專利名稱：硫酸鹽法間歇蒸煮過(guò)程紙漿Kappa值的在線軟測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制漿蒸煮過(guò)程測(cè)量控制技術(shù)，具體是指硫酸鹽法間歇蒸煮過(guò)程紙漿Kappa(卡伯)值的在線軟測(cè)量方法。
蒸煮是制漿過(guò)程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，紙漿Kappa值表示原料在蒸煮過(guò)程中的蒸解程度。在蒸煮過(guò)程中，穩(wěn)定紙漿的卡伯值，是穩(wěn)定紙漿質(zhì)量的關(guān)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(jì)效益。因此，紙漿Kappa值是紙漿的重要質(zhì)量指標(biāo)。遺憾的是，迄今為止，尚未有開(kāi)發(fā)出蒸煮過(guò)程在線測(cè)量紙漿Kappa值的儀表。目前國(guó)內(nèi)外普遍采用軟測(cè)量的方法，即建立硫酸鹽法間歇蒸煮過(guò)程紙漿Kappa值的軟測(cè)量數(shù)學(xué)模型，采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)蒸煮過(guò)程紙漿Kappa值的在線軟測(cè)量。
目前國(guó)內(nèi)外用于蒸煮過(guò)程Kappa值軟測(cè)量的數(shù)學(xué)模型均為經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。如?guó)內(nèi)采用的Chari模型的變形模型，美國(guó)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(yàn)?zāi)Ｐ碗m然易于使用，但存在通用性差、應(yīng)用范圍小和局限條件多的缺陷。
我國(guó)擁有近百家大型制漿造紙企業(yè)，其蒸煮過(guò)程的自動(dòng)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(dòng)較大。提高和穩(wěn)定蒸煮粗漿質(zhì)量是我國(guó)造紙工業(yè)亟待解決的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種采用計(jì)算機(jī)確定蒸煮過(guò)程藥液取樣時(shí)間后對(duì)蒸煮過(guò)程紙漿Kappa值進(jìn)行在線軟測(cè)量，進(jìn)而預(yù)報(bào)蒸煮終點(diǎn)的硫酸鹽法間歇蒸煮過(guò)程紙漿Kappa值的在線測(cè)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(shí)現(xiàn)的一種硫酸鹽法間歇蒸煮過(guò)程紙漿Kappa值的在線測(cè)量方法，包括以下主要步驟(1)建立蒸煮過(guò)程紙漿Kappa值的數(shù)學(xué)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(kāi)始時(shí)的H因子EAb-當(dāng)H=Hb時(shí)，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(duì)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(xué)模型中的參數(shù)A、B、R值，用Rekunen方法計(jì)算出Hb值；(3)輸入硫化度、Hb及蒸煮粗漿的目標(biāo)Kappa值；(4)投入運(yùn)行，系統(tǒng)將在H=Hb時(shí)發(fā)出藥液取樣信號(hào)，此時(shí)取藥液試樣，測(cè)定其有效堿濃度EAb值，并將EAb值輸入系統(tǒng)；(5)系統(tǒng)將動(dòng)態(tài)顯示當(dāng)前紙漿的Kappa值及蒸煮粗漿目標(biāo)Kappa值，當(dāng)兩者相等時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，報(bào)示蒸煮終點(diǎn)已到，可采用人工或自動(dòng)放鍋。
本發(fā)明主要包括兩個(gè)方面，一方面是建立硫酸鹽法間歇蒸煮過(guò)程紙漿Kappa值的在線軟測(cè)量數(shù)學(xué)模型。這是發(fā)明者根據(jù)蒸煮過(guò)程脫木素反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和數(shù)據(jù)處理方法得出機(jī)理數(shù)學(xué)模型，并在該機(jī)理模型的基礎(chǔ)上用實(shí)驗(yàn)修正(調(diào)試)某些參數(shù)后獲得的準(zhǔn)確數(shù)學(xué)模型。另一方面是根據(jù)上述模型和蒸煮過(guò)程要求組成蒸煮過(guò)程紙漿Kappa值在線軟測(cè)量和蒸煮終點(diǎn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，建立系統(tǒng)的軟件包。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下突出的優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)對(duì)蒸煮過(guò)程紙漿Kappa值進(jìn)行在線軟測(cè)量，并對(duì)蒸煮終點(diǎn)進(jìn)行預(yù)報(bào)，使蒸煮粗漿Kappa值穩(wěn)定，進(jìn)而到達(dá)了提高紙漿質(zhì)量的目的，同時(shí)還可提高得率，降低消耗，減少環(huán)境污染，提高經(jīng)濟(jì)效益。
(2)從二個(gè)實(shí)施例結(jié)果可看出，采用硫酸鹽法間歇蒸煮過(guò)程紙漿Kappa值的在線軟測(cè)量方法，對(duì)蒸煮過(guò)程紙漿Kappa值在線軟測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.6以內(nèi)。達(dá)到目前造紙發(fā)達(dá)國(guó)家紙漿Kappa值在線軟測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差在2.0以內(nèi)的先進(jìn)水平。
(3)本發(fā)明中提出了一種確定蒸煮過(guò)程中藥液取樣時(shí)間的新方法，即當(dāng)H=Hb時(shí)為取樣時(shí)間。該方法既避免了升溫速率波動(dòng)帶來(lái)的干擾，又避免了參數(shù)不易確定的缺陷。
(4)本發(fā)明應(yīng)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(guó)絕大多數(shù)制漿廠未對(duì)木片水份、厚度和重量進(jìn)行在線測(cè)量的國(guó)情。


圖1為硫酸鹽法間歇蒸煮過(guò)程紙漿Kappa值的在線軟測(cè)量及蒸煮終點(diǎn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)示意圖。
圖2為硫酸鹽法間歇蒸煮過(guò)程紙漿Kappa值的在線軟測(cè)量及蒸煮終點(diǎn)預(yù)報(bào)軟件包的主程序流程示意圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行具體描述，進(jìn)一步說(shuō)明硫酸鹽法間歇蒸煮過(guò)程紙漿Kappa值的在線軟測(cè)量方法。
硫酸鹽法間歇蒸煮過(guò)程紙漿Kappa值的在線軟測(cè)量及蒸煮終點(diǎn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)包括硬件和軟件包兩部分。硬件包括一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器(DATAShuttle)，一臺(tái)PC586微機(jī)和一臺(tái)打印機(jī)。軟件包是在WorkBench PCTMfor WindowsTM平臺(tái)下開(kāi)發(fā)的，包含數(shù)據(jù)采集、過(guò)程計(jì)算、控制、數(shù)據(jù)分析、人機(jī)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?yàn)镵appa值在線軟測(cè)量及蒸煮終點(diǎn)預(yù)報(bào)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(guò)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(gòu)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(jì)算機(jī)12和打印機(jī)13相連。
硫酸鹽法間歇蒸煮過(guò)程紙漿Kappa值的在線軟測(cè)量及蒸煮終點(diǎn)預(yù)報(bào)的主要步驟如下(1)建立蒸煮過(guò)程紙漿Kappa值的數(shù)學(xué)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(kāi)始時(shí)的H因子EAb-當(dāng)H=Hb時(shí)，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(duì)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(xué)模型中的參數(shù)A、B、R值，用Rekunen方法計(jì)算出Hb值；(3)輸入硫化度、Hb及蒸煮粗漿的目標(biāo)Kappa值；(4)投入運(yùn)行，系統(tǒng)將在H=Hb時(shí)發(fā)出藥液取樣信號(hào)，此時(shí)打開(kāi)藥液取樣閥7取藥液試樣約40毫升，之后，關(guān)閉取樣閥，測(cè)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(dòng)態(tài)顯示當(dāng)前紙漿的Kappa值及蒸煮粗漿目標(biāo)Kappa值，當(dāng)兩者相等時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，報(bào)示蒸煮終點(diǎn)已到，可放鍋，此時(shí)關(guān)閉循環(huán)泵2，藥液加熱器停止加熱，打開(kāi)放氣閥9，直至壓力表6顯示為0，放鍋結(jié)束。
根據(jù)上述硫酸鹽法間歇蒸煮過(guò)程紙漿Kappa值的在線軟測(cè)量及蒸煮終點(diǎn)預(yù)報(bào)的主要步驟，發(fā)明人優(yōu)選如下實(shí)施例實(shí)施例1在華南理工大學(xué)制漿造紙工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，對(duì)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(jì))、液比為1∶3.5～1∶4.6、硫化度為25％～35％進(jìn)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(yīng)的H因子、EAb、和實(shí)驗(yàn)室離線測(cè)定的紙漿Kappa值)進(jìn)行步進(jìn)回歸處理，求得A=342.044、B=25.3121、R=1.12。用Rekunen方法計(jì)算出Hb值為110，調(diào)試所得軟件包中的Kappa值數(shù)學(xué)模型為Ka=342.044-25.3121ln{(H-110)[ln(S)EAb]1.12}應(yīng)用Kappa值軟測(cè)量及蒸煮終點(diǎn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)對(duì)10批馬尾松硫酸鹽法間歇蒸煮過(guò)程紙漿的Kappa值進(jìn)行在線軟測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.1。實(shí)施例2在華南理工大學(xué)制漿造紙工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，對(duì)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(jì))、液比為1∶3.0～1∶3.5、硫化度為25％～30％的6批雷林一號(hào)桉硫酸鹽法間歇蒸煮數(shù)據(jù)(包括相應(yīng)的H因子、EAb、和實(shí)驗(yàn)室離線測(cè)定的紙漿Kappa值)進(jìn)行步進(jìn)回歸處理，求得A=96.597、B=4.7924、R=2.36。用Rekunen方法計(jì)算出Hb值為125，調(diào)試所得軟件包中的Kappa值數(shù)學(xué)模型為Ka=96.597-4.7924ln{(H-125)[ln(S)EAb]2.36}應(yīng)用Kappa值軟測(cè)量及蒸煮終點(diǎn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)對(duì)5批雷林一號(hào)桉硫酸鹽法間歇蒸煮過(guò)程紙漿的Kappa值進(jìn)行在線軟測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.6。
權(quán)利要求
1.一種硫酸鹽法間歇蒸煮過(guò)程紙漿Kappa值的在線軟測(cè)量方法，它包括建立蒸煮過(guò)程紙漿Kappa值在線軟測(cè)量數(shù)學(xué)模型，計(jì)算機(jī)確定蒸煮過(guò)程藥液取樣時(shí)間，其特征在于包括以下主要步驟(1)建立蒸煮過(guò)程紙漿Kappa值的數(shù)學(xué)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(kāi)始時(shí)的H因子EAb-當(dāng)H=Hb時(shí)，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(xué)模型中的參數(shù)A、B、R值，用Rekunen方法計(jì)算出Hb值；(3)輸入硫化度、Hb及蒸煮粗漿的目標(biāo)Kappa值；(4)投入運(yùn)行，系統(tǒng)將在H=Hb時(shí)發(fā)出藥液取樣信號(hào)，此時(shí)取藥液試樣，測(cè)定其有效堿濃度EAb值，并將EAb值輸入系統(tǒng)；(5)系統(tǒng)將動(dòng)態(tài)顯示當(dāng)前紙漿的Kappa值及蒸煮粗漿目標(biāo)Kappa值，當(dāng)兩者相等時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，報(bào)示蒸煮終點(diǎn)已到，可采用人工或自動(dòng)放鍋。
全文摘要
本發(fā)明涉及制漿蒸煮過(guò)程測(cè)量控制技術(shù),提供一種硫酸鹽法間歇蒸煮過(guò)程紙漿Kappa值的在線軟測(cè)量方法,該方法的主要步驟包括建立紙漿Kappa值數(shù)學(xué)模型:Ka=A－Bln{(H－H
文檔編號(hào)G01N33/34GK1210265SQ9811469
公開(kāi)日1999年3月10日 申請(qǐng)日期1998年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月26日
發(fā)明者羅琪, 劉煥彬 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)