:··· naistitrautuvan alkalin mukaan. Tiheyden tavoitearvo lasketaan TTA:sta hyö- ....: dyntäen sovitetta, jonka määrittämisessä hyödynnetään mallia. Erään toisen edullisen sovellutusmuodon ajatuksena on, että sammutinta säädetään sam-'.·· 35 muttimen ja viherlipeän lämpötilaeron perusteella siten, että lämpötilaerosää- dön asetusarvoa korjataan kalkkimaidon kaustisiteettitavoitteen ja titrauksen 114813 5 eron perusteella. Kalkkimaidon kaustisiteettitavoite on valkolipeän kaustisitee-tin ja tuotannosta riippuvan muuttujan erotus, joka saadaan mallista, joka antaa tilanteen mukaan muuttuvia arvoja. Erään kolmannen sovellutusmuodon ajatuksena on, että säädetään kalkki/viherlipeä -suhdetta siten, että korjaus 5 kalkki/viherlipeä -suhteeseen tehdään lämpötilaerosäädön kautta. Kun lämpötilaero poikkeaa tavoitteesta korjataan suhdetavoitetta vastakkaiseen suuntaan. Erään neljännen sovellutusmuodon ajatuksena on, että tuotannonmuu-tostilanteessa kalkki/viherlipeä -suhdetta muutetaan mallin perusteella.

Keksinnön etuna on, että kaustisointiprosessissa saavutetaan ai-10 kaisempaa tasaisempi keittämön haluama valkolipeän laatu ja prosessi on itsevirittyvä. Edelleen keksintö mahdollistaa automaattisen ylösajon ja valkolipeän kaustisiteettitavoite voidaan määrittää automaattisesti tai käsin. Edelleen prosessi tunnistaa tietyt häiriötilanteet, tekee tarvittavat korjaukset ja suorittaa ilmoitukset ja hälytykset. Edelleen etuna on, että pystytään estämään sammut-15 timen kiehuminen ja ylikalkitus. Tehtaan eri työvuorojen ajotavat saadaan yhtenäistettyä ja myös muutostilanteet saadaan hallittua hyvin. Samoin pystytään parantamaan meesan laatua ja siten saadaan parannettua meesauunin toimintaa. Viherlipeän tiheyttä säätämällä saadaan varmistettua viherlipeän tasainen laatu.

20 Keksintöä selitetään tarkemmin oheisissa piirustuksissa, joissa kuvio 1 esittää kaavamaisesti kaustisointiprosessia ja siinä käytet-j tävää erästä keksinnön mukaista säätöratkaisua, : kuvio 2 esittää kaaviota sovitteen laskemisesta, jota sovitetta käyte- · tään muutettaessa TTA:ta tiheydeksi, ....: 25 kuvio 3 esittää kaaviota kuviossa 2 esitetyllä tavalla määritetyn so- vitteen käytöstä, ,'.t kuvio 4 esittää kaavamaisesti kaustisointiprosessia ja siinä käytet tävää erästä toista keksinnön mukaista säätöratkaisua, kuvio 5 esittää käyrää, joka kuvaa kaustisiteettieron staattista mal- : ·’ 30 lia, kuvio 6 esittää kaaviota lämpötilaerosäädön ja suhdesäädön tavoit-•: · * j teen korjauksesta ja kuvio 7 esittää staattista mallia kalkki/viherlipeä -suhteen muutoksesta tuotannonmuutostilanteessa.

a · t *··' 35 Kaustisointiprosessi voidaan jakaa sammutukseen 1, kaustisointiin "“· 2 ja valkolipeän valmistukseen 3. Sammutuksessa sammuttimeen 4 syötetään 114813 6 kalkkia eli kalsiumoksidia CaO kalkkisäiliöstä 9 ja viherlipeää, jolloin niistä muodostuu kalkkimaitoa. Kalkin sammutuksella tarkoitetaan kalsiumoksidin CaO ja viherlipeän joukossa olevan kuuman veden H2O reagoimista keskenään, jolloin reaktiossa syntyy kalsiumhydroksidia Ca(OH)2 sekä lämpöä. Kaa-5 van muodossa reaktio voidaan esittää seuraavasti: H20 + CaO -> Ca(OH)2 + lämpöä

Sammutin 4 ja läjitin 5 on yhdistetty toisiinsa aukoilla, joista kalkki- 10 maito virtaa lajittimeen 5. Lajittimessa 5 kalkkimaito sekoittuu sinne suoraan johdettuun viherlipeään, josta on seurauksena hiekan ja sammuttamattoman kalkin erottuminen kalkkimaidosta ja epäpuhtauksien laskeutuminen lajittimen 5 pohjaan. Lajittimen 5 koneisto siirtää pohjalle laskeutuneen sakan ylöspäin ja kalkkimaito virtaa kaustisointiin 2.

15 Kaustisoinnilla 2 tarkoitetaan sammutetun kalkin Ca(OH)2 ja viherli peän joukossa olevan natriumkarbonaatin Na2C03 reagoimista keskenään, jolloin reaktiossa muodostuu natriumhydroksidia NaOH ja meesaa eli kalsium-karbonaattia CaC03. Kaavan muodossa reaktio voidaan esittää seuraavasti: 20 Ca(OH)2 + Na2CC>3 -» NaOH + CaC03 ; .· Kaustisointireaktio käynnistyy välittömästi, kun sammutuksessa on Γ muodostunut kalsiumhydroksidia ja jatkuu, kunnes se on saavuttanut tietyn ta- , · sapainon. Tasapainon saavuttaminen vaatii aikaa, joka saattaa olla jopa muu- . . . : 25 tamia vuorokausia. Tehdasmittakaavassa tyydytään kaustisointisäiliöt 6 mitoit- .· ·. tamaan 1,5 - 3,0 h viipymälle riippuen millaista valkolipeän valmistusmenetel- • · #i .t mää käytetään. Tavoitteena on saavuttaa tuotettavassa valkolipeässä yli 80 ' %:n kaustisointiaste. Kaustisointireaktio tapahtuu pääasiassa sarjaan kytke tyissä kaustisointisäiliöissä 6. Kaustisointisäiliöt 6 on varustettu sekoittimella, > » · : ·* 30 joka estää meesan laskeutumisen. Kaustisoinnissa 2 kalkkimaito virtaa lajitti- mesta 5 ensimmäiseen kaustisointisäiliöön 6 ja sitten seuraavaan jne. Tyypilli-• ;..j sesti kaustisointisäiliöitä 6 on kolme kappaletta. Viimeisestä kaustisointisäiliös- .... I tä 6 kalkkimaito virtaa valkolipeän valmistukseen 3.

t; Valkolipeän valmistuksessa 3 meesa erotetaan vedestä ja siihen li- '·· 35 uonneista alkaleista yli + 70 °C:een lämpötilassa. Meesa voidaan erottaa val- kolipeästä mekaanisin keinoin esimerkiksi selkeyttämällä tai suodattimena 7.

114813 7

Kaustisointiprosessi on alan ammattimiehelle sinänsä täysin tunnettu, eikä sitä sen vuoksi ole tässä yhteydessä sen tarkemmin selitetty.

Kuviossa 1 on esitetty viherlipeän tiheyden säätö keksinnön avulla. Tässä kuviossa on sammuttimen säädöt esitetty ainoastaan viitteellisesti ja 5 kyseiset säädöt on täsmällisemmin selitetty kuvion 4 yhteydessä. Viherlipeän tiheyttä D säädetään säätämällä tiheyssäätimellä DC viherlipeän sekaan syötettävän heikon valkolipeän määrää. Edelleen viherlipeän tiheyttä säädetään kokonaistitrautuvan alkalin TTA mukaan. Alkalianalysaattori 8 mittaa viherlipeän TTA:n TTAi, ennen kaustisointia 2 olevan kalkkimaidon TTA:n TTA2 ja 10 kaustisoinnin 2 jälkeen olevan kalkkimaidon TTA: n TTA3.

TTA tavoitteista lasketaan tiheyden asetusarvo mallin avulla. Mallin laskentaan käytetään TTA:n ja tiheyden hetkellisarvoja tai pidemmän ajan keskiarvoja, esimerkiksi 8 tai 24 tunnin keskiarvoja prosessin ja titraattorin tilan mukaan. Viherlipeän tiheyttä D säädetään siis alkalianalysaattorilta 8 saatavan 15 TTA:n mukaan. Kun tietty kaustisointilinja esimerkiksi ajetaan ylös tai auto-maatiomoduli jostakin syystä päivitetään, talletetaan muistiin tiheys D aina kun uusi viherlipeän titraus valmistuu. Viherlipeän TTA:sta ja hetkellisestä tiheydestä lasketaan sovite eli offset, jota käytetään tiheyden muuttamiseksi TTA:ksi ja päin vastoin. Kyseisen offsetin laskenta on esitetty kuvion 2 esittä-20 mässä kaaviossa. Kun virtaus on ollut riittävä ja titrauksia on tullut säännöllisesti esimerkiksi 8 tunnin ajan, käytetään mallissa 8 tunnin keskiarvoja kysei- • sistä suureista. Edelleen kun virtaus on ollut riittävä ja titrauksia tullut säännöl- :v: lisesti esimerkiksi 24 tunnin ajan, käytetään mallissa 24 tunnin keskiarvoja ky- ;*.· seisistä suureista. Esitetyt ajat ovat vain esimerkkejä ja mallissa voidaan käyt- • · 25 tää myös jonkin muun ajan keskiarvoja, mikä aika voi siten olla mikä tahansa .·;*. esimerkiksi väliltä 1 - 40 tuntia.

* * · ('. TTA-analyysituloksia saadaan tehtaan työvuoron aikana esimerkiksi ‘ 1 - 20, tyypillisesti 2 - 4, kappaletta riippuen alkalianalysaattorin 8 titrausse- kvenssistä. Sovite lasketaan pidemmältä, kuten 1-40 tunnin, esimerkiksi 8 tai : ·* 30 24 edeltävän tunnin ajalta ja se päivittyy koko ajan. Sovitteen avulla jatkuvasta :suodatetusta tiheysmittauksen arvosta lasketaan jatkuva TTA. Tiheyden muut- • tamisessa TTA:ksi kaava on: > · * * · TTA = kk * D - os, • » I ' • · » » · t » 114813 8 missä TTA on viherlipeän kokonaisalkali, kk on kulmakerroin, D on viherlipeän tiheys ja os on laskennallinen sovite eli offset.

5 TTA muutetaan tiheydeksi vastaavasti seuraavan kaavan avulla: D = (TTA + os) / kk.

Mallissa käytetään vakiokulmakerrointa kk, jonka arvo on välillä 0,9 10 - 1,4, kun TTA:lla ja tiheydellä käytetään samaa yksikköä (esimerkiksi g/l). Edullisimmin kulmakertoimen kk arvo on noin 1,12. Käytettäessä eri yksiköitä kulmakerroin kk luonnollisesti muuttuu vastaavalla tavalla ja laadutetaan siten, että kulmakertoimen arvo on nollasta poikkeava.

Kuviossa 3 on esitetty sovitteen käyttö tiheyden tavoitteen, jatkuvan 15 TTA:n ja kaustisiteetin teoreettisen maksimin laskentaan. Edelleen kuviossa 3 on esitetty myös TTA-säädön toiminta. Säätö toimii siten, että TTA:Ile annetaan tavoite, joka muutetaan tiheyden asetusarvoksi. Jatkuva TTA saadaan viherlipeän tiheyden D, offsetin os ja kulmakertoimen kk avulla. Kyseisen arvon ja valkolipeän sulfiditeetin perusteella pystytään laskemaan maksimi teoreetti-20 nen kaustisiteetti esimerkiksi Goodwinin käyrän sovitteella.

Kaustisiteetti CE% kuvaa hydradoituneen kalsiumkarbonaatin ja re-aktioon osallistuvan kokonaiskalsiumkarbonaatin suhdetta ja se on kaavan muotoon esitettynä seuraava:

25 NaOH

CE% =_ * 100

Na0H + Na2C03 •

Kuviossa 4 on esitetty kaustisointiprosessi ja sen yhteydessä tar-·' 30 kemmin keksinnön mukainen sammuttimen säätö alkalianalysaattorin 8 avulla.

Lämpötilaerosäätöä varten mitataan viherlipeän lämpötila T1 ja sammuttimen lämpötila T2 ja lämpötilaeron perusteella säädetään kalkin ja viherlipeän suh-detta CaO/SL säätämällä kalkin syöttöä säätämällä välinettä 10 syötettävän kalkin määrän säätämiseksi. Lämpötilaerosäädön asetusarvoa korjataan suo->. ·: 35 datetun tai keskiarvotetun kalkkimaidon kaustisiteettitavoitteen ja kaustisiteetti- titrauksen tai -titrausten eron perusteella. Kalkkimaidon kaustisiteettitavoite 114813 9 riippuu pääosin tuotantotasosta sekä valkolipeän kaustisiteetin asetusarvosta ja valkolipeän titrauksista. Valkolipeän kaustisiteetin asetusarvon määrää operaattori. Tuotantotaso määrää valkolipeän ja kalkkimaidon kaustisiteettien eron. Varsinainen kalkkimaidon kaustisiteettitavoite on siten valkolipeän kaus-5 tisiteetin ja tuotannosta riippuvan muuttujan erotus. Tämä erotus saadaan mallista, joka viritetään tuotantolinjakohtaisesti. Kuviossa 5 esitetty käyrä kuvaa erästä edullista esimerkkiä kaustisiteettieron staattisesta mallista. Kyseinen staattinen malli kuvaa sammuttimen jälkeisen kaustisiteetin kehittymistä valkolipeän kaustisiteetiksi. Viherlipeän virtausta F säädetään virtaussäätimellä FC, 10 josta johdetaan tieto kaustisiteetin lämpötilaeron asetusarvon määrittämiseksi ja kalkin syöttöön. Valkolipeän kaustisiteettitavoite ja tuotantotaso määräävät kalkkimaidon kaustisiteettitavoitteen. Valkolipeän kaustisiteetilla korjataan lopullinen kaustisiteettitaso kohdalleen. Lämpötilaerotavoitetta korjataan kalkki-maidon kaustisiteettierolla.

15 Kaustisiteettieron staattista mallia korjataan dynaamisesti vertaa malla valkolipeän ja kalkkimaidon kaustisiteettien erotusten keskiarvoja sekä tuotannon keskiarvon mukaista edellä mainitun mallin antamaa eroa. Näiden osamäärällä kerrotaan mallin antama ero, jolloin saadaan säädölle asetusar-vo, joka vastaa paremmin sen hetkistä tilannetta. Tällä on tarkoitus ajaa valko-20 lipeän kaustisiteetin keskiarvo tavoitteeseen. Korjauskerroin lasketaan pidemmän ajan, kuten 2-40 tunnin, esimerkiksi 8 tai 24 tunnin, keskiarvoista sen mukaan, kuinka kauan viherlipeän virtaus on ollut riittävä ja kuinka kauan on kulunut edellisestä titrauksesta. Korjaukselle on asetettu minimi ja maksimiar-'.· vot. Korjaus lämpötilaeroon lasketaan suodatetun tai keskiarvotetun kalkki- ; 25 maidon kaustisiteettitavoitteen ja analyysituloksen erotuksen avulla. Erotus suodatetaan ja kerrotaan kiinteällä parametrillä, jonka jälkeen se lisätään läm-, pötilaerotavoitteeseen, mikäli tietyt prosessi- ja tilaehdot täyttyvät. Ehtoja ovat mm. titraattorisäätö päällä, kalkkimaidon titraus suoritettu, titrausarvo sallitulla alueella, muutos edelliseen sallitulla alueella, viivästetty ja suodatettu lämpöti-30 laeroarvo suhteessa kaustisiteettieroon tietyllä alueella. Näistä ehdoista osa ··*’ on esitetty kuviossa 6. Lämpötilaerosäädön tavoite on rajoitettu siten, että mi- :··; nimi on 0 °C ja maksimi on 0,5 °C alle sammuttimen teoreettisen kiehumispis- teen. Edellä kuvattu malli voidaan tehdä myös suoraan dynaamisesti vertaile-, maila valkolipeän ja kalkkimaidon kaustisiteetteja.

' · · · ‘ 35 Korjaus kalkki/viherlipeä eli CaO/SL -suhteeseen tehdään lämpöti- : laerosäädön kautta. Tämä edellyttää, että sammutinta ohjataan sekä CaO/SL- 114813 10 suhteella että lämpötilaerolla. Kun lämpötilaero poikkeaa tavoitteesta, korjataan suhdetavoitetta vastakkaiseen suuntaan. Haluttaessa CaO/SL-säätö voidaan myös rakentaa niin, että ohitetaan lämpötilaerosäätö.

Alkalianalysaattorilta 8 saatavia titraustuloksia käytetään lämpötila-5 eron asetusarvon muuttamiseen, sekä myös suoraan suhdesäädön asetusar-von korjaukseen. CaO/SL-suhteeseen puututaan tuotannonmuutoksen yhteydessä ja silloin, kun kalkkimaidon kaustisiteetti tai lämpötilaero on sallitun alueen ulkopuolella.

Tuotannonmuutostilanteessa viiveet muuttuvat ja tämä täytyy ottaa 10 vastaan kalkki/viherlipeä -suhdetta muuttamalla. Näin päästään nopeammin oikealle kaustisiteettialueelle. Tuotantoa muutettaessa suhdetta muutetaan samaan suuntaan, jolloin tavoitteena on saada yhtä suuri muutos kalkin syöttöön kuin mitä viherlipeän virtauksen suhteellinen muutos on. Suhdemuutok-sen malli tuotannonmuutostilanteessa on esitetty kuvion 7 kuvaamalla käyräl-15 lä.

Kalkkimaidon kaustisiteettititrauksen ja kaustisiteettitavoitteen ero aiheuttaa kalkki/viherlipeä -suhteeseen muutoksen vastakkaiseen suuntaan.

Kun ero ylittää sallitun ylärajan, tehdään suhdesäädön asetukseen edellistä suurempi muutos alaspäin eron suhteessa. Tällä pyritään välttämään ylikalki-20 tusta. Eron ollessa alarajan alapuolella korjataan asetusta ylöspäin - tosin pienemmällä kertoimella kuin päinvastaisessa tilanteessa. Titrausta myös suoda-.· tetaan siten, että säätöön hyväksytään arvot kaustisiteettivälillä, jonka alaraja on vakio ja yläraja esimerkiksi 2,5 kaustisiteetti-%:a tavoitteen yläpuolella. Li-säksi kalkki/viherlipeä -suhdetta lasketaan vakiomäärä aina, kun kaksi perät-: 25 täistä titrausta on ollut hyväksymisrajan ylärajan yläpuolella säädön ollessa päällä. Periaate on esitetty kuviossa 6.

Kun lämpötilaero poikkeaa tavoitteesta liian paljon, puututaan kalkki/viherlipeä -suhteeseen ohi lämpötilaerosäätimen. Tällöin suhdetta muutetaan lämpötilaeroa vastakkaiseen suuntaan suorassa suhteessa poikkea-30 maan. Muutoksen jälkeen seuraa 20 minuutin tauko, jona aikana muutos sa-• : maan suuntaan ei ole mahdollinen, vaikka lämpötilaero pysyisi rajan ylä- tai j alapuolella. Tauon jälkeen tehdään jälleen muutos, mikäli lämpötilaero poikke- : aa edelleen tavoitteesta. Muussa tapauksessa jatketaan perussäädön avulla.

Mikäli ero poikkeaa ensin alaspäin ja heti ylöspäin yli sallitun tai päin vastoin, 35 on muutos vastakkaiseen suuntaan sallittu ilman taukoja.

11 114813

Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan keksintö voi vaihdella patenttivaatimusten puitteissa. Kuvioiden lohkokaavioiden lohkot kuvaavat myös laitteita, joilla lohkon määrittämä toiminta voidaan suorittaa.

» φ • · * t ♦ » » I »

Claims (23)

114813

1. Menetelmä kaustisointiprosessin säätämiseksi, johon kaustisoin-tiprosessiin kuuluu sammutus (1), kaustisointi (2) ja valkolipeän valmistus (3), jolloin sammutuksessa (1) käytetään sammutinta (4), johon johdetaan viherli- 5 peää ja kalkkia, jolloin niistä muodostuu kalkkimaitoa, tunnettu siitä, että kaustisointiprosessia säädettäessä hyödynnetään kaustisointiprosessin ainakin jotain osaa kuvaavaa mallia, ja viherlipeän tiheyttä (D) säädetään koko-naistitrautuvan alkalin (TTA) avulla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 10 että kaustisointiprosessia säädettäessä hyödynnetään sammutinta (4) kuvaavaa mallia.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sammutinta (4) säädetään sammuttimen lämpötilan (T2) ja viherlipeän lämpötilan (T1) eron perusteella siten, että lämpötilaerosäädön asetusarvoa 15 korjataan kalkkimaidon kaustisiteettitavoitteen ja kaustisiteettititrauksen tai -titrausten eron perusteella, jolloin kaustisiteetin asetusarvo määritetään pääosin mallista, joka kuvaa sammuttimen (4) jälkeisen kaustisiteetin kehittymistä valkolipeän kaustisiteetiksi.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 20 että kyseinen malli on staattinen ja että se on olennaisesti kuvion 5 mukaisen käyrän tyyppinen.

: 5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kyseistä staattista mallia korjataan laskemalla valkolipeän ja kalkki-,· maidon kaustisiteettien erotusten keskiarvon sekä tuotannon keskiarvon mu- . 25 kaisen edellä mainitun mallin antaman eron osamäärä ja kertomalla kyseisellä osamäärällä mallin antama ero.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keskiarvo lasketaan 2-40 tunnin ajalta.

7. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 30 että kyseinen malli on dynaaminen.

: 8. Jonkin patenttivaatimuksen 3-7 mukainen menetelmä, t u n - ; n e 11 u siitä, että säädetään kalkki/viherlipeä -suhdetta siten, että tehdään korjaus kalkki/viherlipeä -suhteeseen lämpötilaerosäädön kautta siten, että : lämpötilan poiketessa tavoitteesta korjataan suhdetavoitetta vastakkaiseen : 35 suuntaan. 114813

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tuotannonmuutostilanteessa muutetaan kalkki/viherlipeä -suhdetta staattisen mallin perusteella.

10 D = (TTA + os) / kk, missä D on viherlipeän tiheys, TTA on viherlipeän kokonaistitrautuva alkali, os on sovite ja kk kerroin, 15 jolloin sovite määritetään mallin perusteella.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 5 että kalkki/viherlipeä -suhdetta tuotannonmuutostilanteessa muuttava staattinen malli on olennaisesti kuviossa 7 esitetyn käyrän tyyppinen.

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että viherlipeän tiheyttä (D) säädetään kokonaistitrautuvan alkalin (TTA) mukaan siten, että

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sovite (os) määritetään viherlipeän TTA:sta ja viherlipeän hetkellisestä tiheydestä (D) mallin avulla, jossa käytetään kerrointa (kk).

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu sii- 20 tä, että kerroin (kk) on vakiokulmakerroin, jonka arvo on välillä 0,9 -1,4 silloin kun TTA:lla ja tiheydellä (D) käytetään samaa yksikköä. *

14. Jonkin patenttivaatimuksen 11 - 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mallia tarkennetaan laskemalla mallissa käytettävien i suureiden keskiarvoja. . 25

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, t u n n ett u sii tä, että kun viherlipeän virtaus on ollut riittävä ja titrauksia on tullut säännöllisesti 1 - 40 tunnin ajan käytetään mallissa 1-40 tunnin keskiarvoja halutuista » suureista.

16. Laitteisto kaustisointiprosessin säätämiseksi, johon kaustisointi- 30 prosessiin kuuluu sammutus (1), kaustisointi (2) ja valkolipeän valmistus (3), jolloin sammutus (1) tapahtuu sammuttimessa (4), johon on sovitettu johdetta-! vaksi viherlipeää ja kalkkia siten, että niistä muodostuu kalkkimaitoa, t u n - : n e 11 u siitä, että laitteistoon kuuluu välineet kaustisointiprosessin säätämi seksi ainakin jotain kaustisointiprosessin osaa kuvaavaa mallia hyödyntäen, ja 35 että laitteistoon kuuluu välineet viherlipeän tiheyden (D) säätämiseksi koko-: naistitrautuvan alkalin (TTA) avulla. 114813

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto on sovitettu hyödyntämään sammutinta (4) kuvaavaa mallia.

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto on sovitettu säätämään sammutinta (4) sammuttimen lämpötilan 5 (T2) ja viherlipeän lämpötilan (T1) eron perusteella siten, että lämpötila- erosäädön asetusarvo on sovitettu korjattavaksi kalkkimaidon kaustisiteettita-voitteen ja kaustisiteettititrauksen tai -titrausten eron perusteella siten, että kaustisiteetin asetusarvo on sovitettu määritettäväksi pääosin mallista, joka kuvaa sammuttimen (4) jälkeisen kaustisiteetin kehittymistä valkolipeän kaus-10 tisiteetiksi.

19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kyseinen malli on staattinen ja olennaisesti kuvion 5 mukaisen käyrän tyyppinen.

20. Patenttivaatimuksen 18 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, 15 että kyseinen malli on dynaaminen.

21. Jonkin patenttivaatimuksen 16 - 20 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu välineet viherlipeän tiheyden (D) säätämiseksi kokonaistitrautuvan alkalin (TTA) mukaan siten, että D = (TTA + os) / kk, 20 missä D on viherlipeän tiheys, TTA on viherlipeän kokonaistitrautuva alkali, osonsoviteja : kk kerroin, : · jolloin sovite on sovitettu määritettäväksi mallin perusteella. : 25

22. Patenttivaatimuksen 21 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että sovite (os) on sovitettu määritettäväksi viherlipeän TTA:sta ja viherlipeän hetkellisestä tiheydestä (D) mallin avulla, jossa käytetään kerrointa (kk).

23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kerroin (kk) on vakiokulmakerroin, jonka arvo on välillä 0,9 -1,4 silloin kuin 30 TTAilla ja tiheydellä (D) käytetään samaa yksikköä. » » 114813