SE525166C2 - Förfarande och anordning för bestämning av hållfasthetsegenskaper hos pappersmassa - Google Patents

Description

Ü 20 25 30 I dokumentet av J. Hill m.fl.: ”Monitoring Pulp Quality for Process Control Purposes”, Canadian Pulp & Paper Association, Toronto, Ontario, Kanada, juni ll-14, 1979, sid. lll - 122, betonas behovet av frekvent styrning av massaproduktionslin- jerna för upprätthållande av en enhetlig massakvalitet och det påpekas att minst två massakvalitetsparametrar, såsom avvatt- ning och innehåll av långa fibrer, bör övervakas kontinuer- ligt.

Dagens raffinörlinjer styrs med hjälp av fibermätanordningar med avseende på medelfiberlängd och fiberfördelningar samt raffinörspecifik energi.

Det har emellertid noterats att trots att man legat inom in- ställda målfönster för parametrar såsom medelfiberlängd, fi- berfördelningar och raffinörspecifik energi, så uppträder sto- ra variationer i den resulterande papperskvaliteten.

Det har även observerats att när malskivornas segment ändras så ökar massahållfastheten till högre värden utan att de ovan nämnda parametrarna ändras ut över operationsfönstermålen. Så- lunda ändras den energi som överförs till fibrerna, vilket re- sulterar i en mer eller mindre utveckling av fibrerna (bättre eller sämre kvalitet), medan fiberlängdfördelningen och en specifik energi bibehàlles. Olyckligtvis kan inte någon infor- mation erhållas om den resulterande papperskvaliteten förrän pappersprov tas vid en pappersmaskin.

Den föreliggande uppfinningen är baserad på hållfasthets- utvecklingen för olika fiberlängdsfraktioner hos pappersmassa och det väsentliga med detta vid tidningstryck och SC/LWC pap- perskvaliteter. Det skulle då vara önskvärt att mäta dragindex för fiberfraktioner. Detta är emellertid mycket tidskrävande och svårt att använda som en raffinörstyrande parameter. 10 U 20 25 30 (Yï ID ”l .- i f* n» -+ n. |~») .. .: :°n: sur" ° ' I I ~ o q nu L] Laboratorieexperiment har nu visat en utmärkt korrelation mel- lan freenessvärdet eller CSF-talet, som erhålles av mellan- fiberfraktioner, och massahållfastheten såsom kommer att fram- gå av experimentet som beskrivs i det följande.

Experiment På massan togs proven A, B, C, D av progressivt högre kvali- tet. Massans dragindex bestämdes vara för låg för provet A samt progressivt högre för de följande proven, varvid massan D har det högsta dragindexet, jämför tabellen nedan.

Siffrorna i spalten CSF Total i tabellen utgör freenessvärdena som erhölls vid mätningar på de totala proven A - D, dvs. utan någon fraktionering.

Siffrorna i spalten CSF R28 i tabellen utgör freenessvärdena uppmätta på den fraktionen av massaproven som kvarhölls på en 28 maskors sil, dvs. på mycket långfibriga fraktioner.

Siffrorna i spalten CSF R48 i tabellen utgör freenessvärdena uppmätta på den fraktionen som passerar 28 maskors silen och som kvarhölls på en 48 maskors sil och de i spalten CSF R2OO i tabellen utgör freenessvärdena uppmätta på den fiberfraktion som passerade 48 maskors silen och som kvarhölls på en 200 maskors sil.

För varje massa A - D kördes en Bauer McNett-klassificerare flera gånger för uppsamling av en tillräcklig mängd massa för att kunna utföra CSF urvattningstestet på de olika fiberfrak- tionerna. 10 U 20 25 E '2 5 'i L» .l _; 4 Hållfast- CSF Total CSF R28 CSF R48 CSF R200 het Massa A Liten 190 740 730 455 Massa B Medium 155 750 750 410 Massa C Stor 90 715 740 320 Massa D Störst 150 750 720 125 Såsom framgår av tabellen noteras de uppmätta freenessvärdena på de tal) na som erhölls för de långfibriga (CSF R28) och massahållfastheten, på 28 maskors silen Alltså uppvisade exempelvis de mycket långfibriga fraktionerna (CSF R28) saprovet D även om dessa två prov har avsevärt olika hållfast- het.

Siffrorna i spalt CSF R200 visar å andra sidan en utmärkt kor- samma CSF-tal = inte och totala massaproven 48 maskors silen inte någon relation mellan heller mellan freenessvärde- fraktionerna som kvarhölls (CSF R48). 750 för både massaprovet B och mas- relation mellan freenessvärdena uppmätta på en mellanfiber- fraktion och massahållfastheten. Ändamålet med den föreliggande uppfinningen är att utnyttja dessa rön för att avhjälpa olägenheterna vid den kända tekni- ken och föreslå en teknik för att lätt bestämma energiöverfö- ringsfaktorn eller en massakvalitetsparameter, den resulterande papperskvaliteten, styrning av pappersmassaraffinörssystem.

Detta ändamål uppnås medelst ett förfarande enligt patentkrav 1 och en anordning enligt patentkrav 9. som avslöjar som lätt kan användas för I enlighet med den föreliggande uppfinningen kan således den tidskrävande och besvärliga dragindexmätningen ersättas med (CSF To- W M 20 25 30 can... ~ n n a n ø -wnnoo n a ~ q . oo on ett mycket enklare avvattningstest på en mellanfiberfraktion, från vilken långa och korta fiberfraktioner borttagits, för att bestämma pappersmassans hållfasthetsegenskaper. På så sätt erhålles en indikering i ett tidigt skede när raffineringspro- cessen eller malskivsegmenten måste ändras.

Enligt fördelaktiga utföringsformer enligt uppfinningen produ- ceras mellanfiberfraktionen medelst en silningsprocedur av massaprov, där massaproven matas genom silar med successivt större masktal. För denna procedur kan med fördel en Bauer McNett-klassificerare användas.

I enlighet med ytterligare andra fördelaktiga utföringsformer av förfarandet enligt uppfinningen omfattar den långfibriga fraktionen fibrer som kvarhàlles på en sil med masktalet 50 och den kortfibriga fraktionen omfattar fibrer som passerar en sil med ett masktal av 200. De lång- och kortfibriga fraktio- nerna borttages från flera successiva massaprov och successiva fraktioner av mellanfiberfraktionerna resulterar i ackumule- ring av mellanfiberfraktionen i en förutbestämd koncentra- tionsnivå, företrädesvis 60 - 90% och mest fördelaktigt 70 - 90%. Avvattningstestet omfattar bestämning av freenessvärdet i enlighet med den standardiserade testmetoden Canadian Standard Freeness. Freenessvärdet som uppmätts på den silade 50 - 200 mellanfibermassafraktionen ger en tillförlitlig indikation på hållfasthetsegenskaperna hos de ursprungliga massaproven.

I enlighet med fördelaktiga utföringsformer av anordningen en- ligt uppfinningen är en injektor anordnad vid fraktionerings- kammarens inloppssida för inmatning av massaprov i fraktione- ringskammaren. Injektorn är anpassad för tillsättning av vat- ten till massaproven för att alstra en önskad suspension. På detta sätt erhålles en suspension som är lämplig för insprut- ning i fraktioneringskammaren. 10 Ü 20 25 30 I: F. '_ f f' Q IQ Q) - 'gå I enlighet med en annan fördelaktig utföringsform av anord- ningen enligt uppfinningen är en pump anordnad för att cirku- lera suspensionen i mellanutrymmet för att homogenisera sus- pensionen. För att erhålla korrekt mätresultat är det viktigt att denna mellanfiberfraktionssuspension är homogen.

I enlighet med ännu en annan fördelaktig utföringsform av an- ordningen enligt uppfinningen är utloppsorgan anordnade för utmatning av lång- och kortfiberfraktionerna från deras re- spektive utrymmen i fraktioneringskammaren. Även om dessa fraktioner inte förekommer i testproven, på vilka freenessmät- ningen utförs, skall den producerade pappersmassan även inne- hålla dessa fraktioner och lång- och kortfiberfraktionerna som separerats från testproven kan därför eventuellt återföras till den producerade pappersmassan.

I enlighet med en annan aspekt på uppfinningen är ett pappers- massaraffineringssystem anordnat, vilket omfattar ett styrsy- stem innefattande en anordning enligt uppfinningen för bestäm- ning av pappersmassans hålfastegenskaper. På så sätt kan prov av den producerade pappersmassan tas regelbundet och dess hållfasthetsegenskaper kan analyseras i en automatisk proce- dur. På så sätt kan pappersmassans hållfasthetsegenskaper övervakas kontinuerligt on-line i raffineringssystemet.

För att förklara uppfinningen mer i detalj kommer en utfö- ringsform enligt uppfinningen, vald som ett exempel, att be- skrivas nedan med hänvisning till ritningen, som i form av ett flödesschema illustrerar utföringsformen.

I utföringsformen som visas på ritningen matas, schematiskt visat vid 2, prov på pappersmassan till en injektor 4. Även vatten inmatas i injektorn 4 via en matningsledning 6. Led- ningen 6 är försedd med en strömningsinjiceringsstyrning (FIC) W U 20 25 30 Lfi FJ v - I n . u u n - .- UW __.å- t* L) \ ~ . ø ~ - . | o s. 8 för styrning av vattentillförseln, så att vatten och massa blandas i injektorn 4 till en suspension lämplig för inmatning till en fraktioneringskammare 10.

Fraktioneringskammaren 10 är uppdelad i tre avdelningar 12, 14, 16 medelst två mellanväggar bildade av sildukar 18, 20 med olika masktal. Silen 18 har ett masktal 50 och silen 20 ett masktal 200. Kammaravdelningarna 12 och 16 är försedda med agitatorer 22 och 24 för omröring av suspensionen som inne- sluts i dessa båda avdelningar.

Långfiberfraktionen som inmatas i fraktioneringskammaren 10 kvarhàlles i avdelningen 12 medelst silen 18. Från de fiber- fraktioner som passerar silen 18 in i avdelningen 14 passerar kortfiberfraktionen genom 200 maskors silen 20 in i kammar- avdelningen 16 medan mellanfiberfraktionen kvarhålles av silen 20 i avdelningen 14.

En pumpkrets 28 med en pump 26 är kopplad till kammaravdel- ningen 14 för att säkerställa en homogen suspension i avdel- ningen 14 för mellanfiberfraktionen. Från pumpkretsen 28 matas testprov av suspensionen som innesluts i avdelningen 14 via en manuell ventil (HV) 30 till en avvattningsanordning 32. I av- vattningsanordningen 32 utförs ett avvattningsprov på de inma- tade testproven enligt den standardiserade testmetoden Canad- ian Standard Freeness (CSF) för bestämning av freeness för testproven.

Det har befunnits att freenessvärdet eller CSF-talet för mel- lanfiberfraktionen är en kvalitetsfaktor som indikerar håll- fasthetsegenskaperna hos det ursprungligen inmatade massapro- vet, vid 2 på ritningen. 10 H 20 25 30 - ø ~ ~ » - - - .- För att erhàlla tillförlitliga resultat vid avvattningstestet är mellanfiberfraktionen koncentrerad i kammaravdelningen 14 till företrädesvis 60 - 90% och mest fördelaktigt till 70 - 90%, ju högre koncentration desto bättre.

Kammaravdelningen 12 är försedd med ett utlopp 34 utrustat med en manuellt reglerad ventil (HV) 36 för utmatning av långfi- berfraktionen, eventuellt för dess àtermatning till massapro- ven och till den producerade massan.

Vid utloppssidan av fraktioneringskammaren 10 är ett utlopp 38 anordnat för utmatning av kortfiberfraktionen fràn kammar- avdelningen 16, eventuellt för dess àtermatning till massapro- ven och till den producerade massan. Utloppet 38 är försett med en tryckinjiceringsstyrning (PIC) 40. Med denna tryckinji- ceringsstyrning 40 styrs trycket vid utloppet sä att massasus- pensionen kvarhàlles i kammaren 10 under tillräckligt läng tid för den fraktionering och homogenisering som behövs för att möjliggöra tillförlitliga mätningar.

Anordningen enligt uppfinningen kan lämpligen vara direkt in- kopplad i styrsystemet för ett pappersmassaraffineringssystem.

Prov kan dä uttagas från massan i raffineringssystemet och analyseras i anordningen och resultaten av analysen användes direkt vid styrningen av raffineringssystemet för att ändra raffineringsprocessen samt för att indikera när malskivsegmen- ten skall bytas. Pà sà sätt är det möjligt att kontinuerligt verifiera att kvaliteten pà den producerade massan uppfyller specifikationen.

Claims (17)

10 Ü 20 25 30 P A T E N T K R A V

1. l. Förfarande för bestämning av hållfasthetsegenskaper hos pappersmassa, kännetecknat av att lång- och kortfiberfraktio- ner borttages från prov pà massan och mellanfiberfraktionen koncentreras till en förutbestämd nivå, varefter ett avvatt- ningstest utförs på mellanfiberfraktionsprovet.

2. Förfarande enligt patentkrav l, kännetecknat av att mellan- fiberfraktionen produceras medelst en silningsprocedur av mas- SaprOVen .

3. Förfarande enligt patentkrav 2, kännetecknat av att sil- ningsproceduren omfattar stegen att massaproven matas genom silar med successivt större masktal.

4. Förfarande enligt patentkrav 3, kännetecknat av att långfi- berfraktionen omfattar fibrer som kvarhålles på en sil med masktalet 50.

5. Förfarande enligt patentkrav 3 eller 4, kännetecknat av att och kortfiberfraktionen omfattar fibrer som passerar en sil med ett masktal av 200.

6. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, känne- tecknat av att lång- och kortfiberfraktionerna borttages från flera successiva massaprov och successiva fraktioner av mel- lanfiberfraktionerna resulterar i ackumulering av mellanfiber- fraktionen i en förutbestämd koncentrationsnivå.

7. Förfarande enligt patentkrav 6, kännetecknat av att koncen- trationsnivån är lika med en fiberkoncentration av 60 - 90%, företrädesvis 70 - 90%. N U 20 25 30 ø | ~ - . ~ - - u .- CW v» | Qfï -__\ ( _ Lfx - . o . . - | | .- 10

8. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, känne- tecknat av att avvattningstestet omfattar bestämning av free- nessvärdet i enlighet med den standardiserade testmetoden Ca- nadian Standard Freeness.

9. Anordning för bestämning av hållfastegenskaper hos pappers- massa, kännetecknad av att en fraktioneringskammare är uppde- lad i minst tre avdelningar av minst två silduksmellanväggar med olika masktal, en mellanavdelning av dessa avdelningar är avgränsad genom nämnda två silduksväggar och är avsedd att ackumulera en mellanfiberfraktion av massaprov, från vilket lång- och kortfiberfraktioner borttagits när massaproven som matas till kammaren passerar genom sildukarna med successivt högre masktal samt av att ett utloppsorgan är anordnat för matning av testprov av mellanfiberfraktionen från mellanavdel- ningen till en avvattningstestanordning.

10. Anordning enligt patentkrav 9, kännetecknad av att en in- jektor är anordnad vid fraktioneringskammarens inloppssida för inmatning av massaprov i fraktioneringskammaren.

11. Anordning enligt patentkrav 10, kännetecknad av att injek- torn är anpassad för tillsättning av vatten till massaproven för att alstra en önskad suspension.

12. Anordning enligt patentkrav 11, kännetecknad av att en pump är anordnad för att cirkulera suspensionen i mellanutrym- met för att homogenisera suspensionen.

13. Anordning enligt något av patentkraven 9 - 12, känneteck- nad av att utloppsorgan är anordnade för utmatning av lång- och kortfiberfraktionerna från deras respektive utrymmen i fraktioneringskammaren. 10 U . i., to L . . .. . .... .. . ~« ß- ~) ~~ »J : : : :: : . :: . : ::.. 'z .~ N. . ,. ... .. . » . - . - , . ~ v- 11

14. Anordning enligt patentkrav 13, kännetecknad av att ut- loppsorganet för utmatning av làngfiberfraktionen omfattar en manuellt reglerad ventil.

15. Anordning enligt patentkrav 13 eller 14, kännetecknad av att utloppsorganet för utmatning av kortfiberfraktionen omfat- tar en tryckinjiceringsstyrventil.

16. Anordning enligt något av patentkraven 9 - 15, känneteck- nad av att avvattningstestanordningen är anordnad att på inma- tade testprov mäta freenessvärdet enligt den standardiserade testmetoden Canadian Standard Freeness.

17. Pappersmassaraffineringssystem omfattande ett styrsystem, kännetecknat av att styrsystemet innefattar en anordning en- ligt något av patentkraven 9 - 16.