FI62358C - FOERFARANDE FOER KONTINUERLIG MAETNING AV EFFEKTIVT ALKALI I ALKALISKA KOKPROCESSER - Google Patents
FOERFARANDE FOER KONTINUERLIG MAETNING AV EFFEKTIVT ALKALI I ALKALISKA KOKPROCESSER Download PDFInfo
- Publication number
- FI62358C FI62358C FI780009A FI780009A FI62358C FI 62358 C FI62358 C FI 62358C FI 780009 A FI780009 A FI 780009A FI 780009 A FI780009 A FI 780009A FI 62358 C FI62358 C FI 62358C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- crystal
- alkali
- cooking
- light
- liquid
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 46
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 35
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 24
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 12
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 claims description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 3
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 claims description 3
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 3
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 claims description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 22
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 22
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 11
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 2
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000001210 attenuated total reflectance infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005102 attenuated total reflection Methods 0.000 description 1
- 230000004397 blinking Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 239000012978 lignocellulosic material Substances 0.000 description 1
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 1
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 1
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000013558 reference substance Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C7/00—Digesters
- D21C7/12—Devices for regulating or controlling
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Paper (AREA)
Description
ESF^l M (11)^UW«.UTUSjULICAISU r ο ^ ς nESF ^ l M (11) ^ UW «.UTUSjULICAISU r ο ^ ς n
Ma lJ 1 } UTLÄGGNINGSSKRIFT oZodo c(45) Ta tentti ay inr.e tty 3.0 12 1932 (SI> ih.ik.Va.3 D 21 C 7/12, G 01 H 21/34 SUOM I—Fl N LAN D (21) P*t*nttm«k*mut —r»*«nt«n*6ttnln| 780009 (22) Hrtwntapllvt—AiwBtuilnpd*g 03.01.78 (Fl) (23) Alkupllvt—GIKIghatadag 03«01.78 (41) Tullut lulktoksl — BIMt off «netti 06.07.78Ma lJ 1} UTLÄGGNINGSSKRIFT oZodo c (45) Ta tentti ay inr.e tty 3.0 12 1932 (SI> ih.ik.Va.3 D 21 C 7/12, G 01 H 21/34 ENGLISH I — Fl N LAN D (21) P * t * nttm «k * mut —r» * «nt« n * 6ttnln | 780009 (22) Hrtwntapllvt — AiwBtuilnpd * g 03.01.78 (Fl) (23) Alkupllvt — GIKIghatadag 03 «01.78 (41) Tullut lulktoksl - BIMt off «net 06.07.78
Patentti- Ja rekisterihainttM /44) Nlhttvikflpanon μ kuuLMk«l«un pvm. — 31.08.02Patent and Register Application / 44) Nlhttvikflpanon μ kuLMk «l« un pvm. - 31.08.02
Patent- och ragisterttyrelaan Aiwttkan uth^d «di uti.»krtft«n pubitcend (32)(33)(31) «tuotkeu* —a«g«rd priority 0^.01.77Patent- och ragisterttyrelaan Aiwttkan uth ^ d «di uti.» Krtft «n pubitcend (32) (33) (31)« tootkeu * —a «g« rd priority 0 ^ .01.77
Ruotsi-Sverige(SE) 7700090-9 (71) Kamyr Aktiebolag, Verkstadsgatan 10, Karlstad, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Bertil T. Granberg, Karlstad, Olle Moberg, Stenhamra, Ruotsi-Sverige(SE) (71*) I-eitzinger Oy (5M Efektiivisen alkalin jatkuva mittausmenetelmä aikalisissä keittomenntoimissa - Förfarande för kontinuerlig matning av effektivt alkali i alkaliska kokprocesserSweden-Sweden (SE) 7700090-9 (71) Kamyr Aktiebolag, Verkstadsgatan 10, Karlstad, Sweden-Sweden (SE) (72) Bertil T. Granberg, Karlstad, Olle Moberg, Stenhamra, Sweden-Sweden (SE) (71 *) ) I-eitzinger Oy (5M Continuous measurement method for effective alkali in time cooking operations - Förfarande för kontinuerlig matning av effektivt alkali i alkaliska kokprocesser
Oheisen keksinnön kohteena on massan valmistaminen kuitupitoisesta, lignoselluloosapitoisesta aineesta, kuten esimerkiksi puusta, ruohosta, kaislasta ja oljista, keittämällä erityisesti jatkuvatoimisessa prosessilaitteessa, esimerkiksi keittimessä, ylipaineessa ja korotetussa lämpötilassa. Laitteeseen syötetyn kuitumateriaalin koostumus ja kosteuspitoisuus vaihtelee, ja on osoittautunut, että jotta saataisiin niin tasaista ja yhdenmukaista lopputuotetta kuin mahdollista halutulla delignifiointiasteella, on välttämätöntä vastaavasti ohjata keittoprosessin parametrejä, esimerkiksi painetta, lämpötiloja, virtauksia ja kemikaalimääriä. Jatkuvatoimista keitintä käytännössä ajettaessa on osoittautunut keittoprosessin ohjaamisen kannalta oleellisen tärkeäksi, että luotettavalla tavalla voidaan mitata ja sitä kautta säätää prosessinesteen, so. keittoliuoksen efektiivisen alkalin pitoisuutta yhdessä tai useammassa prosessin kohdassa, esimerkiksi esikyllästimen ja keittimen välisessä kierrossa, keittokierrossa itse keiton alussa tai valkolipeäputkessa. Tämän jälkeen tulee voida niin pienellä aikaviiveellä kuin mahdollista säätää vaikuttavien kemikaalien lisäystä lopputuloksen optimoimiseksi. Keksinnön avulla on uudella tavalla mahdollista määrittää jatkuvalla ja yksinkertaisella tavalla efektiivisen alkalin pitoisuus tällaisessa 2 62358 alkalisessa nesteessä.The present invention relates to the production of pulp from a fibrous, lignocellulosic material, such as wood, grass, reed and straw, in particular by cooking in a continuous process apparatus, for example a digester, at overpressure and at elevated temperature. The composition and moisture content of the fibrous material fed to the device varies, and it has been found that in order to obtain as uniform and uniform a final product as possible with the desired degree of delignification, it is necessary to control cooking process parameters such as pressure, temperatures, flows and chemical amounts. When running a continuous digester in practice, it has proved essential for the control of the cooking process that the process liquid can be measured and thereby adjusted in a reliable manner, i.e. the effective alkali content of the cooking liquor at one or more points in the process, for example in the circuit between the pre-impregnator and the digester, in the cooking cycle at the beginning of the cooking itself or in the white liquor tube. It should then be possible to adjust the addition of active chemicals with as little time delay as possible to optimize the end result. The invention makes it possible in a new way to determine in a continuous and simple manner the concentration of effective alkali in such an 2 62358 alkaline liquid.
Aikaisemmin on ollut tunnettua, että aikalisissä keittoproses-seissa otetaan keittoliuoksesta yksi tai useampi näyte laboratoriotutkimukseen ja näytteen alkalikonsentraatio määritetään ja sen mukaan säädetään keittoa. Tällainen määrittäminen voi tapahtua esimerkiksi titraamalla johtokyky hapolla, kuten on kuvattu ruotsalaisessa patentissa 367.451. Edelleen on ollut tunnettua määrittää efektiivisen alkalin pitoisuus keittoliuok-sessa alkalisessa keitossa ottamalla keittoliuoksesta näyte, jonka efektiivinen alkali analysoidaan mittaamalla kalorimetri-sesti reaktiolämpö, kun keittoliuoksen kanssa sekoitetaan puskuria, kuten on kuvattu ruotsalaisessa patenttihakemuksessa 7209342-0. Tämä menetelmä voidaan tehdä myös jatkuvatoimisesta sekoittamalla jätkuvatoimisesti keittoliuosta ja puskuria virtauskalorimetrissä ja samalla mittaamalla tällöin kehittynyt reaktiolämpö. Menetelmän haittana on kuitenkin se, että suodatin ja putket täyttyvät ja tukkeentuvat helposti keittoliuokseen epäpuhtaasta ja monimutkaisesta tuotteesta johtuen.It has previously been known that in temporal cooking processes, one or more samples of the cooking solution are taken for laboratory examination and the alkali concentration of the sample is determined and the cooking is adjusted accordingly. Such a determination can be made, for example, by titration of the conductivity with an acid, as described in Swedish Patent 367,451. It has further been known to determine the effective alkali content of a cooking solution in alkaline cooking by taking a sample of the cooking solution, the effective alkali of which is analyzed by calorimetrically measuring the reaction temperature when a buffer is mixed with the cooking solution, as described in Swedish patent application 7209342-0. This method can also be done continuously by continuously mixing the cooking solution and the buffer in a flow calorimeter and at the same time measuring the heat of reaction developed. However, the disadvantage of the method is that the filter and the tubes are easily filled and clogged in the cooking solution due to the impure and complex product.
Edelleen tunnetaan kappaluvun säätömenetelmä jatkuvassa sulfaat-tikeitossa, jossa säätö tapahtuu alkalikonsentraatiomittausten perusteella, jotka tehdään osaksi ennen ligniinin liukenemis-vaihetta ja osaksi sen jälkeen, kun osa keitosta on tehty, kuten on kuvattu ruotsalaisessa patentissa 349.074. Edelleen tunnetaan hydroksidikonsentraation säätömenetelmä keittoliuoksessa vertaamalla keittoliuoksen johtokykyä samasta näytteenottokohdasta otetun neutraloidun nesteen johtokykyyn, jolloin liuoksen tilaa muutetaan johtokyvyn eron perusteella niin, että eroa ohjataan kohti etukäteen määritettyä, haluttua pistettä, kuten on kuvattu ruotsalaisessa patentissa 367.450 ja amerikkalaisessa patentissa 3,679.543.A method for adjusting the kappa number in a continuous sulphate cooking is also known, in which the adjustment takes place on the basis of alkali concentration measurements made partly before the lignin dissolution step and partly after part of the cooking has been carried out, as described in Swedish Patent 349,074. Further known is a method of adjusting the hydroxide concentration in a broth by comparing the conductivity of the broth to the conductivity of a neutralized liquid taken from the same sampling site, changing the state of the solution based on the difference in conductivity.
3 623 5 83 623 5 8
Jatkuvan keittimen olosuhteiden kontrolloimisen tärkeyttä voidaan valaista edelleen viittaamalla kanadalaiseen patenttiin 919.289, josta voidaan myös havaita, että ohjaukseen käytetään tietokonetta. Signaalit, jotka merkitsevät aktiivista alkali-määrää lisätyssä valkolipeässä, syötetään siten tietokoneeseen.The importance of continuously controlling the conditions of the digester can be further illustrated by reference to Canadian Patent 919,289, from which it can also be seen that a computer is used for control. The signals indicating the amount of active alkali in the added white liquor are thus fed to a computer.
Millään edellä mainitulla aikaisemmin tunnetulla menetelmällä ei voida jatkuvassa keittimessä vallitsevissa olosuhteissa saada samalla tavalla jatkuvatoimisesti suoraan silmänräpäyksellisiä tai hetkellisiä signaaleja efektiivisen alkalin pitoisuudesta kuin mitattaessa suoraan prosessisysteemin putkissa tai astioissa nk. "on-line"-mittauksilla. Oheinen keksintö ratkaisee yllättävän yksinkertaisella tavalla tällaiseen hetkelliseen ja jatkuvaan mittaukseen liittyvät teknilliset ongelmat. On osoittautunut, että tällaista menetelmää voidaan käytännössä käyttää infrapunassa tapahtuvan ATR-spektroskopian avulla niissä paine-, lämpötila- ja muissa erityisolosuhteissa, jotka vallitsevat keitintyppisessä jatkuvatoimisessa prosessilaitteessa, ja tällöin saada prosessinohjaukseen välttämättömät hetkelliset tiedot prosessinesteen efektiivisen alkalin pitoisuudesta.None of the aforementioned previously known methods can, under the conditions prevailing in a continuous digester, obtain continuous direct blinking or instantaneous signals of the effective alkali concentration in the same way as when measuring directly in process system tubes or vessels by so-called "on-line" measurements. The present invention solves the technical problems associated with such instantaneous and continuous measurement in a surprisingly simple manner. It has been found that such a method can be used in practice by infrared ATR spectroscopy under the pressure, temperature and other special conditions prevailing in a digester-type continuous process apparatus, thereby obtaining the instantaneous information on the effective alkali content of the process liquid necessary for process control.
Edellä mainittu ATR on lyhennys sanoista "Attenuated Total Reflection" ja se tarkoittaa, että optisesti tiheämmän ja ohuemman väliaineen rajapinnalla tapahtuvan kokonaisheijastuksen sähkömagneettiset aallot tunkeutuvat tietylle syvyydelle ohuempaan väliaineeseen. Jos tällä ohuemmalla väliaineella on se ominaisuus, että se absorboi tiettyjä valon aallonpituuksia, tämä voidaan todeta spektroskopoimalla valo heijastumisen jälkeen. Optisesti tiheämpänä väliaineena voidaan käyttää sopivan tyyppistä kidettä, johon kyseeseen tuleva keittoneste, jonka kanssa kide tulee kosketukseen, ei negatiivisesti vaikuta tai jota se ei syövytä. Kiteet voivat olla tyypiltään synteettisiä safiireita 62358 4 tai timantteja, mutta myös muut sopivat aineet voivat tulla kysymykseen.The aforementioned ATR is an abbreviation for "Attenuated Total Reflection" and means that the electromagnetic waves of the total reflection at the interface of the optically denser and thinner medium penetrate to a thinner medium to a certain depth. If this thinner medium has the property of absorbing certain wavelengths of light, this can be ascertained by spectroscopy after light reflection. As the optically denser medium, a suitable type of crystal can be used, which is not negatively affected or corroded by the cooking liquor in question with which the crystal comes into contact. The crystals may be of the type sapphires 62358 4 or diamonds, but other suitable materials may also be considered.
Ruotsalaisesta patentista 351492 on tunnettua ATR-menetelmän sovellutus maidon rasvapitoisuuden määrittämiseksi. Tunnetun menetelmän mukaan käytetään vertailuainetta, joka monimutkaistaa mittausta eikä siis perustu suoraan mittaustapaan, jota hakemuksen mukaisessa menetelmässä käytetään. Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan valoabsorbtiomittaus suorittaa ainoastaan yhdellä valodetektoriyksiköllä sekä suoraan liuokseen.Swedish patent 351492 discloses the application of the ATR method for determining the fat content of milk. According to the known method, a reference substance is used which complicates the measurement and is therefore not directly based on the measurement method used in the method according to the application. With the method according to the invention, the light absorption measurement can be performed with only one photodetector unit and directly into the solution.
Sen alkalimäärän mittana, joka alkalisessa prosesseissa on käytettävissä, on teollisuudessa jo kauan käytetty edellä mainittua ilmaisua "efektiivinen alkali". Efektiivinen alkali voidaan ilmaista summana NaOH + 1/2 Na2S, tai se voidaan laskea myös natriumin ekvivalenttimääränä tai ilmaista Na20:na tai NaOH:na.The term "effective alkali" mentioned above has long been used in industry as a measure of the amount of alkali available in alkaline processes. The effective alkali can be expressed as the sum of NaOH + 1/2 Na 2 S, or it can also be calculated as the sodium equivalent or expressed as Na 2 O or NaOH.
Ongelmana on ollut löytää spektrin sellainen absorptioalue, joka on ominainen OH“jonille mutta mieluiten ei millekään muulle jonille.The problem has been to find an absorption range in the spectrum that is characteristic of OH “Jon but preferably not any other Ion.
Suojauskohteet käyvät ilmi seuraavista patenttivaatimuksista.The objects of protection are set out in the following claims.
Keksintöä kuvataan seuraavassa lähemmin viitaten kuvioihin 1, 2 ja 3.The invention is described in more detail below with reference to Figures 1, 2 and 3.
Kuvio 1 esittää menetelmän soveltamiseen tarkoitetun laitteen periaatteellista rakennetta.Figure 1 shows the basic structure of a device for applying the method.
Kuviot 2 ja 3 esittävät vaihtoehtoisia periaatteita, joilla kide voidaan asettaa.Figures 2 and 3 show alternative principles by which the crystal can be placed.
5 623585 62358
Kuviossa 1 tarkoittaa viitenumero 1 johdinta, jossa virtaa väliaine, esimeriksi keittoliuos, jonka efektiivisen alkalin pitoisuus tulee määrittää. Väliaine on osoitettu nuolella 2. Johtimen seinään 6 on tehty aukko eli "ikkuna” 3, johon on kiinnitetty mittaukseen sopivasta aineesta oleva ATR-kide 4 telineessä 5, joka esimerkiksi ruuvataan kiinni seinään niin, että neste ei voi vuotaa ulos. Kiteen yläsivu A ja alasivu B ovat tasohiotut ja yhdensuuntaiset. Infrapuna (IR)-lähteestä 10 lähetetään valonsäde 12, joka suunnataan kohti kidettä 4. Ennen kiteeseen tuloaan säde ohittaa pyörivän kiekon 13, jossa on kaksi kappaletta sisäänrakennettuja optisia suodattimia. Valonsäde 12 osuu kiteeseen 4 alle 90° tulokulmassa ja kaltevaksi hiottuun pintaan 14 nähden ja kokonaisheijastuu pintojen A ja B välillä sopivan monta kertaa ja poistuu viimeisen heijastumisen jälkeen kiteestä alle 90° kulmassa toisen, kaltevaksi hiotun pinnan 15 kautta signaalinkäsittely-yksikköön 16, joka voi olla esimerkiksi mikrotietokone. Koska ainoastaan kiteen toinen sivu B on kosketuksessa mitattavan väliaineen kanssa, voi kiteen toinen, vastakkaisella puolella oleva sivu A olla tarkoituksenmukaisesti päällystetty heijastavalla aineella, jotta estettäisiin häiritsevä absorptio A-sivulla. Signaalinkäsittely-yksiköstä 16 on yhteys osoittimeen 17, jotta mittaustulos voidaan lukea. Signaalinkäsittely-yksikkö 16 voi olla edelleen kytketty tietokoneeseen 18 (computer), joka yhdistää signaalin muiden tietokoneeseen tulevien tietojen kanssa varsinaisen prosessin ohjaamista varten. Mainittu pyörivä kiekko 13 on johdon 19 kautta yhteydessä signaalinkäsittely-yksikköön 16. Kuviossa on myös esitetty kaaviollisesti, kuinka kide 4 voidaan kiinnittää telineeseen 5, jolloin voidaan huomata, että tässä tapauksessa kiteen tasohiotut yläsivu A ja alasivu B ovat yhdensuuntaisia johtimessa virtaavan väliaineen pääasiallisen virtaussuunnan 2 kanssa. Johdin 1 on esitetty putkena, mutta se voi periaatteessa olla mikä tahansa prosessi’-' astia, jonka sisällä väliaine 2 virtaa. Väliaine 2 voi olla prosessi-neste tai nesteen ja kuitumateriaalin suspensio.In Fig. 1, reference numeral 1 denotes a conductor in which a medium flows, for example a cooking solution, the effective alkali content of which is to be determined. The medium is indicated by arrow 2. An opening or "window" 3 is made in the conductor wall 6, to which an ATR crystal 4 of a material suitable for measurement is attached in a stand 5, which is screwed to the wall, for example, so that liquid cannot leak out. subpage B is planar and parallel.The light beam 12 is emitted from the infrared (IR) source 10 and is directed towards the crystal 4. Before entering the crystal, the beam passes a rotating disk 13 with two built-in optical filters. and relative to the inclined ground 14 and totally reflected between surfaces A and B a suitable number of times and after the last reflection exits the crystal at an angle of less than 90 ° through the second inclined surface 15 to a signal processing unit 16, which may be a microcomputer. is in contact with the medium to be measured, the other on the opposite side of the crystal may a side A should be suitably coated with a reflective material to prevent interfering absorption on side A. The signal processing unit 16 is connected to a pointer 17 so that the measurement result can be read. The signal processing unit 16 may be further connected to a computer 18, which combines the signal with other information entering the computer to control the actual process. Said rotating disk 13 communicates via a line 19 with a signal processing unit 16. The figure also shows schematically how the crystal 4 can be attached to the stand 5, in which case it can be seen that in this case the planar ground side A and side side B are parallel to the main flow direction 2. with. The conductor 1 is shown as a tube, but it can in principle be any process'- 'vessel within which the medium 2 flows. Medium 2 can be a process liquid or a suspension of liquid and fibrous material.
Kuviossa 2 on periaatteessa esitetty sama kide 4 telineessä 5, joka on hieman erilainen kuin kuvion 1 teline, jolloin kide muodostaa kulman a pääasiallisen virtaussuunnan 2 kanssa.Fig. 2 shows in principle the same crystal 4 in a stand 5, which is slightly different from the stand of Fig. 1, whereby the crystal forms an angle α with the main flow direction 2.
Kuviossa 3 on esitetty periaatteessa kuinka kide 4 voidaan asentaa putkimutkaan, jonka säde on R. Tässä tapauksessa voi kide 4, kuten kuviossa on esitetty, olla asennettu niin, että sen tasohiotut pinnat t 62358 A ja B ovat yhdensuuntaisia putkimutkan säteen R kuvaaman käyrän tangentin kanssa. Kiteen 4 tasopinnat muodostavat siten kulman u ennen putkimutkaa olevan suoran putken 8 virtaussuunnan 7 kanssa.Fig. 3 shows in principle how the crystal 4 can be mounted on a pipe bend of radius R. In this case, the crystal 4, as shown in the figure, can be mounted so that its planar surfaces t 62358 A and B are parallel to the tangent of the curve R . The planar surfaces of the crystal 4 thus form an angle u with the flow direction 7 of the straight tube 8 before the pipe bend.
Kun kide asennetaan kuvion 2 osoittamalla tavalla kulmaan virtaus-suuntaan nähden, liikkeessä olevan väliaineen 2 kitka puhdistaa kiteen sivun B tehokkaammin. Kulma a voi olla tarkoituksenmukaisesti välillä 0 ja 10°. Kuviossa 3 voidaan samanlainen puhdistusvaikutus saavuttaa muuttamalla nopeuden suuntaa. Kulma a voi tässä tapauksessa olla selvästi suurempi kuin kuviossa 2. Edellä mainitun kiteen kitka-puhdistuksen lisäksi voidaan puhdistaminen suorittaa myös huuhtele-malla aika ajoin puhdistusliuoksella, joka johdetaan pienen sisään-työntyvän putken läpi.When the crystal is mounted at an angle to the flow direction as shown in Fig. 2, the friction of the moving medium 2 cleans the side B of the crystal more effectively. The angle α may suitably be between 0 and 10 °. In Fig. 3, a similar cleaning effect can be achieved by changing the direction of the speed. In this case, the angle α can be clearly larger than in Fig. 2. In addition to the friction cleaning of the above-mentioned crystal, the cleaning can also be performed by periodically rinsing with a cleaning solution which is passed through a small penetrating tube.
Seuraavassa kuvataan menetelmän toimintaperiaatetta laajemmin viitaten kaaviollisiin kuvioihin 1-3. Menetelmä perustuu siihen, että valon absorptio mitataan suoraan liuoksessa tai suspensiossa astiassa tai johtimessa, jonka seinämään on upotettu optinen materiaali. Valolähteestä lähetetään valoa sillä infrapunaisella aallonpituusalueella, jossa on eri aineille tunnusomaisia absorptiopiikkejä. Kun mittaus-väliaineena käytetään alkalista keittoliuosta, valitaan spektrin absorptioalue, joka on tunnusomainen OH**: lie. Valittu alue vastaa OH--—H2*3 systeemin luonteenomaista vetysidosabsorptiota. Valonsäde 12 on suunnattu kohti kidettä 4 ja se osuu tähän 90° tulokulmalla sivupintaan nähden ja sopivassa kulmassa kiteen kahteen tasossa olevaan ja yhdensuuntaiseen pintaan A ja B niin, että saadaan aikaan kokonaisheijastuminen. Valonsäde voidaan kiteen sisällä kokonaishei-jastaa yhden kerran tai useitta kertoja ennenkuin se lopulta poistuu kiteestä toisen sivupinnan läpi alle 90° kulmassa tähän nähden, jolloin valonsäde on suunnattu kohti signaalinkäsittely-yksikköä 16. Kun valonsäde kulkee kiteen läpi, osa energiasta häviää, koska väliaine 2, joka johtimessa 1 virtaa kiteen ohi lähelle sitä, absorboi osan energiasta jokaisella heijastuskerralla. Heijastuminen ei ole sen vuoksi itse asiassa täydellistä vaan vaimentunutta, "attenuated". Periaatteessa juuri tämä vaimeneminen eli absorboituminen ilmoittaa efektiivisen alkalin pitoisuuden liuoksessa. Saadut mittaustulokset on esitetty jäljempänä esimerkissä.The principle of operation of the method will now be described in more detail with reference to the schematic figures 1-3. The method is based on measuring the absorption of light directly in solution or suspension in a vessel or conductor with an optical material embedded in the wall. Light is emitted from the light source in the infrared wavelength range with absorption peaks characteristic of different substances. When an alkaline broth is used as the measuring medium, the absorption range of the spectrum characteristic of OH ** is selected. The selected region corresponds to the characteristic hydrogen bond absorption of the OH --— H2 * 3 system. The light beam 12 is directed towards the crystal 4 and strikes this at an angle of incidence of 90 ° with respect to the side surface and at a suitable angle to the two planar and parallel surfaces A and B of the crystal so as to provide total reflection. The light beam can be totally reflected inside the crystal once or several times before it finally exits the crystal through the second side surface at an angle of less than 90 °, the light beam being directed towards the signal processing unit 16. As the light beam passes through the crystal, some energy is lost , which in the conductor 1 flows past the crystal close to it, absorbs some of the energy with each reflection. The reflection is therefore not, in fact, perfect but attenuated, "attenuated." In principle, it is this attenuation, i.e. the absorption, that indicates the effective alkali concentration in the solution. The measurement results obtained are shown in the example below.
Riippuen mm. kiteen tyypistä, aallonpituusalueesta, tulokulmasta ja mitattavasta väliaineesta voidaan kokonaisheijastumisten lukumäärää kiteestä ja siten absorption kokonaismäärää säätää niin, että 1 62358 päästään sopivalla mittausalueelle. Keksinnön selittämiseksi on tarpeetonta lähemmin perehtyä niihin teoreettisiin perusteisiin, joiden ayulla liuoksen komponentit voidaan kvantitatiivisesti määrittää. Koska alkalisten keittoliuosten koostumus on monimutkainen, voi olla erittäin vaikea teoreettisesti määrittää, kuinka tehokkaasti jokainen OH--ryhmä absorboi tietyn aallonpituista valoa. Kun käytetyn kiteen taitekerroin tunnetaan, voidaan tehdä arviolaskelmia, mutta kun keittonesteen täsmällinen taitekerroin on tuntematon ja koska neste käytännössä sisältää suolaa ja muita aineita, joilla on vaikutusta, on suositeltavaa kokeellisesti määrittää sopivat aallonpituudet, tulokulmat jne. Lisäksi vaikutusta on tietyssä määrin paineella ja lämpötilalla, jotka todellisuudessa voivat olla suhteellisen korkeita, noin 10 - 25 bar ja‘80 - 180°. Suhteellisen vakiona pysyvissä käyttöolosuhteissa, kuten asianlaita on jatkuvatoimisessa keittimessä, voidaan nämä muuttujat kuitenkin kalibroimalla poistaa.Depending on e.g. depending on the type of crystal, the wavelength range, the angle of incidence and the medium to be measured, the total number of reflections from the crystal and thus the total amount of absorption can be adjusted so that 1 62358 reaches a suitable measuring range. In order to explain the invention, it is unnecessary to become more familiar with the theoretical basis by which the components of the solution can be quantified. Due to the complex composition of alkaline cooking solutions, it can be very difficult to determine theoretically how efficiently each OH group absorbs light of a given wavelength. When the refractive index of the crystal used is known, estimates can be made, but when the exact refractive index of the cooking liquid is unknown and since the liquid practically contains salt and other substances having an effect, it is advisable to experimentally determine suitable wavelengths, angles of incidence, etc. which may in fact be relatively high, about 10 to 25 bar and 80 to 180 °. However, under relatively constant operating conditions, such as in a continuous cooker, these variables can be eliminated by calibration.
Todellinen alkalinen keittoliuos sisältää esimerkiksi NaOH, Na2S ja myös ^£00^ Jopa teoreettisestikin voi olla vaikeasti määritettävissä, mikä vaikutus näillä aineilla on toisiinsa interferenssin kautta, mutta kokeilemalla, kuten seuraavassa on esitetty, on havaittu erittäin hyvä korrelaatio IR-absorption avulla määritetyn efektiivisen alkalin ja sen efektiivisen alkalin välillä, joka on määritetty huolellisilla analyyseillä laboratoriossa, muutettaessa kolmen mainitun aineen pitoisuuksia. Tällöin on sopivimmaksi havaittu valo, jonka aallonpituus on 3,5 - 4,0 /m. Kuviossa 1 esitetyn pyörivän kiekon 13, jossa on kaksi sisäänrakennettua optista suodatinta, tarkoituksena on vuorotellen päästää läpi valoa kahdella aallonpituudella, jotta voitaisiin saada käkfei absorptioarvoa, joiden erotuksella tai osamäärällä voidaan paremmin kuvata efektiivistä alkalia. Toisaalta voidaan kiekko 13 jättää pois käyttämällä säädettävää laseria tai monokromaattoria. Edelleen on mahdollista käyttää "paral-leelipolarisoitua" valoa, jotta saataisiin suurempi herkkyys. Paral-leelipolarisoitu valo on valoa, jonka E-vektori on tulotasossa. Valo voidaan edelleen moduloida tiettyyn taajuuteen "taustasäteilystä" aiheutuvien häiriöiden poistamiseksi. Kiteen erottamiseksi muusta valosta voidaan valo kiteeseen tai kiteestä johtaa myös kuituoptiikan avulla.The actual alkaline broth contains, for example, NaOH, Na 2 S and also, even in theory, it may be difficult to determine the effect of these substances on each other through interference, but experimentation as shown below has shown a very good correlation with the effective alkali determined by IR absorption. and between its effective alkali, determined by careful laboratory analyzes, by varying the concentrations of the three substances. In this case, light with a wavelength of 3.5 to 4.0 / m has been found to be most suitable. The purpose of the rotating disk 13 shown in Fig. 1, which has two built-in optical filters, is to alternately transmit light at two wavelengths in order to obtain a cuclear absorption value, the difference or quotient of which can be used to better describe the effective alkali. On the other hand, the disc 13 can be omitted by using an adjustable laser or a monochromator. It is still possible to use "Paral-alkaline polarized" light to obtain higher sensitivity. Paral-alkaline polarized light is light whose E-vector is in the input plane. The light can be further modulated to a certain frequency to eliminate interference from "background radiation". In order to distinguish the crystal from other light, light can also be conducted to or from the crystal by means of fiber optics.
8 623588 62358
EsimerkkiExample
Normaalissa käytössä olevasta Kamyr-keittimestä poistetulla lipeällä suoritettiin useita koesarjoja laboratoriossa, jossa oli tarpeellinen koelaite, joka oli varustettu ATR-laitteella ja piidioksidiprismalla. Lipeän kanssa sekoitettiin eri määrät NaOH, Na2S ja NajCO^. Pääkysymys oli nähdä, muuttuiko absorbanssi, kun efektiivisen alkalin pitoisuus pidettiin vakiona, mutta NaOH/Na2S-suhdetta muutettiin. Vertailun vuoksi analysoitiin kaikki näytteet tavanomaisilla titraus-menetelmillä. Kokeet osoittivat, että piidioksidiprisma ei sovellu käytettäväksi pitkään aikaan kosketuksessa lipeiden kanssa, koska tietyn koeajan jälkeen käytetty prisma jonkin verran himmentyi.The lye removed from the Kamyr digester in normal use was subjected to several sets of experiments in a laboratory equipped with the necessary test apparatus equipped with an ATR apparatus and a silica prism. Different amounts of NaOH, Na 2 S and Na 2 CO 3 were mixed with the liquor. The main question was to see if the absorbance changed when the effective alkali concentration was kept constant but the NaOH / Na 2 S ratio was changed. For comparison, all samples were analyzed by standard titration methods. The experiments showed that the silica prism is not suitable for long-term contact with lipids because the prism used after some test period became somewhat dimmed.
Senvuoksi on mieluummin käytettävä muita kuvattuja materiaaleja. Koesarja, joka on esitetty kaaviossa 1, esittää aallonpituuksien 3,65 pm ja 3,95 pm välistä absorbanssieroa efektiivisen alkalin funktiona.Therefore, it is preferable to use other described materials. The series of experiments shown in Scheme 1 shows the difference in absorbance between 3.65 and 3.95 as a function of effective alkali.
Kokeellisesti on voitu lisäksi osoittaa, että kun NaOH- ja Na2S-pitoisuudet pidetään vakiona ja muutetaan Na2C03, että absorptioero aalldmpituuksilla 3,65 pm ja 3,95 pm muodostaa lähes suoraviivaisen funktion Na2C03~pitoisuuden kanssa. Näillä aallonpituuksilla on absorbanssi suhteellisen tunteeton lipeän Na2C03-pitoisuuksien vaihteluille.It has further been shown experimentally that when the NaOH and Na 2 S concentrations are kept constant and Na 2 CO 3 is changed, the difference in absorption at 3.65 and 3.95 μm forms an almost linear function with the Na 2 CO 3 concentration. At these wavelengths, the absorbance is relatively insensitive to variations in lye Na 2 CO 3 concentrations.
Edellä olevasta kuvauksesta on siten selvää, että menetelmää voidaan käyttää suoraan prosessilaitteessa ja saada näin koko ajan tietoja efektiivisen alkalin pitoisuudesta aikalisissä prosessinesteissä. Edelleen on huomattava, että menetelmän suuri etu on, että prosessista ei tarvitse ottaa näytettä mittausta ja analyysiä varten. Näytteen ottaminen johtaa lähes aina suhteellisen puhtaiden näytejohtimien ja muiden laitteiden likaantumiseen ja sitä paitsi usein näytteen kulumisen tai ainakin muuttumiseen, jos esimerkiksi itse mittausta varten on lisättävä kemikaaleja. Toiminnan pysäyttämistä puhdistusta varten ei sen vuoksi tarvitse tehdä käytettäessä oheista menetelmää. Samoin analyysikemikaalien käyttökustannukset jäävät kokonaan pois.It is thus clear from the above description that the method can be used directly in the process equipment and thus obtain information on the concentration of effective alkali in the temporal process fluids at all times. It should further be noted that the great advantage of the method is that there is no need to sample the process for measurement and analysis. Sampling almost always results in fouling of relatively clean sample leads and other equipment and, moreover, often in the wear or at least change of the sample if, for example, chemicals need to be added for the measurement itself. It is therefore not necessary to stop the operation for cleaning using the method below. Likewise, the cost of using analytical chemicals is completely eliminated.
Käytännössä voi olla toivottavaa, että useisiin strategisesti valittuihin kohtiin, putkiin tai astioihin, laitetaan efektiivisen alkalin mittauspisteet. Suhteellisen yksinkertaisin toimenpitein voidaan tällöin halutuissa mittauskohteissa laittaa sopiva kide laitteen seinään ja signaalit johtaa yhteiseen signaaliin vastaanotto- 9 62358 yksikköön.In practice, it may be desirable to place effective alkali measuring points at a number of strategically selected locations, pipes or vessels. With relatively simple measures, a suitable crystal can then be placed on the wall of the device at the desired measuring points and the signals can be led to a common signal in the receiving unit.
Menetelmää voidaan luonnollisesti seuraavien patenttivaatimusten puitteissa soveltaa muihinkin astioihin tai putkiin kuin periaatteessa keittimeen kuuluviin. Menetelmää voidaan esimerkiksi käyttää kyllästysastiassa, jossa alkalinen kyllästysneste on vaikuttava prosessineste.The method can, of course, be applied to vessels or pipes other than those belonging in principle to the digester within the scope of the following claims. For example, the method can be used in a impregnation vessel in which an alkaline impregnation liquid is an effective process liquid.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE7700090A SE408488B (en) | 1977-01-05 | 1977-01-05 | PROCEED TO DETERMINE THE CONCENTRATION OF PROCESS WATER IN THE ALKALIC DISTRIBUTION OF FIBER-CONTAINING MATERIAL |
| SE7700090 | 1977-01-05 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI780009A FI780009A (en) | 1978-07-06 |
| FI62358B FI62358B (en) | 1982-08-31 |
| FI62358C true FI62358C (en) | 1982-12-10 |
Family
ID=20330117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI780009A FI62358C (en) | 1977-01-05 | 1978-01-03 | FOERFARANDE FOER KONTINUERLIG MAETNING AV EFFEKTIVT ALKALI I ALKALISKA KOKPROCESSER |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS53111103A (en) |
| BR (1) | BR7800051A (en) |
| FI (1) | FI62358C (en) |
| SE (1) | SE408488B (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4718979A (en) * | 1983-10-18 | 1988-01-12 | Oy Advanced Forest Automation Ab | Method for rapid determination of the contents of lignin, monosaccharides and organic acids in the process solutions of sulfite pulping |
-
1977
- 1977-01-05 SE SE7700090A patent/SE408488B/en unknown
-
1978
- 1978-01-03 FI FI780009A patent/FI62358C/en not_active IP Right Cessation
- 1978-01-04 BR BR7800051A patent/BR7800051A/en unknown
- 1978-01-05 JP JP4878A patent/JPS53111103A/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BR7800051A (en) | 1978-08-15 |
| JPS53111103A (en) | 1978-09-28 |
| FI62358B (en) | 1982-08-31 |
| SE7700090L (en) | 1978-07-06 |
| FI780009A (en) | 1978-07-06 |
| SE408488B (en) | 1979-06-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5616214A (en) | Determination of sodium sulfide and sulfidity in green liquors and smelt solutions | |
| US5486915A (en) | On-line measurement of lignin in wood pulp by color shift of fluorescence | |
| US5364502A (en) | Control of recovery boiler operation by IR spectroscopy | |
| CA2078183A1 (en) | Fluorescence analyzer for lignin | |
| FI62358C (en) | FOERFARANDE FOER KONTINUERLIG MAETNING AV EFFEKTIVT ALKALI I ALKALISKA KOKPROCESSER | |
| CA2392292C (en) | Determination of kappa number in chemical pulps by raman spectrometry | |
| EP1031023B1 (en) | Determination of anionic species concentration by near infrared spectroscopy | |
| US10054539B2 (en) | Method for determining a property of a heterogeneous medium | |
| US7390669B2 (en) | Simultaneous and rapid determination of multiple component concentrations in a Kraft liquor process stream | |
| US6339222B1 (en) | Determination of ionic species concentration by near infrared spectroscopy | |
| US20020053640A1 (en) | Determination of ionic species concentration by near infrared spectroscopy | |
| US4895618A (en) | Method of controlling alkaline pulping process | |
| CA2271221C (en) | Determination of ionic species concentration by near infrared spectroscopy | |
| US4718979A (en) | Method for rapid determination of the contents of lignin, monosaccharides and organic acids in the process solutions of sulfite pulping | |
| CA1268605A (en) | Method of controlling alkaline pulping by means of a rapid analyzer measuring organic and inorganic cooking liquor components | |
| CA2305201C (en) | Determination of anionic species concentration by near infrared spectroscopy | |
| Chai et al. | Rapid determination of total dissolved solids in black liquors by ATR-UV/Vis spectroscopy | |
| LIQUORS | LeClerc et a1. | |
| Bentley | An optical approach to the measurement of the lignin content of Kraft pulps part A: Using ultraviolet measurements |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM | Patent lapsed |
Owner name: KAMYR AKTIEBOLAG |