DE102004020496A1

DE102004020496A1 - Verfahren zum Steuern eines Bleichprozesses für die Altpapieraufbereitung, sowie eine Bleichvorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens

Info

Publication number: DE102004020496A1
Application number: DE200410020496
Authority: DE
Inventors: Markus Dinkel; Reinhold GÖTZ; Joachim Dr. Horn; Henning Dr. Lenz; Volkmar Dr. Mickal; Thomas Dr. Runkler; Thomas Dr. Schmidt; Albrecht Dr. Sieber; Klaus Villforth
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2004-04-26
Filing date: 2004-04-26
Publication date: 2005-11-17
Also published as: EP1740763A2; WO2005103373A2; RU2006141637A; RU2346096C2; CN101065535A; WO2005103373A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Bleichprozesses für die Altpapieraufbereitung, mit folgenden Schritten: DOLLAR A - Bereitstellen einer Faserstoffsuspension; DOLLAR A - Messen der Weiße der Faserstoffsuspension; DOLLAR A - Vermischen der Faserstoffsuspension mit einem Bleichmittel; DOLLAR A - Zuführen der vermischten Faserstoffsuspension in einen Bleichbehälter (7); DOLLAR A - Entnehmen der vermischten Faserstoffsuspension aus dem Bleichbehälter nach einer bestimmten Zeitdauer; DOLLAR A dadurch gekennzeichnet, dass DOLLAR A das Bleichmittel ein Stoffgemisch aus mehreren Stoffen aufweist, wobei die Menge und/oder die Zusammensetzung des zugesetzten Bleichmittels abhängig von der gemessenen Weiße der Faserstoffsuspension so eingestellt wird, dass eine möglichst konstante Sollweiße der entnommenen Faserstoffsuspension erreicht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Bleichprozesses für die Altpapieraufbereitung, sowie eine Bleichvorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Ein wichtiger Prozessschritt bei der Altpapieraufbereitung ist das Bleichen. Durch Zugabe eines Bleichmittels in die Faserstoffsuspension wird die Weiße (z.B. die Helligkeit) bzw. der Farbort (z.B. Rot, Grün, Blau) verändert. Das Bleichmittel enthält üblicherweise die Bleichchemikalien, wie Wasserstoffperoxid, sowie aktivierende und/oder stabilisierende Chemikalien wie Natronlauge und Wasserglas.

Bisher wird der Bleichprozess durch Zugabe einer vorab festgelegten Menge von Bleichmittel durchgeführt, um eine Mindestbleichwirkung zu erreichen, so dass die Weiße der Faserstoffsuspension nach dem Bleichen ein bestimmtes Maß nicht unterschreitet bzw. ungefähr innerhalb eines bestimmten Weißebereichs liegt. Auch ist die Zusammensetzung des Bleichmittels festgelegt, so dass stets eine bestimmte Bleichwirkung erzielt wird. Bei einem veränderlichen Altpapiereintrag kann es aufgrund von unterschiedlichen Faserqualitäten zu Schwankungen bei der Weiße der dem Bleichprozess zugeführten Faserstoffsuspension kommen. Durch das in festgelegter Menge und Zusammensetzung zugesetzte Bleichmittel wird die Faserstoffsuspension also zuviel oder zu wenig gebleicht, so dass die Weiße der Faserstoffsuspension nach dem Bleichprozess entweder zu gering ist oder zu groß ist. Im Falle einer zu hohen Weiße muss diese beispielsweise durch Zugabe von Farbe wieder reduziert werden.

Da die Durchlauf zeit der Faserstoffsuspension zu Beginn des Bleichprozesses bis zum Vorliegen von aufbereitetem Papier mehrere Stunden dauert, ist es nicht möglich, abhängig von der Weiße des Papiers am Ende des Herstellungsprozesses den Bleichprozess zu regeln, da die Veränderungen der Weiße der Faserstoffsuspension zu Beginn des Bleichprozesses erheblich schneller stattfinden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Durchführen eines Bleichprozesses zur Verfügung zu stellen, mit dem größere Schwankungen der Weiße der Faserstoffsuspension am Ausgang des Bleichprozesses verhindert werden können und mit dem der Einsatz des eingesetzten Bleichmittels möglichst minimal ist.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1, sowie durch die Bleichvorrichtung nach Anspruch 7 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern eines Bleichprozesses für die Altpapieraufbereitung vorgesehen. Bei einer bereitgestellten Faserstoffsuspension wird die Weiße gemessen und die Faserstoffsuspension mit einem Bleichmittel vermischt. Die vermischte Faserstoffsuspension wird in einen Bleichbehälter zugeführt, um für eine bestimmte Zeitdauer gebleicht zu werden. Die vermischte Faserstoffsuspension wird nach der bestimmten Zeitdauer aus dem Bleichbehälter entnommen. Die Menge und/oder die Zusammensetzung des zugesetzten Bleichmittels wird abhängig von der gemessenen Weiße der Faserstoffsuspension so eingestellt, dass eine möglichst konstante Sollweiße der entnommenen Faserstoffsuspension erreicht wird.

Das erfindungsgemäße Steuerverfahren zum Steuern des Bleichprozesses sieht also vor, abhängig von einer gemessenen Weiße der Faserstoffsuspension vor dem Bleichprozess die Menge und/oder die Zusammensetzung des Bleichmittels, das der Faserstoffsuspension zugesetzt wird, einzustellen. Dadurch kann der Bleichprozess für jeden Anteil der eingetragenen Faserstoffsuspension mit derjenigen Menge und/oder derjenigen Zusammensetzung des zugesetzten Bleichmittels durchgeführt werden, mit der der Bleichprozess mit dem jeweiligen Teil der Faserstoffsuspension so ausgeführt wird, dass am Ende des Bleichprozesses eine bestimmte Sollweiße erreicht ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Bleichmittel ein Stoffgemisch aus mehreren Stoffen aufweisen, wobei das Bleichmittel eine Bleichchemikalie und/oder eine Stabilisatorchemikalie enthält.

Vorzugsweise wird das Einstellen der Menge und/oder der Zusammensetzung des Bleichmittels mit Hilfe eines Zuordnungsschemas zu der Weiße der Faserstoffsuspension durchgeführt. Das Zuordnungsschema kann insbesondere mithilfe einer Funktion, einer Tabelle oder eines Zuordnungsdiagramms durchgeführt werden.

Es kann ein Adaptionsmodus vorgesehen sein, bei dem die Weiße der entnommenen Faserstoffsuspension mit der Sollweiße verglichen wird und abhängig von dem Ergebnis des Vergleichens das Zuordnungsschema angepasst wird.

Insbesondere wird das Einstellen der Menge und/oder der Zusammensetzung des Bleichmittels bei einer vorgegebenen Sollweiße so durchgeführt, dass der Bereitstellungsaufwand für das Bleichmittel minimiert ist. Da das Bleichmittel häufig aus mehreren verschiedenen Stoffen besteht, die in verschiedenen Kombinationen eine vergleichbare Bleichwirkung erreichen, ist es sinnvoll, diejenige Kombination, d.h. die Menge und/oder die Zusammensetzung des Bleichmittels so zu wählen, dass die Kosten dafür, bzw. der Bereitstellungsaufwand für das Bleichmittel minimiert ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Bleichvorrichtung zum Durchführen eines Bleichprozesses für die Altpapieraufbereitung vorgesehen. Die Bleichvorrichtung weist einen Bleichbehälter auf, in dem eine Faserstoffsuspension mithilfe eines Bleichmittels gebleicht wird. Mithilfe einer Zuführung wird Faserstoffsuspension in den Bleichbehälter eingebracht. Mit einem Weißesensor wird die Weiße der Faserstoffsuspension in der Zuführungsleitung gemessen und mithilfe einer Dosiereinrichtung die zugeführte Faserstoffsuspension mit einem Bleichmittel versehen. Es ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die mit der Dosiereinrichtung verbunden ist, um abhängig von der gemessenen Weiße der zugeführten Faserstoffsuspension die Menge und/oder die Zusammensetzung des Bleichmittels einzustellen, so dass eine möglichst konstante Sollweiße der entnommenen Faserstoffsuspension erreicht wird.

Die erfindungsgemäße Bleichvorrichtung hat den Vorteil, dass der Bleichprozess bei Vorgabe einer Sollweiße der nach dem Bleichprozess erhaltenen Faserstoffsuspension und abhängig von der gemessenen Weiße der zugeführten Faserstoffsuspension beeinflusst wird, indem Bleichmittel in geeigneter Menge und/oder in geeigneter Zusammensetzung der zugeführten Faserstoffsuspension zugesetzt wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Steuereinrichtung einen Speicher auf, um ein Zuordnungsschema in Form einer Funktion, einer Tabelle oder eines Zuordnungsdiagramms zu speichern. Dadurch kann eine gemessene Weiße einer bestimmten Menge und/oder Zusammensetzung des Bleichmittels zugeordnet werden, so dass das Bleichmittel in geeigneter Weise der zugeführten Faserstoffsuspension zugesetzt wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann eine Abführungseinrichtung vorgesehen sein, um die Faserstoffsus pension nach einer bestimmten Zeitdauer aus dem Bleichbehälter abzuführen, wobei die Abführungseinrichtung mit einem weiteren Weißesensor verbunden ist, um die Weiße der abgeführten Faserstoffsuspension zu messen. Die Steuereinrichtung ist ferner so gestaltet, um abhängig von der Weiße der abgeführten Faserstoffsuspension in einem Adaptionsmodus das Zuordnungsschema anzupassen.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Teils eines Prozesses zur Altpapieraufbereitung, in dem das Bleichen einer Faserstoffsuspension durchgeführt wird; und
2 ein Zuordnungsdiagramm, das eine Funktion darstellt, um die Menge und/oder die Zusammensetzung des zuzusetzenden Bleichmittels zu beschreiben.
In 1 ist ein Teil eines Altpapieraufbereitungssystems dargestellt. Dargestellt sind ein Vorflotationsbehälter 1, in dem Druckfarbenpartikel aus einer aus Altpapier gebildeten Faserstoffsuspension ausgetragen werden. Die so vorgereinigte Faserstoffsuspension wird über eine Zuführungsleitung 2 einem Disperger 3 zugeführt. Der Disperger 3 ist mit einem Bleichmittelbehälter 4 über eine weitere Zuführungsleitung 5 verbunden. In der weiteren Zuführungsleitung 5 befindet sich ein Stellventil 6, um die Menge des zugeführten Bleichmittels einzustellen.
In einer alternativen Ausführungsform können mehrere Bleichmittelbehälter 4 vorgesehen sein, in denen sich Bleichchemikalien, Stabilisatorchemikalien und dergleichen befinden, die über mehrere weitere Zuführungsleitungen 5 und über jeweilige Stellventile 6 mit dem Disperger 3 verbunden sind. Durch die individuelle Einstellung der Stellventile 6 kann sowohl die Menge der zugeführten Stoffe als auch die Zusammensetzung des aus den Stoffen gebildeten Bleichmittels eingestellt werden. Zudem kann Wasser in einstellbarer Menge zugesetzt werden, um die Konzentration der zugesetzten Stoffe einzustellen.
Der Disperger 3 dient dazu, die zugeführten Stoffe mit der über die Zuführungsleitung 2 zugeführten Faserstoffsuspension zu vermischen und einem Bleichbehälter 7 zuzuführen. Die mit dem Bleichmittel vermischte Faserstoffsuspension ist im Wesentlichen krümelig oder zähflüssig, so dass sie sich über der bereits in dem Bleichbehälter 7 befindlichen Faserstoffsuspension absetzt, ohne sich wesentlich mit ihr zu vermischen.
Der Bleichbehälter 7 weist an seinem unteren Ende eine Rührschnecke auf, die die Faserstoffsuspension in eine Abführungsleitung 8 treibt und diese einem Nachflotationsbehälter 9 zuführt. Aus dem Nachflotationsbehälter 9 gelangt die Faserstoffsuspension zu den weiteren Stufen des Altpapieraufbereitungssystems, an dessen Ende die Herstellung von aufbereitetem Papier stehen kann.
Es ist eine Steuereinheit 11 vorgesehen, die mit einem Weißesensor 12 verbunden ist, der an der Zuführungsleitung 2 angeordnet ist. Der Weißesensor 12 misst die Helligkeit bzw. den Farbort der gerade dem Disperger zugeführten Faserstoffsuspension. Der Weißesensor kann beispielsweise als optischer Sensor ausgebildet sein, der die Reflektion von eingestrahltem Licht von der Faserstoffsuspension misst, und daraus die Weiße bzw. den Farbort der Faserstoffsuspension bestimmt.
Die Steuereinheit 11 ist mit dem Stellventil 6 verbunden, so dass das Stellventil 6 gemäß einem Steuerwert von der Steuereinheit 11 eingestellt werden kann. Sind mehrere Stellventile 6 vorgesehen, können diese individuell durch Steuerwerte von der Steuereinheit 11 eingestellt werden. Die Steuereinheit 11 weist einen Speicher 14 auf, in dem ein Zuordnungsschema ge speichert ist. Das Zuordnungsschema kann als Funktion, Zuordnungstabelle oder Zuordnungsdiagramm gespeichert sein, und dient dazu, abhängig von dem von dem Weißesensor 12 gemessenen Weißewert der zugeführten Faserstoffsuspension 2 einen Stellwert für das Stellventil 6 bzw. die Stellventile 6 zu ermitteln.
In 2 ist ein Zuordnungsdiagramm dargestellt, bei dem der Grad des Bleichens (angegeben als ΔQ) abhängig von der Konzentration von NaOH als Stabilisatorchemikalie und H₂O₂ (Wasserstoffperoxid) als Bleichchemikalie dargestellt ist. Das Zuordnungsdiagramm betrifft ein Bleichemittel, das kein Wasserglas enthält. Bei Vorgabe eines Sollweißewerts für die abgeführte Faserstoffsuspension kann abhängig von dem Weißewert der zugeführten Faserstoffsuspension der Grad des notwendigen Bleichens bestimmt werden. Dieser ist auf der z-Achse des Diagrams der 2 aufgetragen. Ist das notwendige Maß des Bleichens ermittelt worden, existieren in der Regel viele mögliche Zusammensetzungen des Bleichmittels aus den Chemikalien H₂O₂ und NaOH, da eine gleiche Bleichwirkung durch viele Kombinationen der Bleichchemikalien hervorgerufen werden kann. Daher ist es zweckmäßig, diejenige Zusammensetzung des Bleichmittels auszuwählen, deren Bereitstellungsaufwand möglichst gering ist und/oder der sonstigen Prozessanforderungen genügt. Die Menge der möglichen Zusammensetzungen ergibt sich aus der Höhenlinie in Höhe des einzustellenden Bleichegrads in dem Zuordnungsdiagramm.
Das Zuordnungsdiagramm wird anhand von Prozessdaten als ein Modell der Bleichwirkung als Funktion der Chemikalienkonzentration, beispielsweise als neuronales Netz oder Gauss-Prozess, gelernt. Bei gegebener Sollweiße bzw. Sollfarbort der Faserstoffsuspension in der Abführungsleitung des Bleichbehälters und der gemessenen Weiße bzw. des gemessenen Farborts am Eingang des Bleichbehälters kann damit die erforderliche Chemikalienkonzentration berechnet werden. Vorhandene Freiheitsgrade können zur Minimierung des Bereitstellungsaufwandes verwendet werden.
Zum Durchführen des Lernprozesses ist an der Abführungsleitung 8 ein weiterer Weißesensor 13 angeordnet, der mit der Steuereinheit 11 verbunden ist. In einem Adaptionsmodus kann nun die Bleichwirkung des zugesetzten Bleichmittels in der jeweiligen Konzentration, Menge und Zusammensetzung bestimmt und ein Zuordnungsschema erstellt bzw. nachjustiert werden, um die Steuerung des Bleichprozesses zu optimieren. Im Adaptionsmodus können die Abweichungen von gewünschter Sollweiße und tatsächlich erzielter Weiße an der Abführungsleitung 8 des Bleichbehälters 7 zur Adaption des Zuordnungsschemas, beispielsweise zur Bestimmung eines Offsets, verwendet werden.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Bleichprozesses für die Altpapieraufbereitung, mit folgenden Schritten: – Bereitstellen einer Faserstoffsuspension; – Messen der Weiße der Faserstoffsuspension; – Vermischen der Faserstoffsuspension mit einem Bleichmittel; – Zuführen der vermischten Faserstoffsuspension in einen Bleichbehälter (7); – Entnehmen der vermischten Faserstoffsuspension aus dem Bleichbehälter nach einer bestimmten Zeitdauer; dadurch gekennzeichnet, dass das Bleichmittel ein Stoffgemisch aus mehreren Stoffen aufweist, wobei die Menge und/oder die Zusammensetzung des zugesetzten Bleichmittels abhängig von der gemessenen Weiße der Faserstoffsuspension so eingestellt wird, dass eine möglichst konstante Sollweiße der entnommenen Faserstoffsuspension erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bleichmittel ein Stoffgemisch aus mehreren Stoffen aufweist, und dass das Bleichmittel eine Bleichchemikalie und/oder eine Stabilisatorchemikalie enthält.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen der Menge und/oder der Zusammensetzung des Bleichmittels mit Hilfe eines Zuordnungsschema durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuordnungsschema mit Hilfe einer Funktion, einer Tabelle oder eines Zuordnungsdiagramms durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Adaptionsmodus die Weiße der entnommenen Faserstoffsuspension mit der Sollweiße verglichen wird und abhängig von dem Ergebnis des Vergleichens das Zuordnungsschema angepasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen der Menge und/oder der Zusammensetzung bei einer vorgegebenen Sollweiße so durchgeführt wird, dass der Bereitstellungsaufwand für das Bleichmittel minimiert ist.
Bleichvorrichtung zum Durchführen eines Bleichprozesses für die Altpapieraufbereitung, mit einem Bleichbehälter (7), in dem eine Faserstoffsuspension mit Hilfe eines Bleichmittels gebleicht wird; mit einer Zuführung (2) zum Zuführen der Faserstoffsuspension in den Bleichbehälter (7); mit einem Weißesensor (12) zum Messen der Weiße der Faserstoffsuspension in der Zuführung; mit einer Dosiereinrichtung (6), um die zugeführte Faserstoffsuspension mit einem Bleichmittel zu versehen; gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (11), die mit der Dosiereinrichtung (6) verbunden ist, um abhängig von der gemessenen Weiße der zugeführten Faserstoffsuspension die Menge und/oder die Zusammensetzung des Bleichmittels einzustellen, so dass eine möglichst konstante Sollweiße der entnommenen Faserstoffsuspension erreicht wird.
Bleichvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (11) so gestaltet ist, um ein Einstellen der Menge und/oder der Zusammensetzung des Bleichmittels mit Hilfe eines Zuordnungsschema durchzuführen.
Bleichvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (11) einen Speicher (14) aufweist, um als Zuordnungsschema eine Funktion, eine Tabelle oder ein Zuordnungsdiagramm zu speichern.
Bleichvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abführungseinrichtung (8) vorgesehen ist, um die Faserstoffsuspension nach einer bestimmten Zeitdauer aus dem Bleichbehälter (7) abzuführen, wobei die Abführungseinrichtung mit einem weiteren Weißesensor (13) verbunden ist, um die Weiße der abgeführten Faserstoffsuspension zu messen, und wobei die Steuereinrichtung (11) so gestaltet ist, um abhängig von der Weiße der abgeführten Faserstoffsuspension in einem Adaptionsmodus das Zuordnungsschema anzupassen.
Bleichvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (11) so gestaltet ist, um die Menge und/oder die Zusammensetzung bei einer vorgegebenen Sollweiße so einzustellen, dass der Bereitstellungsaufwand für das Bleichmittel minimiert ist.