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(fā)明涉及制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。
蒸煮是制漿過程的一個重要環(huán)節(jié)，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(wěn)定紙漿的卡伯值，是穩(wěn)定紙漿質(zhì)量的關鍵，而且還可提高紙漿得率，降低消耗，減少環(huán)境污染，提高經(jīng)濟效益。因此，紙漿Kappa值是紙漿的重要質(zhì)量指標。遺憾的是，迄今為止，尚未有開發(fā)出蒸煮過程在線測量紙漿Kappa值的儀表。目前國內(nèi)外普遍采用軟測量的方法，即建立硫酸鹽法間歇蒸煮過程紙漿Kappa值的軟測量數(shù)學模型，采用計算機實現(xiàn)蒸煮過程紙漿Kappa值的在線軟測量。
目前國內(nèi)外用于蒸煮過程Kappa值軟測量的數(shù)學模型均為經(jīng)驗模型。如國內(nèi)采用的Chari模型的變形模型，美國Measurex公司采用的Chari模型，AccuRay公司采用的Hatton模型，瑞典ASEA-MoDo公司采用的回歸模型等。經(jīng)驗模型雖然易于使用，但存在通用性差、應用范圍小和局限條件多的缺陷。
我國擁有近百家大型制漿造紙企業(yè)，其蒸煮過程的自動控制水平較低，造成其后續(xù)的篩選、洗滌和漂白工序的產(chǎn)量和質(zhì)量波動較大。提高和穩(wěn)定蒸煮粗漿質(zhì)量是我國造紙工業(yè)亟待解決的問題。
本發(fā)明的目的是在于克服現(xiàn)有技術的不足之處，提供一種采用計算機確定蒸煮過程藥液取樣時間后對蒸煮過程紙漿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(wěn)定蒸煮粗漿質(zhì)量。
本發(fā)明的上述目的是這樣實現(xiàn)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(shù)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堿濃度S-硫化度(S％)A、B、R-參數(shù)
(2)對新用戶，根據(jù)不同工廠、不同原料等條件，采用數(shù)據(jù)回歸方法調(diào)試軟件包中數(shù)學模型中的參數(shù)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(tǒng)將在H=Hb時發(fā)出藥液取樣信號，此時取藥液試樣，測定其有效堿濃度EAb值，并將EAb值輸入系統(tǒng)；(5)系統(tǒng)將動態(tài)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(tǒng)發(fā)出信號，報示蒸煮終點已到，可采用人工或自動放鍋。
本發(fā)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(shù)學模型。這是發(fā)明者根據(jù)蒸煮過程脫木素反應動力學和數(shù)據(jù)處理方法得出機理數(shù)學模型，并在該機理模型的基礎上用實驗修正(調(diào)試)某些參數(shù)后獲得的準確數(shù)學模型。另一方面是根據(jù)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(tǒng)，建立系統(tǒng)的軟件包。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下突出的優(yōu)點(1)本發(fā)明實現(xiàn)了計算機對蒸煮過程紙漿Kappa值進行在線軟測量，并對蒸煮終點進行預報，使蒸煮粗漿Kappa值穩(wěn)定，進而到達了提高紙漿質(zhì)量的目的，同時還可提高得率，降低消耗，減少環(huán)境污染，提高經(jīng)濟效益。
(2)從二個實施例結果可看出，采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(nèi)。達到目前造紙發(fā)達國家紙漿Kappa值在線軟測量的標準偏差在2.0以內(nèi)的先進水平。
(3)本發(fā)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干擾，又避免了參數(shù)不易確定的缺陷。
(4)本發(fā)明應用范圍較大，既可用于針葉木，又可用于闊葉木，局限條件少，特別適合我國絕大多數(shù)制漿廠未對木片水份、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(tǒng)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件包的主程序流程示意圖。
以下結合附圖對本發(fā)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(tǒng)包括硬件和軟件包兩部分。硬件包括一個A/D轉(zhuǎn)換器(DATAShuttle)，一臺PC586微機和一臺打印機。軟件包是在WorkBench PCTMfor WindowsTM平臺下開發(fā)的，包含數(shù)據(jù)采集、過程計算、控制、數(shù)據(jù)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(huán)間接加熱蒸煮系統(tǒng)，虛線框Ⅱ為Kappa值在線軟測量及蒸煮終點預報系統(tǒng)。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(huán)泵2和藥液循環(huán)管3與裝有溫度傳感器5的藥液加熱器4構成蒸煮系統(tǒng)，溫度變送器10分別與溫度傳感器5和A/D轉(zhuǎn)換器11相連，A/D轉(zhuǎn)換器11與計算機12和打印機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(shù)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堿濃度S-硫化度(S％)A、B、R-參數(shù)(2)對新用戶，根據(jù)不同工廠、不同原料等條件，采用數(shù)據(jù)回歸方法調(diào)試軟件包中數(shù)學模型中的參數(shù)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(tǒng)將在H=Hb時發(fā)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，之后，關閉取樣閥，測定所取藥液的有效堿濃度EAb值，并將EAb值輸入系統(tǒng)；(5)系統(tǒng)將動態(tài)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(tǒng)發(fā)出信號，報示蒸煮終點已到，可放鍋，此時關閉循環(huán)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(jù)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(fā)明人優(yōu)選如下實施例實施例1在華南理工大學制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(huán)間接加熱蒸煮器，采用不同蒸煮條件，即用堿量為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(shù)據(jù)(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(diào)試所得軟件包中的Kappa值數(shù)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(tǒng)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在華南理工大學制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(huán)間接加熱蒸煮器，采用不同蒸煮條件，即用堿量用堿量為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(shù)據(jù)(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(diào)試所得軟件包中的Kappa值數(shù)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(tǒng)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(shù)學模型，計算機確定蒸煮過程藥液取樣時間，其特征在于包括以下主要步驟(1)建立蒸煮過程紙漿Kappa值的數(shù)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堿濃度S-硫化度(S％)A、B、R-參數(shù)；(2)采用數(shù)據(jù)回歸方法調(diào)試軟件包中數(shù)學模型中的參數(shù)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(tǒng)將在H=Hb時發(fā)出藥液取樣信號，此時取藥液試樣，測定其有效堿濃度EAb值，并將EAb值輸入系統(tǒng)；(5)系統(tǒng)將動態(tài)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(tǒng)發(fā)出信號，報示蒸煮終點已到，可采用人工或自動放鍋。
全文摘要
本發(fā)明涉及制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(shù)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(yōu)先權日1998年6月26日
發(fā)明者羅琪, 劉煥彬 申請人:華南理工大學