KR100776455B1 - 제지공정을 감시하는 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액체 혼합물을 감시하는 방법 및 상기 방법을 수행하는 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 액체 혼합물을 감시하기 위해 시스템을 사용하는 것에 관한 것이다. 액체 혼합물을 감시하는 방법은, 분리장치에 액체 혼합물을 가압 및 공급하고, 상기 분리장치(16)가 디스크 사이의 하나이상의 공간(6a)을 한정하는 둘이상의 회전가능한 디스크(6)과 디스크(6)의 주위(4)로부터 액체 혼합물의 밀집 부분을 추출하는 수단을 포함한다.

상기 디스크(6)는 상기 하나이상(6a)의 공간에 유체가 통하도록 하는 하나이상의 구경(8, 8a, 8b, 8c)내에 한정되는 회전가능한 축(7)에 배치되고, 상기 하나이상의 구경(8, 8a, 8b, 8c)이 액체 혼합물의 가벼운 부분을 제거하기 위한 하나이상의 배출구(10)를 가지고; 둘 이상의 회전가능한 디스크(7)를 회전함으로써 상기 하나이상의 공간(6a)에서 원심력이 공급되고 가압되는 액체 혼합물에 작용하도록 하여 액체 혼합물의 가벼운 부분을 배출하기 위해 이를 상기 하나이상의 구경(8, 8a, 8b, 8c)으로 가압하고 상기 액체혼합물의 밀집부분이 이를 배출하기위해 디스크(6)의 주위(4)로 가압되고; 하나이상의 구성요소를 특성화하기 위해 분석기로 가벼운 부분을 추출하도록 안내한다.

액체 혼합물, 원심분리

Description

제지공정을 감시하는 방법 및 시스템{METHOD OF MONITORING A PAPERMAKING PROCESS AND SYSTEM}

본 발명은 감시 시스템에 관한 것으로, 액체 혼합물 또는 감시 시스템에 의해 상기 혼합물내에 하나이상의 구성요소를 특성화하는 방법 또는 다양한 적용을 위한 상기 방법의 사용에 관한 것이다.

원심분리 및 여과와 같은 분리 방법은 오랫동안 사용된 바 있다. 원심분리는 종종 처리 또는 사용전에 액체-고체 혼합물로부터 원하지 않는 입자를 제거하거나 액체-고체 혼합물을 농축하거나 액체로부터 불필요한 입자를 제거하기 위한 적절한 방법이다. 여과 역시 불필요한 환경 문제 또는 화재 위험을 피하기 위해 수행될 수 있다.

미국특허 제 3,152,078호는 특히 원유로부터 물 또는 모래를 제거하는 분리단계를 위한 고정벽(stationary-walled) 원심분리기를 공개하고 있다. 상기 원심분리기는 높은 볼륨 처리량과 이에따른 짧은 보유 시간을 제공한다. 그러나, 미국 제3,152,078호는 샘플이 이후의 분석동안 추출되는 제작 과정을 감시하는 것에 대해서는 서술하지 않고 있다.

여과는 특히 종이로부터 목질과 충전 물질을 분리하는데 사용된다. 그러나, 유사한 입자 크기로 인해 콜로이드 구성요소로부터 충전 물질과 목질을 분리할 수 가 없었다.

게다가, 콜로이드 구성요소는 필터상에 형성되는 섬유 매트(케이크)내에 수용되는 경향이 있는 것으로 나타났다. 여과 장치는 또한 잘 오염되어, 규칙적인 청소를 필요로 한다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 결점을 피하는 한편, 액체 혼합물내의 하나이상의 구성요소를 감시하거나 펄프 서스펜션 또는 이와 유사한 것을 포함하는 탱크, 제조 공정으로부터 추출된 공정 스트림일 수 있는 액체 혼합물을 감시하는 편리하고 저렴한 시스템을 제공하기 위한 것이다. 특히, 본 발명은 제지 공정과 같은 제조 공정을 감시하기 위한 시스템을 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 특성화 및 측정이 그렇지 않았다면 측정의 정확성을 저해할 수 있는 분리된 간섭 물질이 실제로 없을 때 정확하게 수행될 수 있는 작업 샘플을 제공하는 것을 포함한다. 본 발명은 또한 제작 과정, 특히 제지 과정을 적절하게 진행하는 방법을 포함한다.

본 발명은 액체 혼합물을 감시하는 방법 또는 상기 디스크들 사이에 하나이상의 공간을 한정하는 두 회전가능한 디스크를 포함하는 분리장치에 유체 액체 혼합물을 가압하고 공급하는 것을 포함하는 하나이상의 구성요소 및 디스크들의 주위로부터 액체 혼합물의 밀집부분을 추출하는 수단에 관한 것이다. 상기 디스크는 공간으로 유체가 통하는 하나이상의 구경 또는 공간에서 그 내부에 한정된 회전 축에 배치된다. 상기 구경은 액체 유체의 혼합물의 가벼운 부분을 제거하기 위한 하나이상의 배출구를 가진다. 가압된 액체 혼합물은 회전하는 디스크에 의해 공간내의 원심력에 따라 장치 또는 공간에 공급되어 액체 혼합물의 가벼운 부분을 제거하기 위해 구경으로 가압되고 액체 혼합물의 밀집 부분은 이를 제거하기 위해 디스크이 주위로 가압되어 내부에 포함된 하나이상의 구성요소 또는 가벼운 부분을 특성화하도록 분석기로 추출되는 가벼운 부분을 안내한다.

본 발명은 또한 상기 디스크들 사이에 하나이상의 공간을 한정하는 둘이상의 회전가능한 디스크를 포함하는 분리장치, 상기 분리장치에 액체 혼합물을 공급하고 가압하기 위한 수단, 상기 디스크의 주위로부터 엑체 혼합물의 밀집 부분을 추출하는 수단다음을 포함하는 감시 시스템에 관한 것으로, 상기 디스크는 상기 하나이상의 공간과 유체가 흐를 수 있도록 통하는 하나이상의 구경에서 그 내부에 한정되는 회전가능한 축에 배치되고, 상기 하나이상의 구경은 엑체 혼합물의 가벼운 부분을 제거하기 위해 하나이상의 배출구를 가진다.

상기 시스템은 또한 상기 시스템은 내부에 하나이상의 구성요소 또는 상기 가벼운 부분을 특성화하기 위해 배출구로부터 분석기로 가벼운 부분을 안내하는 상기 분리 장치에 연결된 분석기를 더 포함한다.

가벼운 부분의 특성 또는 분석된 엑체 혼합물을 내부에 만드는 구성요소는 예를들어 입자 크기, 전하(표면 전하) 입자 크기 분배, 특정 구성요소의 농도, PH 또는 전하 또는 다른 부분의 매개변수와 같은 특성의 결정을 포함할 수 있다. 회전가능한 디스크가 배치된 회전가능한 축은 예를 들어 모터와 같은 수단으로 구동될 수 있다.

용어 "구경"은 그것이 위치하는 축의 내부를 따라 유체를 유도할 수 있는 어떤 홀, 공동 또는 채널을 포함한다.

용어 "액체 혼합물" 또는 "유체"는 고체, 콜로이드, 공기와 같이 용해 또는 비말동반된 기체를 포함할 수 있는 용액, 예를들어 콜로이드 용액, 액체 혼합물, 예를들어 슬러지 또는 펌프가능 침전물, 에멀전, 거품, 펌프가능 겔상 물질, 틱소트로피 물질(휘저으면 유체이나 정지상태에서는 젤형상) 및 이들의 혼합물과 같은 흐르거나 펌프가능한 액체 물질을 포함한다.

예를 들어, 액체-고체 혼합물이 농축공급될 수 있는 액체 혼합물의 밀집 부분은 회전가능 디스크의 주위에 달성되고, 다른 분할을 위해 분리 장치로 재순환되는 것이 바람직하다.

분할되는 유체는 디스크 사이의 공간에 도착할 때 전단력을 통해 원심력을 받는다. 상기 힘은 디스크 사이에서 증가된다. 전단력은 디스크의 주위를 향해 유체를 차례로 누르는 원심력을 발생하는 회전 흐름 영역이 나타나도록 하는 회전 디스크의 표면에서 발생한다.

만일 디스크 사이에 있는 유체의 경계층이 빠르게 형성되면, 디스크 사이의 유체의 각속도는 거의 회전 디스크의 각속도가 된다. 회전 흐름 영역에 대해, 원심력이 발생한다. 유체 요소(Fc)에 작용하는 원심력은 회전 디스크의 각속도(a)의 제곱과 반경(r)의 곱에 비례하며, Fc∝rω2으로 표현될 수 있다.

디스크 사이의 유체에서 생성된 힘의 원심력 영역은 유체의 가벼운 부분이 주위로부터 상기 배출구로 가압되고 이들로부터 추출될 수 있도록 극복되어야 하는 구경의 배출구로 각 디스크를 가로질러 방사상 압력 강하(△P)를 형성한다.

따라서, 통상 주위 압력과 같고 여기서 이른바 Pbulk로 불리는, 장치에 공급된 유체의 압력(도 2의 참조번호 11 참조)은 회전디스크 및 구경의 배출구를 가로질러 발생하는 방사상 압력 강하(△P)보다는 커야한다. 즉, Pbulk〉△P, 여기서 △P는 Pperimeter-Pbore outlet 이고 Pperimeter(도 2의 참조번호 4 참조)와 Pbore outlet(도 2의 참조번호 10 참조)는 각각 주위와 구경 배출구에서의 유체압력이다.

Pbulk가 약 1 μPa에서 약 10 MPa까지, 특히 약 1 Pa부터 약 10 MPa까지인 것이 바람직하고 더욱 바람직하게는 Pbulk〉△P를 조건으로 약 1 kPa부터 약 0.5 MPa까지인 것이 바람직하다. Pbulk의 선택은 특히 디스크 직경과 회전 디스크의 각속도 등의 함수로 발생된 △P인 분리되는 액체 혼합물 형태와 같은 복수의 매개변수를 기초로한다. Pbulk의 크기는 분할되는 샘플의 지연시간에 영향을 미친다. 만일 Pbulk가 너무 높으면, 장치의 지연 시간은 바람직한 분할이 수행될 수 없을 정도로 짧게된다. 만일 Pbulk가 너무 높으면 분할이 손상되어 을 초래하면서 높은 쿵 하는 소리가 있으면 공동화가 발생할 수 있다. 이와 반대로, 만일 △P보다는 크나 너무 낮은 Pbulk가 적용되면, 지연 시간은 바람직하지 못하게 길게 되고 작은 부분만이 수집된다. 그러나, Pbulk는 더 높은 Pbulk에서 붕괴되기 쉬운 민감한 구성요소를 포함하는 엑체 혼합물을 분할하기 위해 △P보다 약간 더 높게 선택되는 것이 바람직하다. 생성 영역을 통하여 힘이 가해짐으로써 연속적인 원심 분리가 달성될 수 있다.

디스크가 회전하는 동안 구경의 배출구를 통하여 유체가 흐르도록 하기 위하여 디스크 주위 또는 내부의 엑체 혼합물이 공급되고 가압될 수 있도록 하는 수단이 제공되는 것이 바람직하다. 상기 수단은 분리 장치의 주위 또는 하우징 밖에서 외부적으로, 즉 회전 축 또는 다른 수단을 구동하는 모터에 의해 구동되도록 배치된 분리장치의 결합된 부분일 수 있는 분리 부분일 수 있다. 액체 혼합물을 공급하고, 가압하기 위한 바람직한 수단은 바람직하게는 분리장치에 연결된 공급라인을 따라 외부로 배치되는 원심펌프 또는 모노펌프와 같은 펌프를 포함한다.

한 실시예에 따르면, 압력은 장치를 탱크 또는 이와 같이 요구되는 Pbulk가 탱크내의 정적 유체 압력으로부터 얻어지는 대형탱크 내에 위치됨으로써 적용될 수 있다. 또 다른 수단은 분리 장치를 파이프 또는 다른 어느 적당한 가압 조절 구조내에 배치하는 것을 포함할 수 있다. 유체에 적용된 압력은 유체의 밀집부분을 위한 배출구의 하류에 배치될 수 있는 밸브로 제어될 수 있다. 분리 장치는 적절한 하우징에 의해 열리거나, 닫힐 수 있다.

그러나, 만일 예를들어 볼(bowl)과 같은 하우징이 이용되면, 상기 하우징은 움직이지 않고, 물질 자체가 원심력을 받지 않는 것이 바람직하다. 한 실시예에 따르면, 분리 장치는 회전 디스크 내의 난류 또는 흐름형태의 붕괴가 최소화되는 위치에 배치되는 예를들어 농축된 유체 부분과 같은 밀집 유체를 위한 인입 유체 공급수단과 배출구를 포함하는 주위 하우징을 가진다.

하나이상의 배출구가 밀집 유체의 부분의 효율적인 추출을 위해 디스크의 각 쌍의 주위에 형성된다. 장치가 열릴 경우, 디스크의 주위는 그 외부 경계를 한정한다. 상기 실시예에서, 디스크의 열린 주위부분은 유체의 밀집 부분을 추출하기 위한 수단으로 기능한다.

분리 장치는 원심분리기, 특히 유체가 그 구성 요소의 명백한 중량이 구성 요소가 상대적인 밀도를 기초로 중력에 따른 분리와 유사한 층으로 농축되는 경향이 있는 지점까지 증가하는 시간 단위 당 회전수로 축에 대해 유체가 회전할 수 있는 연속적인 원심분리기인 것이 바람직하다.

디스크의 각 한 쌍 사이에서, 유체가 구경의 배출구에서 추출되도록 하는 수단이 제공되는 것이 바람직하다. 유체의 가벼운 부분은 축에서 디스크와 구경사이의 공간 사이에서 유체의 통할 수 있도록 하는 하나이상의 구멍을 통해 인근 디스크 지점사이의 공간으로부터 추출되는 것이 바람직하다.

그러나, 한 실시예에 따르면, 구멍은 또한 디스크에서 공동을 통하여 축의 구경으로 유체가 통할 수 있도록 하는 디스크내에 형성될 수 있다. 상기 구멍은 디스크에서 이로부터 추출하기 위해 디스크내 공동을 통하여 구경을 향해 유체를 유도하도록 축으로부터의 다른 거리에 있는 디스크 내에 형성될 수 있다.

약 0.0000001-25, 더욱 바람직하게는 0.000005-10으로 가장 바람직하게는 0.05-5%인 액체 혼합물의 부피가 예를들어 탱크, 공정 흐름 또는 이와 유사한 것과 같은 제조 공정으로부터 추출되어 감시 시스템으로 공급된다. 액체 혼합물은 통상 공정흐름상 제지 공정내 펄프 서스펜션에서 비롯될 수 있다.

바람직하게는 0.1-1.5, 더욱 바람직하게는 1-10, 가장 바람직하게는 1-5%인 감시시스템에 공급되는 흐름의 부피가 다른 선택적인 작업을 위해 분리 장치의 중앙 배출구로부터 추출되거나 분석기로 직접 안내된다. 상기 비율 즉 분리 장치로부터 추출되는 가벼운 부분의 흐름/부피로 분리장치에 100%가 공급되는 공정 흐름은 허용비율로 통상 알려진바 있다. 구경의 중앙 배출구으로부터 추출되지 않는 나머지 부분은 회전 디스크의 주위에서 감시 시스템으로부터 제거된다. 밀집부분을 포함하는 상기 부분은 분리 장치로 들어오는 공정 흐름이 추출되는 공정매체로 재순환되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 제작 공정은 감시 시스템로 인해 최소 범위로만 영향을 받는다.

분리 장치로부터 추출되는 샘플은 분석기에서 수행된 이후의 측정을 방해할 수 있는 물질의 양을 줄이도록 한다.

한 실시예에 따르면, 회전 디스크를 따른 다수의 분리 위치로부터 유체 샘플의 특정 밀집 부분을 얻기 위해 유체 부분이 계속 수집된다. 상기 각 부분은 후에 분석될 수 있거나, 다른 목적을 위해 이용될 수 있는 다른 밀도를 가진다.

한 실시예에 따르면, 서로 상호간에 유체가 교통하지 않는 둘이상의 분리 구경중 복수개가 회전축내에 형성된다.

각 구경은 축내의 구멍을 통하여 다른 직경의 인근 회전 디스크사이의 간격으로 유체 교통한다. 디스크 직경의 차이는 분리된 구경을 통해 추출될 수 있는 다른 밀도의 유체 부분의 분리를 위해 이루어진다. 비교적 밀집된 액체 혼합물 부분은 점점 더 커지는 디스크 직경들사이의 공간으로부터 더 가벼운 액체 혼합물이 추출되는 더 작은 직경의 디스크들 사이의 공간으로부터 추출된다. 따라서, 또한 상기 실시예는 특정 밀도 부분을 추출하기 위해 사용될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 일련의 각 후속하는 장치가 더작은 직경을 가지는 몇몇 분리 장치를 연결하기 위해 다른 밀도부분이 달성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 몇몇 분리장치를 일렬로 연결하여 다른 밀집부분을 달성할 수 있다. 여기서, 각각의 이어지는 장치내의 디스크의 회전속도는 선행하는 장치내의 디스크의 회전속도보다 낮다.

디스크 사이의 거리는 유체의 슬립에 대한 전단력의 균형을 위해 유체의 점성, 디스크의 회전 속도, 디스크의 직경, 샘플의 타입과 같은 것을 포함하는 주요한 작동상태에 최적화되어야 한다.

디스크는 병렬로 정렬되는 것이 바람직하다. 유체의 흐름 조건이 부정적으로 영향을 받지 않는 한 인근 디스크 사이의 거리가 변할 수 있다. 두 인접한 디스크 면사이의 각 β(도 1 참조)는 0-45°바람직하게는 0-15°더욱 바람직하게는 0-15°가장 바람직하게는 0-5°이다.

디스크와 축사이의 각 α는 30-120°, 바람직하게는 60-100°가장 바람직하게는 80-95°이다. 따라서, 상기 디스크는 예를들어 축에 원추형으로 배치될 수 있다.

한 실시예에 따르면, 디스크는 중심에 배치되고 진동을 최소화하도록 균형을 이룬다. 2-100, 더욱 바람직하게는 2-10개의 디스크가 축에 배치된다. 디스크의 수는 주로 적당한 재료 처리량을 얻도록 선택되고, 적용될 때마다 다를 수 있다. 디스크는 유체 샘플이 혼합되어 원심 분리 효과가 손상되는 난류가 발생하는 것을 피하기 위해 동일한 방향으로 회전하는 것이 바람직하다. 따라서, 층류(laminar flow) 상태는 분리가 잘 발생하도록 회전디스크내와 주위에 존재하는 것이 바람직하다. 만일 디스크가 너무 빨리 회전하면, 난류가 발생할 수 있다. 장치에 공급되는 유체의 흐름은 층류인 것이 바람직하다. 디스크의 회전 속도는 500-10000, 더욱 바람직하게는 1000-5000 rpm인 것이 바람직하다.

회전디스크는 평평하고 가능한 한 매끄러운 것이 바람직하다. 따라서, 디스크는 어떤 날카로운 변부도 가지지 않고 디스크의 모든 외부 변부는 둥근 것이 바람직하다. 또한 구경에서의 배출구는 매끄러운 것이 바람직하다.

예를들어 알루미늄, 스테인레스 강, 유리 및 폴리카보네이트, PTFE, PEEK 및 이들의 혼합물과 같은 플라스틱 등의 여러 가지 물질이 디스크를 만드는데 사용될 수 있다. 다른 적절한 물질은 예를들어 세라믹 및 이들의 혼합물과 같은 복합물을 포함한다.

한 실시예에 따르면, 광학 센서가 분리 효율과 입자 크기 분포를 측정하기 위해 배치될 수 있다. 이것은 유체 샘플의 밀도 분석을 계속 얻기 위해 회전 디스크를 가로질러 방사상으로 감시될 수 있다.

본 발명은 또한 오일-물 혼합물, 펄프 슬러리, 백수(white water) 및 폐수와 같은 공정수를 처리하는 대규모 산업 분리 유닛과 같은 분리를 위한 분리 장치의 사용에 관한 것이다; 생물학적 유체, 예를들어 플라즈마로부터 적혈구와 같은 생물학적 유체 및 다른 분석 샘플 검사 적용을 위한 작은 축소 시스템을 처리한다. 상기 분리 장치는 액체-고체 혼합물을 분별하기 위해 사용되는 것이 바람직하다.

상술한 장치는 특히 섬유, 충전물 및 종이 내에 있는 용해된 콜로이드 물질(DCS)사이의 비교적 큰 밀도 차로 인한 펄프와 종이 서스펜션의 분리를 위해 적합하다. 상기 방법은 예를들어 샘플, 구경의 배출구로부터 추출된 콜로이드 물질, 분석결과에 영향을 미치는 어떠한 여분의 섬유 및 충전재를 포함하지 않는 피치 또는 스티클(stickles)의 특성화를 가능하게 한다.

섬유 및 충전 물질이 제거될 수 있는 동안, 피치와 스티클은 구경으로부터 추출된다. 피치와 스티클은 제지 기계 가동에 유해하고 이에따라 정확하게 감시되어야만 한다. 혼탁도 및 총 유기 탄소(TOC)의 측정은 원심분리된 샘플에서 수행될 수 있다. 혼탁도 분석기가 산란되는 빛의 양을 측정하기 때문에, 현재 용해된 물질은 피치와 스티클의 측정에 영향을 주지 않는다. 그러나 TOC 분석기는 현재 용해된 물질에서 탄소 함유량을 포함하여 모든 물질의 탄소 함유량을 측정하므로, 스티클과 피치의 함유량을 결정하기 위해, 용해된 물질내의 탄소량이 결정될 수 있도록 원심분리된 샘플이 피치와 스티클을 제거하기 위해 더 여과되어야 한다. 이것은 약 0.1이하 바람직하게는 약 0.01m이하의 컷오프를 가지는 필터 막을 통하여 원심분리된 샘플을 여과함으로써 수행된다.

피치와 스티클의 양은 그 후 원심분리된 샘플에 존재하는 탄소의 총량으로부터 여과된 원심분리된 샘플에 있는 탄소의 양을 제함으로써 결정될 수 있다. 그러나, 얻어지는 원심분리된 샘플의 타입에 따라 어떠한 다른 분석 기술도 사용될 수 있다.

상기와 같은 기술은 특히, 분광 측광법 분석(UV, 라만, 가시 IR, NIR 및 형광을 포함), 적정(titration), 전기화학적 기술(pH, 전도성), 이온 선택 전극, 피치 방울 카운터 또는 샘플 특성화 방법(예를들어 비디오 카메라와 이미지 분석), 액체 크로마토그래피, 가스 크로마토그래피, 입자 크기 분석기((예를들어 낮은 앵글 레이저 광 산란) 또는 예를들어 여과, 증류, 액체-액체 추출 등과 같은 다른 온라인 샘플 검사를 포함한다. 그러나, 장치와 상기 분석 기술은 또한 유체의 어떤 부분을 분리 및 분석하기 위해 사용될 수 있다.

도 1a-d는 감시 시스템의 실시예이다.

도 2는 분리 장치로 유체가 흐르는 상태의 개략도.

도 3 및 4는 혼탁도와 농도 측정의 결과를 도시한다.

도 1a-d는 인접 디스크사이의 공간(6a)을 한정하고 하나이상의 구경(8, 8a-c)이 형성된 회전 축(7)에 배치되고 공간(6a)와 구경(8, 8a-c) 사이에서 유체가 통할 수 있도록 하는 구멍(9)을 포함하는 분리 장치(도시되지 않은 분석기와 다른 광학적 검사 장비)를 도시한다.

구경(8, 8a-c)은 장치(16)로 공급된 액체 혼합물의 가벼운 부분이 추출될 수 있는 배출구(10)를 포함한다. 도 1a는 디스크(6)가 축(7)에 대해 각을 이루는 디스크 배치를 도시한다. 도 1b는 축(7)에 수직인 디스크(6) 사이에서 평행한 배치를 도시한다. 도 1c는 형성된 경사진 디스크 면과 인접 디스크 면사이의 각도 β를 도시한다. 도 1d는 직경이 증가한 디스크(6)을 도시한다. 공간(6a)은 분리된 공간(6a)으로부터 분리된 밀도 부분을 추출하기 위해 분리된 구경(6a-c)으로 유체가 통과한다.

도 2는 분리장치(16)에 공급되는 가압된 액체 혼합물(3)을 얻기위해 가압되 는 펌프(2)에액체혼합물(1)을 공급하는 상태를 도시한다.

액체 혼합물(3)은 하우징(5)를 통하여 장치(16)로 공급되어 회전디스크(6)사이의 공간(6a)으로 가게된다. 디스크(6)가 축(7)에 대해 회전하도록 배치됨에 따라 원심영역의 힘은 이에대해 주위(11)로 밀집 부분을 이끄는 장치(16)내로 전개된다. 액체혼합물(3)의 가벼운 부분은 장치(16)의 중심으로 가압된다. 공간(6a)은 액체 혼합물(3)의 가벼운 부분이 배출구(10)를 통하여 배출되도록 구멍(9)를 통하여 구경(8)과 통하는 반면, 액체혼합물(3)의 밀집 부분은 지역(11)(도시되지 않음)에서 배출구를 통하여 주위로 배출될 수 있다. 액체혼합물(3)의 밀집 부분은 그 후 공급(1)과 재혼합되거나 다른 목적을 위해 사용된다. 압력 센서(12)는 일정한 압력이 장치(16)내에 유지되도록 제어한다. 외부 공기(15)로 가압된 밸브(13)와 조절기(14)는 분리 장치(16)내의 기존 압력을 조절하기 위해 제공된다.

본 발명에서 서술된 바와 동일한 것이 다양한 방법으로 변경될 수 있다는 것은 명백하다. 상기 변경은 본 발명의 요지와 범위를 벗어나지 않는 것으로 간주되며, 본 발명과 모든 상기 변경은 당업자에게 명백하며, 청구범위의 범위 내에 포함된다. 다음의 예시는 상술된 발명의 범위를 제한하지 않고 수행될 수 있는 방법을 더 설명한다.

예시 1

실험장치는 도 2에 도시된다. 현재의 시스템은 코팅된 미세한 종이를 생성하는 제지공장에서 온라인으로 평가된다. 샘플은 약 7 g/L의(토털 솔리드)농도에서 헤드박스로부터 연속적으로 얻어진다. 상기 실험의 목적은 2 작동 매개변수, 즉 디스크 사이의 회전속도(a)와 디스크사이의 거리가 지점(10)(도 2 참조)에서 얻어지는 원심분리된 샘플의 품질을 얼마나 가지는가를 조사하기 위한 것이다. 원심분리된 샘플의 "품질"를 감시하기 위해, 연속적인 인라인 혼탁도 측정계가 이용되고 지점 10에서 원심분리된 펄프 샘플의 혼탁도가 측정된다.

다음 일정한 매개변수가 이용된다:

디스크의 수 2

구경 직경 20cm

디스크 직경 20cm

폴리카보네이트가 경화된 디스크 물질 표면

펄프(벌크) 압력 cat 3.0 bar

펄프(벌크) 흐름율 cat 6.2 L/min

원심분리된 샘플 흐름율 200 mL/min(10%의 입구 흐름)

다음 매개변수가 변화되었다:

디스크(모터) 속도 500-3000 rpm

디스크 사이의 거리 15 mm, 20 mm 및 25 mm

실험 결과는 도 3에 나타난다.

각 측정 점에서, 장치는 약 15분 동안 진행되고 상기 시간을 초과하는 혼탁도 값이 얻어진다.- 모든 경우에서 혼탁도 측정계의 판독값은 안정적이다.(5%미만 의 가변성). 그러나 경과의 가변성은 측정할 수 없었던 제지-기계(펄프 퍼니시 상태)상의 변화에 기인한 것이라는 것을 주의해야 한다.

500 rpm - 3000 rpm 사이 및 이를 포함하는 모든 디스크 속도에서, 얻어지는 샘플의 부분(현미경으로 조사)의 어떤 것에서도 목질 섬유 또는 미세입자를 발견할 수 없었다. 혼탁도 값의 변화는 지점 10에서 얻어진 잔여 코팅의 분포 및 "스티클" 또는 :매크로 스티클"로 불리는 다른 물질과 관계가 있다. 상기 물질들이 물과 유사한 밀도를 가지고 반드시 콜로이드 안정상태를 요하지 않기 때문에 작동 매개변수는 상기 물질의 분포에 영향을 주는 것으로 관찰되었다. 원심분리(최고 3000 rpm, 30분)로 얻어지는 유사한 중력을 사용하는 실험실 원심분리를 포함하는 다른 조사는 "피치"와 같은 콜로이드 분산 물질의 배포를 초래하지는 않는 것으로 관찰된다.

예시 2

예시 1에 기술된 바와 같이 상기 시스템은 "피치"와 "스티클"과 같은 유해한 물질의 존재와 관련된 공정장애를 측정하기 위해 제지 공장에서 연속적(24 시간) 및 온라인으로 작동된다. "피치"와 "스티클" 함유물 내의 변화를 측정하기 위해 사용되는 장치는 원심분리된 샘플 배출구에서 원심분리된 후 직접 연결되는 예시 1에서 사용되는 것에 따라 인라인 혼탁도 측정계이다. 동일한 원심분리 상태는 예시 1과 같이 디스크사이의 25mm의 일정한 거리 및 일정한 2500 rpm의 디스크 속도가 이용된다.

24시간의 기간동안의 측정 데이터는 미세입자 및 충전물의 함유량을 측정하 는 연속적인 펄프 농도 측정장치로부터의 데이터에 따라 도 4에 도시된다. 도 4에 도시된 바에 따라 원심분리 샘플의 혼탁도는 종이 퍼니시의 농도에 반드시 의존하지는 않는다. 도 4는 또한 모든 미세입자, 섬유 및 충전물이 샘플로부터 제거된 것을 나타낸다 그렇지 않으면 2개의 곡선은 동일할 것이다.

피치와 스티클의 측정을 위한 상기 혼탁도 데이터의 이용가능성은 제지 기계 장애(악화된 혼탁도)를 해소하기 위해 가치가 있고, 상기 문제에 대처하기 위해 화학 첨가물의 조제를 제어할 수 있도록 한다.

Claims (15)

1. 제지공정을 감시하는 방법에 있어서,

   섬유 및 충전 물질과 콜로이드 물질을 포함하는 펄프 서스펜션으로부터 액체 혼합물을 추출하고,

   분리장치에 액체 혼합물을 가압 및 공급하고,

   상기 분리장치(16)가 디스크 사이의 하나이상의 공간(6a)을 한정하는 둘이상의 회전가능한 디스크(6)과 디스크(6)의 주위(4)로부터 액체 혼합물의 밀집 부분을 추출하는 수단을 포함하고,

   상기 디스크(6)가 상기 하나이상(6a)의 공간에 유체가 통하도록 하는 하나이상의 구경(8, 8a, 8b, 8c)내에 한정되는 회전가능한 축(7)에 배치되고,

   상기 하나이상의 구경(8, 8a, 8b, 8c)이 액체 혼합물의 가벼운 부분을 제거하기 위한 하나이상의 배출구(10)를 가지고;

   둘 이상의 회전가능한 디스크(7)를 회전함으로써 상기 하나이상의 공간(6a)에서 원심력이 공급되고 가압되는 액체 혼합물에 작용하도록 하여 액체 혼합물의 가벼운 부분을 배출하기 위해 이를 상기 하나이상의 구경(8, 8a, 8b, 8c)으로 가압하고 상기 액체혼합물의 밀집부분이 이를 배출하기위해 디스크(6)의 주위(4)로 가압되고;

   섬유 및 충전 물질을 포함하는 액체 혼합물의 밀집 부분이 이들의 추출을 위해 디스크(6)의 주위(4)로 가압되고;

   하나이상의 구성요소를 특성화하기 위해 분석기로 가벼운 부분을 추출하도록 안내하는 것을 특징으로 하는 제지공정을 감시하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 액체 혼합물의 0.0000001-25%의 부피가 제조공정에서 추출되어 분리장치로 공급되는 것을 특징으로 하는 제지공정을 감시하는 방법.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 추출된 가벼운 부분이 분석기로 안내되기 전에 검사되는 것을 특징으로 하는 제지공정을 감시하는 방법.
4. 제 1항에 있어서, 공급된 액체 혼합물이 펌프(2)로 가압되는 것을 특징으로 하는 제지공정을 감시하는 방법.
5. 제 1항에 있어서, 디스크의 회전속도가 분리장치내의 층류를 극복하는 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 제지공정을 감시하는 방법.
6. 제 1항에 있어서, 디스크의 회전속도가 500-10000 rpm 범위인 것을 특징으로 하는 제지공정을 감시하는 방법.
7. 제 1항에 있어서, 디스크의 회전속도가 1000-5000 rpm 범위인 것을 특징으로 하는 제지공정을 감시하는 방법.
8. 제 1항에 있어서, 디스크의 열린 주위를 통해 밀집 부분의 추출이 이루어지는 것을 특징으로 하는 제지공정을 감시하는 방법.
9. 제지기계를 포함하는 시스템 및 상기 제지 기계의 작동을 감시하는 감시 시스템에 있어서,

   상기 감시 시스템이

   분리장치(16)가 디스크(6) 사이의 하나이상의 공간(6a)을 한정하는 둘이상의 회전가능한 디스크(6), 펄프 서스펜션으로부터 액체 혼합물을 추출하기 위한 수단, 디스크(6)의 주위(4)로부터 액체 혼합물의 밀집 부분을 추출하는 수단을 포함하고,

   상기 디스크(6)가 상기 하나이상(6a)의 공간에 유체가 통하도록 하는 하나이상의 구경(8, 8a, 8b, 8c)내에 한정되는 회전가능한 축(7)에 배치되고,

   상기 하나이상의 구경(8, 8a, 8b, 8c)이 액체 혼합물의 가벼운 부분을 추출하기 위한 하나이상의 배출구(10)를 가지고;

   상기 감시 시스템이 분석장치에 연결된 분석기를 더 포함하여, 배출구(10)로부터 분석기로 상기 가벼운 부분을 안내하는 것을 특징으로 하는 시스템.
10. 제 9항에 있어서, 상기 분석기가 혼탁도 분석기, TOC 분석기, 광학 센서, 적정 분석기, 및 분광광도계 분석기로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 시스템.
11. 제 9항 또는 10항에 있어서, 상기 분석기가 혼탁도 분석기, 광학 센서 또는 분광광도계인 것을 특징으로 하는 시스템.
12. 제 9항에 있어서, 상기 시스템이 배출구(10)와 분석기 사이에서 상기 시스템에 연결된 검사 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
13. 제 9항에 있어서, 상기 분리 장치가 하우징을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 시스템.
14. 삭제
15. 삭제

Images