NO145060B - Fremgangsmaate for regulering av tilfoerselen av reaksjonskjemikalier ved fjernelse av lignin fra og/eller bleking av cellulosemasse fremstilt innen celluloseindustrien - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for regulering

av tilførselen av reaksjonskjemikalier ved fjernelse av lignin fra og/eller bleking av masse fremstilt innen celluloseindustrien. Oppfinnelsen angår spesielt slike reguleringsprosesser hvor en massesuspensjon inneholdende kjemikalieforbrukende materialer forsynes med reaksjonskjemikalier og føres til et behandlingstrinn hvor reaksjonskjemikaliene helt eller delvis forbrukes og kjemikalietilsetningen reguleres ut fra under og/ eller etter reaksjonen målte verdier for innholdet av reaksjonskjemikalier, f.eks. et innledende bleketrinn i en masseblekepro-sess.

Ved bleking av cellulosemasse skal i de fleste til-feller de ligninrester fjernes som ikke er blitt oppløst ved den første kjemikaliebehandling av veden ved sulfit-, sulfat-, oxygengass- eller andre oppslutningsmetoder. Foruten å opp-løse lignin ved blekingen er formålet dessuten å øke massens lyshet. Dette oppnås ved tekniske masseblekeprosesser ved trinnvis behandling med reaksjonskjemikalier av typen klor, klordioxyd, hypoklorit, natriumhydroxyd og i den senere tid også oxygengass.

Forbruket av blekekjemikalier innebærer store omkost-ninger som utgjør en meget viktig del av de bevegelige omkost-ninger ved fremstilling av bleket cellulosemasse. Mengden blekekjemikalier som tilføres et trinn i en blekeprosess, innvirker dessuten på sluttproduktets kvalitet. Ved bleking av cellulosemasse er det derfor viktig at den riktige mengde kjemikalier kan doseres. Vanskeligheten med å gjøre dette hen-ger sammen med at lignininnholdet og dermed kjemikaliebehovet i den tilførte masse hele tiden varierer. Ytterligere vanske-ligheter oppstår på grunn av massens lange oppholdstid i bleke-trinnene.

Miljøvernbeskyttende forholdsregler medfører at opp-fangningsgraden i sile- og vaskeavdelingen øker, hvorved foru-rensninger og vaskerester i øket omfang følger med massen til blekeriet isteden for å gå til avløp. Variasjoner i vaskegrad og koking medfører derfor at den massestrøm som kommer til blekeriet, vil oppvise betraktelige variasjoner dels i det samlede lignininnhold og dels i fordelingen mellom lignin oppløst i væske og lignin bundet til cellulosefibre. Foruten oppløst lignin inneholder væsken også andre kjemikalier, f.eks. ufull-stendig utvaskede kokekjemikalier. De i væsken forekommende materialer forbruker også blekemiddel.

Ved bleking av cellulosemasse tilsettes derfor blekekjemikalier som reagerer dels med blekemiddelforbrukende materialer oppløst i væsken og dels med lignin bundet til cellulose.

Hittil anvendte metoder for å tilpasse tilsetningen av blekekjemikalier til cellulosemassens behov har hovedsakelig vært basert på utnyttelse av en av de følgende muligheter: a) Tilsetningen av blekekjemikalier til massesuspensjonen for å oppnå bleking forandres i overensstemmelse med restkjemikalieinnholdet i massesuspensjonen etter at blekingen er blitt gjennomført. Bestemmelsen av restkjemikalier, f.eks. oppløste aktive klorforbindel-ser i den resterende blekevæske, er blitt foretatt manuelt og med visse tidsmellomrom. På grunn av variasjonene i den tilførte massesuspensjons egenskaper og den lange oppholdstid må tilsetningen av blekekjemikalier gjøres noe for høy for å sikre et tilfredsstillende blekeforløp, og dette innvirker negativt på massekvaliteten og fører til unødvendig høye blekeomkostninger.

b) Tilsetningen av blekekjemikalier til massesuspensjonen for å oppnå bleking forandres i overensstemmelse med

restkjemikalieinnholdet i massesuspnsjonen kort tid etter at blekingen er blitt påbegynt, hvorved tilsetningen utføres slik at den erholdte måleverdi, f.eks. et redoxpotensial, en polarografisk analyseverdi eller

et på optisk måte erholdt signal, holdes konstant på

målestedet (såkalt referanseverdiregulering). Den

ønskede referanseverdi kan derved etter behov også korrigeres i overensstemmelse med manuelt utførte restkjemikalieanalyser. Denne metode gir en hurtigere korreksjon enn den under a)nevnte metode, men den tar ikke tilstrekkelig hensyn til variasjonene i den til-førte massesuspensjons egenskaper da måleresultatet

forstyrres av at reaksjonskjemikalier forbrukes av oppløste materialer i væskefasen foruten av massen. c) Tilsetningen av blekekjemikaliet til massesuspensjonen for å oppnå bleking er blitt forandret i overensstemmelse med en referanseverdiregulering ifølge b), men referanseverdien endres etter behov i overensstemmelse med måleverdier erholdt ved automatisk analyse av restkjemikalieinnholdet etter at blekereaksjonen er avsluttet. Dette innebærer en forbedring sammenlignet med de tidligere nevnte alternativer, men foruten at de under b) nevnte ulemper fremdeles gjenstår, innebærer fremdeles den lange oppholdstid i bleketrinnet at forandringen av kjemikaliedoseringen bare kan kompensere forholdsvis langsomme svingninger.

Som angitt ovenfor kompenserer ikke noen av de nu nevnte metoder den kjennsgjerning at ikke bare cellulosemassens lignininnhold påvirker kjemikalieforbruket. Den massesuspensjon som kommer til blekeriet fra kokeri og sileri, inneholder også lignin i oppløst tilstand, dvs. de vasketap som ik!:e er blitt utvunnet og ført til inndampning og forbrenning. Også dette lignin sammen med uorganiske forbindelser forbruker blekekjemikalier, som f.eks. klor.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen unngås de ovennevnte ulemper.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte for regulering av tilførselen av reaksjonskjemikalier ved fjernelse av lignin fra og/eller bleking av masse fremstilt innen celluloseindustrien, hvor en massesuspensjon inneholdende kjemikalieforbrukende materialer forsynes med reaksjonskjemikalier og føres til et behandlingstrinn hvori reaksjonskjemikaliene helt eller delvis forbrukes, og fremgangsmåten er sær-preget ved at suspensjonsvæskens behov for reaksjonskjemikalier bestemmes før behandlingstrinnet, at innholdet av gjenværende uforbrukte reaksjonskjemikalier bestemmes efter kjemikalietilsetningen, og at de erholdte måleverdier anvendes for styring av tilsetningen av reaksjonskjemikalier til massesuspensjonen før og eventuelt også efter behandlingstrinnet.

Ifølge den foreliggende fremgangsmåte er det av ve-sentlig betydning at innholdet av gjenværende, uforbrukte reak-s jonsk jemikalier bestemmes på et éiler annet tidspunkt efter at reaksjonskjemikaliene er blitt tilsatt da et visst forbruk av disse umiddelbart finner sted. Prøvetagningen for erholdelse av denne måleverdi kan således gjøres direkte etter denne tilsetning. Det er også mulig å utføre prøvetagningen under selve behandlingstrinnet når reaksjonen er kommet mer markant igang. Prøvetagningen kan derved utføres i begynnelsen av, under eller ved slutten av behandlingstrinnet, idet det er spesielt gunstig å utføre prøvetagningen i begynnelsen av behandlingstrinnet for så hurtig som mulig å få korrekte verdier fra behandlingstrinnet og kunne regulere kjemikalietilsetningen. Hvis reaksjonskjemikaliene ikke forbrukes helt under behandlingstrinnet, er det også mulig å utføre prøvetagningen for innholdet av gjenværende, uforbrukte reaksjonskjemikalier etter behandlingstrinnet.

Med "behandlingstrinn" som anvendt heri er ment å be-tegne f.eks. et bleketrinn hvor blekekjemikalier tilsettes massen og får reagere med denne med forbruk av blekekjemikalier. Enaman form for behandling hvor oppfinnelsen kan tillempes, er et ekstraksjonstrinn ved bleking av masse der massen etter å være blitt bleket og vasket med vann, behandles med en alkalisk oppløsning for å oppløse lignin. I dette tilfelle taes ifølge oppfinnelsen en første prøve for bestemmelse av suspensjonsvæskens behov for alkali for ekstraksjonstrinnet, og en annen prøve tas etter alkalitilsetningen, og de erholdte måleverdier anvendes for å styre alkalitilsetningen.

Den foreliggende fremgangsmåte gjør det overraskende mulig ved hjelp av en direkte styring å oppnå en i det vesent-lige fullstendig utjevning av variasjonene i den behandlede

masses lignininnhold.

Foreliggende fremgangsmåte er spesielt anvendbar for vedmaterialer som er blitt oppsluttet ved hjelp av kjemiske prosesser, som sulfit-, sulfat-, oxygengass/alkali-, bisulfit-og sodaprosessen, men den kan også anvendes for masser erholdt ved hjelp av halvkjemiske og mekaniske eller termomekaniske prosesser. Det er spesielt gunstig å anvende den foreliggende fremgangsmåte for kjemisk fremstilte masser med et lignininnhold tilsvarende et kappatall innen området 100 - 5, fortrinnsvis 40 - 9, og helst 35 - 10, idet fremgangsmåten fortrinnsvis anvendes under et innledende bleketrinn, hvorved foruten en lys-hetsforbedring også en fortsatt fjernelse av lignin oppnås.

I det tilfelle den foreliggende oppfinnelse tillempes ved fremstilling av halvkjemiske, mekaniske eller termomekaniske masser, dvs. såkalte høyutbyttemasser, er det den lyshetsforbedrende reaksjon som dominerer over liqninfjernelsen.

Den foreliggende fremgangsmåte kan også anvendes for slike behandlingstrinn som er oppdelt i flere faser, f.eks. et bleketrinn ved anvendelse av forskjellige blekekjemikalier, f.eks. klor og klordioxyd, i faser etter hverandre i samme trinn uten mellomliggende alkalisk ekstraksjon eller vasking. Det er også mulig å anvende foreliggende fremgangsmåte ved sam-tidig anvendelse av flere reaksjonskjemikalier, f.eks. i bleketrinn med blandinger av klor og klordioxyd som blekemiddel.

Den foreliggende fremgangsmåte er nedenfor nærmere beskrevet i forbindelse med et innledende bleketrinn i en massefabrikk med klor som reaksjonskjemikalie og under henvis-ning til fig. 1 som viser et prøvetagningsskjema for en masse-suspens jon .

På fig. 2a er vist forbindelsen mellom kalorimetrisk og titrimetrisk bestemte analyseverdier for klorforbruket bestemt i væskeprøver fra en massesuspensjon ved sulfatprosessen.

På fig. 2b er vist forbindelsen mellom kalorimetrisk og titrimetrisk bestemte analyseverdier for klorforbruket bestemt i væskeprøver fra en massesuspensjon for sulfitprosessen.

På fig. 3 er vist forbindelsen mellom kalorimetrisk og titrimetrisk valgte verdier for restklorinnholdet i en rekke

prøver fra blekeriene i en sulfitfabrikk.

På fig. 1 er vist en massesuspensjon 1 med en konsen-trasjon på 2 - 3 % som kommer fra kokeri-sileri. Væsken som massen er suspendert i, er vann hvori rester av kokekjemikalier og utløst vedsubstans er oppløst. I et spesielt prøveuttak 2 fraskilles en prøve av væsken fra massesuspensjonen. En strøm 3 av denne prøve føres til en analysator 4 hvori væskens forbruk av klor bestemmes. I bleketrinnet 5 blandes massesuspensjonen med en klorstrøm 6. Etter tilsetning av klor får den med klor blandede massesuspensjon 7 reagere i en viss tid, hvoretter den går videre til neste bleketrinn. En viss tid etter tilsetningen av klor passerer massesuspensjonen et prøveuttak 8 hvori en fiberfri 'væskeprøve 9 skilles fra massen. Tidspunktet for uttagning av prøver kan variere fra noen sekunder etter at klor er blitt innblandet til det øyeblikk massesuspensjonen forlater bleketrinnet. En strøm av prøven 9 kan føres til en analysator 10 hvori innholdet av restklor i væsken bestemmes. På bakgrunn av resultatene fra analysatorene 4 og 10 kan den mengde klor beregnes som kan forbrukes av lignin bundet til cellulose hhv. den mengde klor som forbrukes av oppløste materialer i suspensjonsvæsken. Denne beregning utføres elektronisk i regneenheten 13 hvortil måleresultatene overføres elektrisk gjennom ledningene 11 og 12. På bakgrunn av resultatet av beregningen i. enheten 13 utføres ved hjelp av reguleringsanordningen 14 en regulering av den klorstrøm 6 som skal tilføres i bleketrinnet 5. Foruten at klorstrømmen til bleketrinnet 5 kan styres ved hjelp av signalene fra analysatorene 4 og 10, kan signalene fra regneenheten 13 også anvendes for styring av tilsetning av blekemiddel i et etterfølgende trinn. Ved at det utføres to analyser, dvs. én før tilførselen av blekekjemikalier og én etter blekingen, kan massens virkelige blekemiddelbehov beregnes før den tilføres til bleketrinnet. Det er således blitt oppnådd en ligninstrøm- eller kappatalanalysator som utfører målinger på hele massestrømmen som tilføres til bleketrinnet og som dessuten gir kontinuerlige måleresultater. Dette er en stor fordel sammenlignet med manuelt uttatte prøver. Blekekjemikalier doseres i overensstemmelse med den innkommende masses kappatall eller klortall som er et mål for lignininnholdet, og dette kan settes i forhold til et visst kjemikaliefor-bruk. Ved hjelp av den foreliggende oppfinnelse er det mulig for første gang å utføre ligninstrømanalysen kontinuerlig, nøy-aktig og direkte på den prosesstrøm som skal ha en blekemiddel-tilsetning som det er ønsket å regulere. Det er dessuten en viktig fordel ved foreliggende fremgangsmåte at analysen før bleketrinnet gir opplysning om hvor effektiv gjenvinningen av kokeavlut er. Dessuten kan det på det korrekte tidspunkt korri-<g>eres for blekekjemikalieforbruket av kjemikalieforbrukende materialer som er oppløst i suspensjonsvæsken, da prøver for denne analyse taes ut før blekekjemikalier er blitt satt til massesuspensjonen.

Analysen av suspensjonsvæskens blekekjemikalieforbruk kan utføres på flere måter. En gunstig måte er å tilsette en kjent mengde blekekjemikalier og i overskudd, f.eks. i form av klorvann, til en prøve av suspensjonsvæske og siden etter en viss reaksjonstid å bestemme overskuddet av blekekjemikalier ved hjelp av en eller annen kjent metode, f.eks. jodtitrering, polarografisk måling, måling av redoxpotensialet, ledningsevne eller pH, fotometri, coulometri eller en lignende metode. Det er imidlertid spesielt fordelaktig å la strømmen 3 reagere med et overskudd av blekemidler og derved måle den utviklede varme-mengde. Metoden er nedenfor betegnet som kalorimetrisk. Ved den kalorimetriske bestemmelse er det også mulig å anvende andre reagenser enn klorvann, f.eks. underklorsyrling, hypoklorit, klordioxyd eller hydrogenperoxyd. Til tross for at de materialer som er oppløst i suspensjonsvæsken, utgjør en blanding av et stort antall for en stor del ukjente materialer, har det overraskende vist seg at den varmeutvikling som finner sted, kan tas som et reproduserbart mål for suspensjonsvæskens forbruk av blekemidler .

Analysen av blekemiddelinnholdet i massesuspensjonen etter at blekemiddel er blitt tilført til massesuspensjonen og disse er blitt blandet og blekereaksjonen har startet,

kan utføres på flere måter. De vanlige metoder er redoxpoten-sialmåling, polarografisk måling, måling av ledningsevne eller pH, eller manuelle eller automatiske jodtitreringer av innholdet av gjenværende aktivt blekemiddel. Det er ønskelig at analysen utføres kontinuerlig og at den er spesifikk for

det blekemiddel som skal analyseres. Det har vist seg

å være spesielt fordelaktig å ta ut en fiber-

fri prøve av suspensjonsvæsken 9 som omsettes med et egnet reagens, og å anvende den derved utviklede varme som et reproduserbart mål for gjenværende innhold av blekemiddel. Ved egnet valg av reagens kan en analyse gjøres på denne måte av f.eks. natriumhydroxyd, hypoklorit, klor, klordioxyd og hydrogenperoxyd. Ved visse blekeprosesser anvendes blandinger av blekemidler, og <3et kan med fordel anvendes f.eks. klor og klordioxyd i blanding med hverandre. Ved valg av et egnet reagens er det mulig kalorimetrisk å bestemme summen av aktivt klor eller å bestemme klor og klordioxyd hver for seg. Det foreligger altså ifølge oppfinnelsen også mulighet for å få bestemte opplysninger angående hvorledes innholdet av et av blekekjemikaliene forandres under reaksjonsforløpet.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i de nedenstående eksempler. En analytisk metode for å bestemme suspensjonsvæskens klorforbruk er beskrevet i eksempel 1, bestemmelsen av restklorinnholdet etter en viss reaksjonstid er beskrevet i eksempel 2, og reguleringen av klorstrømmen til et innledende klortrinn og regulering av kjemikalietilsetningen ved tilsetning av klor og klordioxyd i rekkefølge er beskrevet i eksempel 3-4. I eksempel 5 er regulering av alkalitilsetning til et alkalisk ekstraksjonstrinn i en blekesekvens beskrevet.

Eksempel 1

Bestemmelse av klorforbruket for væskeprøve fjernet fra en massesuspensjon

Et stort antall prøver av væske fra en massesuspensjon som ble ført til et blekeri, ble tatt med jevne mellomrom og under en lengre tid. Prøvene, ble tatt både fra sulfat- og sulfitfabrikker. Væskeprøvenes klorforbruk ble bestemt dels titrimetrisk og dels kalorimetrisk.

Den titrimetriske analyse ble utført på følgende måte: 50 ml av væskeprøven ble omsatt med 10 ml mettet kloroppløsning, dvs . ca. 5 g/l C^. Etter 5 minutter ble et overskudd av kaliumjodid tilsatt som var blitt surgjort til en pH på ca. 1. Det utviklede jod ble titrert mot natriumtiosul-fat. En nullprøve ble utført på samme måte, men med 50 ml destillert vann istedenfor prøven. Ved den kalorimetriske analyse ble en strøm av fiberfri prøve blandet med en strøm av mettet kloroppløsning. Reaksjonsblandingen ble deretter ført inn i en reaksjonssløyfe, og den i sløyfen utviklede reaksjonsvarme ble målt som et potensial ved hjelp av en rekke seriekoblede termoelementer. Det potensial som ble erholdt fra termoelementene, ga en innen store områder lineær overensstemmelse med det titrimetrisk bestemte klorforbruk. Overensstemmelsen mellom de kalorimetrisk og de titrimetrisk funne analyseverdier er vist på fig. 2a og b, hvor de kalorimetrisk målte potensialer er avsatt langs y-aksen og de tilsvarende titrimetrisk funne verdier for klorforbruket langs x-aksen. Fig. 2a gjelder for sulfatprosessen og fig. 2b for sulfitprosessen. Det fremgår av tegningene at overensstemmelsen er lineær (korrelasjonskoeffisient 0,9955, og de kalorimetrisk funne verdier kan derfor med stor sikkerhet anvendes for kontinuerlig bestemmelse av væskens klorforbruk.

Eksempel 2

Analyse av restklor ved bleking av cellulosemasse

Et stort antall prøver ble tatt fra blekeriene i en sulfitfabrikk en viss tid etter at massesuspensjon og klor var blitt blandet. Den fiberfrie væskeprøve ble analysert dels kalorimetrisk og dels manuelt ved jodomeferisk titrering. Den jodometriske titrering ble utført på akseptert måte ved at prøven ble omsatt med surgjort kaliumjodidoppløsning. Det fri-gjorte jod ble deretter titrert mot natriumthiosulfat, hvoretter innholdet av restklor ble beregnet. Ved den kalorimetriske analyse av klorinnholdet ble en rekke kalibreringsoppløsninger fremstilt ved at 0,01, 0,05, 0,10 og 0,15 g/l Cl2 ble satt til en væskeprøve 9 ifølge fig. 1 hvorfra alt klor var blitt avdre-vet. En nøyaktig bestemmelse av klorinnholdet i disse kali-breringsoppløsninger ble erholdt ved jodometrisk titrering. Ved den kalorimetriske kalibrering ble en strøm av kalibre-ringsoppløsning blandet med en strøm av en reagensoppløsning bestående av 0,2 % kaliumjodid med 0,2 % svovelsyre. Den derved utviklede reaksjonsvarme ble målt som et potensial ved hjelp av et termoelement. Under de fortsatte målinger ble kalibreringsoppløsningen skiftet ut med en kontinuerlig strøm av prøven 9 ifølge fig. 1. Av fig. 3 hvor kalorimetrisk målte verdier fra flere prøver er avsatt langs y-aksen og de tilsvarende titrimetrisk erholdte restklorinnhold er avsatt langs x-aksen, fremgår overensstemmelsen mellom de kalorimetrisk målte verdier i mV og de manuelt titrimetrisk bestemte verdier for restklorinnholdet i gram pr. liter. Det fremgår av fig. 3 . at en klar og nærmest lineær overensstemmelse fåes mellom de kalorimetriske måleverdier og de manuelle titreringsverdier. Restklorbestemmelsene vil altså med fordel utføres ved hjelp av en kontinuerlig kalorimetrisk bestemmelse.

Eksempel 3

Regulering av klorstrømmen til innledende klortrinn

Forsøk ble utført med en til et blekeri i en sulfat-fabrikk strømmende suspensjon av ubleket furusulfatmasse som ble tilført i en mengde av 12 000 l/min og ved en massekonsistens på 2,5 % og med en temperatur på 20° C. Et forsøk på å regulere klorstrømmen til det innledende kloreringstrinn ble utført på følgende måte: Under en forsøksperiode, ble klor tilsatt ved hjelp av en konvensjonell referanseverdiregulering. Under en annen forsøksperiode ble klor tilsatt i overensstemmelse med den foreliggende fremgangsmåte. Den innkommende masses kappatall, den innkommende væskes klorforbruk og massekonsistensen ble bestemt for manuelt tatte prøver under de to prøveperioder. Dessuten ble gjenværende lignininnhold i massen etter klorering og alkalisk ekstraksjon bestemt. Ved den konvensjonelle referanseverdiregulering ved hjelp av redoxmåling ble referanseverdien for det aktive klorinnhold holdt konstant på 0,145 g/l ved hjelp av måling etter en reaksjonstid på 75 s mellom klor og lignin. Ved reguleringen ifølge oppfinnelsen ble referanseverdien forandret manuelt hvert femte minutt ut fra den føl-gende ligning:

hvori KF betegner ktørførbruket for materialet i den innkommende væske (g/l) og Fr, betegner den aktuelle klorstrøm (kg/min). LX2

De erholdte verdier fremgår av den nedenstående tabell 1.

Det fremgår av tabellen at variasjonene i kappatall (=lignininnhold) i massen som strømmet til det innledende kloreringstrinn, hadde tilnærmet samme størrelsesorden under de to forsøksserier (+ 3,9 hhv. + 4,0). Ved forsøksseriene ifølge oppfinnelsen var imidlertid klorforbruket for suspensjonsvæske som strømmet til bleketrinnet, dobbelt så stort som ved forsøksserien med konvensjonell referanseverdiregulering, hvilket er representativt for de variasjoner som normalt fore-kommer i massefabrikker og som forårsakes av variasjoner i vaskeeffektiviteten. Det fremgår av tabellen at spredningen

i det erholdte kappatall ved den konvensjonelle normverdi-regulering var ca. 7 ganger større enn ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen (+ 0,71 hhv. + 0,10). Når klorforbruket

normalt kan variere så sterkt at det kan fordobles, blir således utilstrekkeligheten ved den konvensjonelle referanseverdiregulering tydelig merkbar og variasjonene i den klorerte masses lignininnhold betydelige. Ved den foreliggende fremgangsmåte fåes derimot en nærmest fullstendig utjevning av kappa-. , tallets variasjoner etter bleketrinnet.

Eksempel 4

Regulering av kjemikalietilsetningen ved bleking i rekkefølge med klor og klordioxyd

Forsøk ble utført med en til et blekeri i en sulfat-fabrikk strømmende massesuspensjon av ubleket furusulfatmasse som ble tilført i en mengde av 18 000 l/min og med en massekonsistens på 3 %. Et forsøk med regulering av klordioxyd-

og klorstrømmen til det innledende bleketrinn som var et reak-

sjonstrinn med tilsetning av først klordioxyd og deretter klor uten mellomliggende vasking eller alkalisk ekstraksjon, ble utført på følgende måte:

Under en forsøksperiode ble klordioxyd satt til den første reaksjonsfase og klor til den annen reaksjonsfase ved hjelp av konvensjonell regulering. Under en annen forsøkspe-riode ble på tilsvarende måte klordioxyd og klor tilsatt ved hjelp av regulering ifølge oppfinnelsen. Under forsøkene ble den innkommende massesuspensjon analysert for å bestemme massekonsistensen, kappatallet og klorforbruket for den innkommende væske. Etter det innledende klordioxyd-klortrinn ble massen ekstrahert med alkali på laboratoriet før massens lignininnhold etter bleketrinnet ble analysert. Ved den konvensjonelle regulering ble klordioxydet satt til den første reaksjonsfase i direkte forhold til produksjonsnivået som under forsøket til-svarte en tilsetning av 11,1 kg aktivt klor/min. Klor ble tilsatt ved hjelp av konvensjonell referanseverdiregulering, hvorved det aktive klorinnhold ble holdt konstant på 0,130 g aktivt klor/l ved måling etter en reaksjonstid på 30 s. Ved reguleringen ifølge oppfinnelsen ble klordioxyd satt til den første reaksjonnsfase i direkte forhold til produksjonsnivået, tilsvarende en tilsetning av 11,1 kg aktivt klor/min. Restinnholdet av klordioxyd ble bestemt som aktivt klor etter en reaksjonstid på 10 s mellom klordioxyd og lignin. Klortilsetningen ble regulert ifølge oppfinnelsen manuelt hvert femte minutt i overensstemmelse med den følgende ligning:

hvor F , og F .. betegner klorstrømmen hhv. klordioxydstrøm-J. 2 2 hhv.

men i kg aktivt klor/min, C betegner restinnholdet av klordioxyd bestemt som aktivt klor i g pr. liter etter en reaksjonstid på 10 s, og KF betegner forbruket av blekekjemikalier for den innkommende suspensjonsvæske i g aktivt klor pr. liter.

Den foreliggende fremgangsmåte ble således tillempet i. forbindelse med en måling av behovet for aktivt klor hos suspensjonsvæsken i en massesuspensjon som føres til et bleketrinn med to på hverandre følgende behandlingstrinn, hvorved analyseresultatene fra det første behandlingstrinn ble utnyttet for å regulere kjemikalietilsetningen i det påfølgende behandlingstrinn. Det første bleketrinn ble derved utnyttet som en ligninstrømanalysator. De erholdte resultater fremgår av den nedenstående tabell 2.

Det fremgår av tabell 2 at variasjonene i det erholdte kappatall var + 0,73 ved tillempning av den konvensjonelle regu-leringsmetode, mens variasjonene i kappatall ved reguleringen ifølge oppfinnelsen var så små som + 0,14. Resultatet viser at ved anvendelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan klortilsetningen i den andre reaksjonsfase av bleketrinnet forandres fullstendig i overensstemmelse med det momentane behov, og dette er ikke mulig ved hjelp av den konvensjonelle referanseverdiregulering som er basert på utnyttelsen av såkalt "feed-back"-styring og regulering av kjemikalietilsetningen ved å holde restklorinnholdet på målestedet konstant. Det er således blitt oppnådd en direkte styring av kjemikalietilsetningen til den annen reaksjonsfase, hvorved fåes en mer effektiv utnyttelse av de tilførte kjemikalier. Derved kan også kjemika-lieomkostningene minskes.

Eksempel 5

Regulering av alkalitilsetningen til et alkalisk ekstraksjonstrinn i en blekesekvens

Forsøk ble utført med en til et blekeri strømmende massesuspensjon av ubleket furusulfatmasse som ble tilført i en mengde av 18 000 l/min og med en massekonsistens på 3 %.

Det innledende bleketrinn i blekesekvensen var et konvensjonelt klorbleketrinn hvortil klor ble tilsatt i overensstemmelse med oppfinnelsen som angitt i eksempel 3, men. imed korreksjoner for den større massestrøm. Etter klortrinnet ble massen vasket og ekstrahert med alkali. Et forsøk på å regulere alkalistrømmen til det alkaliske reaksjonstrinn som fulgte etter det innledende klortrinn, ble utført dels ved hjelp av en konvensjonell metode og dels som en "feed-forward"-regulering ifølge oppfinnelsen i overensstemmelse med klorforbruket for materialer opp-løst i den innkommende væske, og med klorstrømmen til klortrinnet .

Under en forsøksperiode ble alkali satt til alkali-trinnet på vanlig måte. Alkaliet ble for dette formål satt til trinnet i overensstemmelse, med manuelt målte pH-verdier etter trinnet. Denne pH-verdi etter trinnet bør overstige 10,5 dersom en fullstendig utløsning av ligninet skal skje. En høy-ere pH innebærer at for meget alkali er blitt tilsatt. Under forsøket var det imidlertid nødvendig å opprettholde en høyere pH-verdi (11,0) etter ekstraksjonstrinnet da oppholdstiden i ekstraksjonstrinnet var 60 min. for at pH ikke skulle falle til under 10,5.

Under en annen forsøksperiode som fulgte direkte etter den tidligere, ble alkali satt til trinnet ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. For dette formål ble klorforbruket bestemt forårsaket av materialer oppløst i den væske som ble tilført til blekeriet. Dessuten ble en referanseverdiregulering av klortilsetningen til det innledende klortrinn utført. Den verdi som ble erholdt da klorstrømmen avtok med produktet av massestrømmen og forbruket av klor hos den innkommende væske, ble utnyttet for bestemmelse av ligninstrømmen. Alkalistrømmen til det påfølgende alkaliske ekstraksjonstrinn ble styrt ved hjelp av en "feed-forward"-regulering i overensstemmelse med følgende ligning:

hvori

F ,.(t + 60) = alkalistrømmen i kg/min til det alkaliske aj-jcaxl.

ekstraksjonstrinn med en tidsforskyvning på 60 min fra tilsetningen av klor til klortrinnet

F (t) = klorstrømmen til det innledende klortrinn i kg/

C12 min

KF(t) = forbruket av blekekjemikaliet klor hos den inn-gående suspensjonsvæske i gram klor/liter.

Forsøket viste at det ved tillempning av den foreliggende fremgangsmåte ble erholdt en nøyaktig tilsetning av alka-

li, og dette medførte at pH under hele forsøksperioden kunne holdes på gjennomsnitlig 10,7 uten at pH noen gang var lavere enn 10,5.. Eksemplet viser hvorledes den foreliggende fremgangsmåte kan utnyttes for å oppnå en mer nøyaktig alkalitilsetning enn tidligere mulig og at betraktelige mengder alkali derved kan spares.- Ved en senkning av middelverdien for pH fra 11,0

til 10,7 som erholdt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen,

fåes en senkning av alkaiiforbruket med ca. 50%".. -

I de ovenstående eksempler er kalorimetrisk måleteknikk blitt anvendt for å foreta analysene før og etter eller under bleketrinnet. Det er selvsagt at også andre målemetoder kan anvendes for dette formål. Således'er f. eks., den såkalte kjemiluminiscensmetode hvor blekekjemikalene i suspens jonsvæsken.. bringes til å reagere med et reagens under avgivelse av et registrer-

bart lys, en hurtig og ømfintlig metode som er .spesielt egnet

for måling av lave innhold av aktivt klor. Redox- og polaro-graf iske målinger er også egnede da de ikke medfører noe for-

bruk av reagenser. Fordelen med den kalorimetriske målemetode

er imidlertid at den er meget nøyaktig, og dette fremgår av kurvene på fig. 2a og b og fig. 3. Da måling av reaksjonsvarme derved foretas, byr denne metode på den fordel at den kan anvendes for analyse av et stort antall forskjellige blekemidler, som f.eks. klor, klordioxyd, hypoklorit, hydrogenperoxyd og klorit. Den kalorimetriske måleteknikk kan også med fordel utnyttes for bestemmelse av alkali ved slike blekeprosesser hvor alkali, f. eks. natriumhydroxyd,--anvendes som aktiv bestand-del, f.eks. alkalisk oxygengassbleking og i alkaliske ekstrak-sjonsprosesser. Det er derved en fordel at den samme type instrumenter kan anvendes for alle disse materialer.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for regulering av tilførselen av reaksjonskjemikalier ved fjernelse av lignin fra og/eller bleking av masse fremstilt innen celluloseindustrien, hvor en massesuspensjon inneholdende kjemikalieforbrukende materialer forsynes med reaksjonskjemikalier og føres til et behandlingstrinn hvori re-aks jonsk jemikaliene helt eller delvis forbrukes, karakterisert ved at suspensjonsvæskens behov for reaksjonskjemikalier bestemmes før behandlingstrinnet, at innholdet av gjenværende uforbrukte reaksjonskjemikalier bestemmes efter kjemikalietilsetningen, og at de erholdte måleverdier anvendes for styring av tilsetningen av reaksjonskjemikalier til massesuspensjonen før og eventuelt også efter behandlingstrinnet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at innholdet av gjenværende uforbrukte reaksjonskjemikalier bestemmes under behandlingstrinnet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at behandlingstrinnet utgjøres av et såkalt ligninfjernende bleketrinn, dvs. et trinn hvori den tilførte masse har et lignininnhold som tilsvarer et kappatall innen området 100 - 5, fortrinnsvis 40 - 9, og helst 35 - 10.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at det ligninfjernende bleketrinn er oppdelt i flere faser og at forbruket av kjemikalier i den første fase anvendes for å fastslå kjemikaliebehovet for den etterfølgende fase eller faser.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at bestemmelsen av suspensjonsvæskens behov for reaksjonskjemikalier og/eller bestemmelsen av innholdet av gjenværende uforbrukte reaksjonskjemikalier utføres kalorimetrisk.