硫酸鹽法間歇蒸煮過程紙漿Kappa值的在線軟測量方法

2023-04-23 07:09:46

專利名稱：硫酸鹽法間歇蒸煮過程紙漿Kappa值的在線軟測量方法
技術領域：
本發明涉及製漿蒸煮過程測量控制技術，具體是指硫酸鹽法間歇蒸煮過程紙漿Kappa(卡伯)值的在線軟測量方法。
蒸煮是製漿過程的一個重要環節，紙漿Kappa值表示原料在蒸煮過程中的蒸解程度。在蒸煮過程中，穩定紙漿的卡伯值，是穩定紙漿質量的關鍵，而且還可提高紙漿得率，降低消耗，減少環境汙染，提高經濟效益。因此，紙漿Kappa值是紙漿的重要質量指標。遺憾的是，迄今為止，尚未有開發出蒸煮過程在線測量紙漿Kappa值的儀表。目前國內外普遍採用軟測量的方法，即建立硫酸鹽法間歇蒸煮過程紙漿Kappa值的軟測量數學模型，採用計算機實現蒸煮過程紙漿Kappa值的在線軟測量。
目前國內外用於蒸煮過程Kappa值軟測量的數學模型均為經驗模型。如國內採用的Chari模型的變形模型，美國Measurex公司採用的Chari模型，AccuRay公司採用的Hatton模型，瑞典ASEA-MoDo公司採用的回歸模型等。經驗模型雖然易於使用，但存在通用性差、應用範圍小和局限條件多的缺陷。
我國擁有近百家大型製漿造紙企業，其蒸煮過程的自動控制水平較低，造成其後續的篩選、洗滌和漂白工序的產量和質量波動較大。提高和穩定蒸煮粗漿質量是我國造紙工業亟待解決的問題。
本發明的目的是在於克服現有技術的不足之處，提供一種採用計算機確定蒸煮過程藥液取樣時間後對蒸煮過程紙漿Kappa值進行在線軟測量，進而預報蒸煮終點的硫酸鹽法間歇蒸煮過程紙漿Kappa值的在線測量方法，以提高和穩定蒸煮粗漿質量。
本發明的上述目的是這樣實現的一種硫酸鹽法間歇蒸煮過程紙漿Kappa值的在線測量方法，包括以下主要步驟(1)建立蒸煮過程紙漿Kappa值的數學模型如下Ka=A-Bln{(H-Hb)[ln(S)EAb]R}式中Ka-Kappa值H-Vroom定義的H因子Hb-大量脫木素階段開始時的H因子EAb-當H=Hb時，所取藥液試樣的有效鹼濃度S-硫化度(S％)A、B、R-參數
(2)對新用戶，根據不同工廠、不同原料等條件，採用數據回歸方法調試軟體包中數學模型中的參數A、B、R值，用Rekunen方法計算出Hb值；(3)輸入硫化度、Hb及蒸煮粗漿的目標Kappa值；(4)投入運行，系統將在H=Hb時發出藥液取樣信號，此時取藥液試樣，測定其有效鹼濃度EAb值，並將EAb值輸入系統；(5)系統將動態顯示當前紙漿的Kappa值及蒸煮粗漿目標Kappa值，當兩者相等時，系統發出信號，報示蒸煮終點已到，可採用人工或自動放鍋。
本發明主要包括兩個方面，一方面是建立硫酸鹽法間歇蒸煮過程紙漿Kappa值的在線軟測量數學模型。這是發明者根據蒸煮過程脫木素反應動力學和數據處理方法得出機理數學模型，並在該機理模型的基礎上用實驗修正(調試)某些參數後獲得的準確數學模型。另一方面是根據上述模型和蒸煮過程要求組成蒸煮過程紙漿Kappa值在線軟測量和蒸煮終點預報系統，建立系統的軟體包。
本發明與現有技術相比具有如下突出的優點(1)本發明實現了計算機對蒸煮過程紙漿Kappa值進行在線軟測量，並對蒸煮終點進行預報，使蒸煮粗漿Kappa值穩定，進而到達了提高紙漿質量的目的，同時還可提高得率，降低消耗，減少環境汙染，提高經濟效益。
(2)從二個實施例結果可看出，採用硫酸鹽法間歇蒸煮過程紙漿Kappa值的在線軟測量方法，對蒸煮過程紙漿Kappa值在線軟測量的標準偏差在1.6以內。達到目前造紙發達國家紙漿Kappa值在線軟測量的標準偏差在2.0以內的先進水平。
(3)本發明中提出了一種確定蒸煮過程中藥液取樣時間的新方法，即當H=Hb時為取樣時間。該方法既避免了升溫速率波動帶來的幹擾，又避免了參數不易確定的缺陷。
(4)本發明應用範圍較大，既可用於針葉木，又可用於闊葉木，局限條件少，特別適合我國絕大多數製漿廠未對木片水份、厚度和重量進行在線測量的國情。


圖1為硫酸鹽法間歇蒸煮過程紙漿Kappa值的在線軟測量及蒸煮終點預報系統示意圖。
圖2為硫酸鹽法間歇蒸煮過程紙漿Kappa值的在線軟測量及蒸煮終點預報軟體包的主程序流程示意圖。
以下結合附圖對本發明的實施例進行具體描述，進一步說明硫酸鹽法間歇蒸煮過程紙漿Kappa值的在線軟測量方法。
硫酸鹽法間歇蒸煮過程紙漿Kappa值的在線軟測量及蒸煮終點預報系統包括硬體和軟體包兩部分。硬體包括一個A/D轉換器(DATAShuttle)，一臺PC586微機和一臺印表機。軟體包是在WorkBench PCTMfor WindowsTM平臺下開發的，包含數據採集、過程計算、控制、數據分析、人機界面、圖形顯示等功能。
如圖1所示，虛線框Ⅰ為M/K609-2-10立式間歇外循環間接加熱蒸煮系統，虛線框Ⅱ為Kappa值在線軟測量及蒸煮終點預報系統。蒸煮鍋1上裝有壓力表6，流量閥8，放氣閥9和藥液取樣閥7，蒸煮鍋1通過藥液循環泵2和藥液循環管3與裝有溫度傳感器5的藥液加熱器4構成蒸煮系統，溫度變送器10分別與溫度傳感器5和A/D轉換器11相連，A/D轉換器11與計算機12和印表機13相連。
硫酸鹽法間歇蒸煮過程紙漿Kappa值的在線軟測量及蒸煮終點預報的主要步驟如下(1)建立蒸煮過程紙漿Kappa值的數學模型如下Ka=A-Bln{(H-Hb)[ln(S)EAb]R}式中Ka-Kappa值H-Vroom定義的H因子Hb-大量脫木素階段開始時的H因子EAb-當H=Hb時，所取藥液試樣的有效鹼濃度S-硫化度(S％)A、B、R-參數(2)對新用戶，根據不同工廠、不同原料等條件，採用數據回歸方法調試軟體包中數學模型中的參數A、B、R值，用Rekunen方法計算出Hb值；(3)輸入硫化度、Hb及蒸煮粗漿的目標Kappa值；(4)投入運行，系統將在H=Hb時發出藥液取樣信號，此時打開藥液取樣閥7取藥液試樣約40毫升，之後，關閉取樣閥，測定所取藥液的有效鹼濃度EAb值，並將EAb值輸入系統；(5)系統將動態顯示當前紙漿的Kappa值及蒸煮粗漿目標Kappa值，當兩者相等時，系統發出信號，報示蒸煮終點已到，可放鍋，此時關閉循環泵2，藥液加熱器停止加熱，打開放氣閥9，直至壓力表6顯示為0，放鍋結束。
根據上述硫酸鹽法間歇蒸煮過程紙漿Kappa值的在線軟測量及蒸煮終點預報的主要步驟，發明人優選如下實施例實施例1在華南理工大學製漿造紙工程國家重點實驗室，對用M/K609-2-10立式間歇外循環間接加熱蒸煮器，採用不同蒸煮條件，即用鹼量為17.5％～21.0％(Na2O計)、液比為1∶3.5～1∶4.6、硫化度為25％～35％進行馬尾松硫酸鹽法間歇蒸煮的14批間歇蒸煮原始數據(包括相應的H因子、EAb、和實驗室離線測定的紙漿Kappa值)進行步進回歸處理，求得A=342.044、B=25.3121、R=1.12。用Rekunen方法計算出Hb值為110，調試所得軟體包中的Kappa值數學模型為Ka=342.044-25.3121ln{(H-110)[ln(S)EAb]1.12}應用Kappa值軟測量及蒸煮終點預報系統對10批馬尾松硫酸鹽法間歇蒸煮過程紙漿的Kappa值進行在線軟測量的標準偏差為1.1。實施例2在華南理工大學製漿造紙工程國家重點實驗室，對用M/K609-2-10立式間歇外循環間接加熱蒸煮器，採用不同蒸煮條件，即用鹼量用鹼量為16％～17％(Na2O計)、液比為1∶3.0～1∶3.5、硫化度為25％～30％的6批雷林一號桉硫酸鹽法間歇蒸煮數據(包括相應的H因子、EAb、和實驗室離線測定的紙漿Kappa值)進行步進回歸處理，求得A=96.597、B=4.7924、R=2.36。用Rekunen方法計算出Hb值為125，調試所得軟體包中的Kappa值數學模型為Ka=96.597-4.7924ln{(H-125)[ln(S)EAb]2.36}應用Kappa值軟測量及蒸煮終點預報系統對5批雷林一號桉硫酸鹽法間歇蒸煮過程紙漿的Kappa值進行在線軟測量的標準偏差為1.6。
權利要求
1.一種硫酸鹽法間歇蒸煮過程紙漿Kappa值的在線軟測量方法，它包括建立蒸煮過程紙漿Kappa值在線軟測量數學模型，計算機確定蒸煮過程藥液取樣時間，其特徵在於包括以下主要步驟(1)建立蒸煮過程紙漿Kappa值的數學模型如下Ka=A-Bln{(H-Hb)［ln(S)EAb]R}式中Ka-Kappa值H-Vroom定義的H因子Hb-大量脫木素階段開始時的H因子EAb-當H=Hb時，所取藥液試樣的有效鹼濃度S-硫化度(S％)A、B、R-參數；(2)採用數據回歸方法調試軟體包中數學模型中的參數A、B、R值，用Rekunen方法計算出Hb值；(3)輸入硫化度、Hb及蒸煮粗漿的目標Kappa值；(4)投入運行，系統將在H=Hb時發出藥液取樣信號，此時取藥液試樣，測定其有效鹼濃度EAb值，並將EAb值輸入系統；(5)系統將動態顯示當前紙漿的Kappa值及蒸煮粗漿目標Kappa值，當兩者相等時，系統發出信號，報示蒸煮終點已到，可採用人工或自動放鍋。
全文摘要
本發明涉及製漿蒸煮過程測量控制技術,提供一種硫酸鹽法間歇蒸煮過程紙漿Kappa值的在線軟測量方法,該方法的主要步驟包括建立紙漿Kappa值數學模型:Ka=A－Bln{(H－H
文檔編號G01N33/34GK1210265SQ9811469
公開日1999年3月10日 申請日期1998年6月26日 優先權日1998年6月26日
發明者羅琪, 劉煥彬 申請人:華南理工大學