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JP5684655B2 - Multivariable control method and apparatus for bleaching process - Google Patents
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本発明は、漂白工程の多変数制御方法及びその装置に関し、より詳細には、パルプ原料中のヘキセンウロン酸成分の含有量を考慮に入れた漂白工程の多変数制御方法及びその装置に関する。   The present invention relates to a multivariable control method and apparatus for a bleaching process, and more particularly to a multivariable control method and apparatus for a bleaching process that takes into account the content of a hexeneuronic acid component in a pulp raw material.

パルプ原料の漂白法として、かつて普及していた「塩素漂白」では、漂白薬品として塩素水(Cl2)が用いられた。しかし、この漂白法では生物に有害なクロロホルム成分やダイオキシンを発生する恐れがあることが、近年、判ってきたため、現在では環境保護のためクロロホルム成分やダイオキシンの発生を回避することができる「ECF漂白(Elemen- tary Chlorine Free bleaching)」が、パルプ原料の漂白工程で広く採用されるようになっている。ECF漂白では、主要な漂白薬品として、塩素漂白で使われた塩素水(Cl2)に代えて、二酸化塩素水(ClO2)が使われるが、パルプ原料が漂白された白さを表わす値であるパルプの白色度は、主に、この二酸化塩素水の添加率を変化させることによって調節される。 Chlorine water (Cl 2 ) was used as a bleaching chemical in “chlorine bleaching”, which was once widely used as a bleaching method for pulp raw materials. However, in recent years, it has been found that this bleaching method may generate chloroform components and dioxins that are harmful to living organisms. Therefore, it is now possible to avoid the generation of chloroform components and dioxins for environmental protection. (Elemen- tary Chlorine Free bleaching) has been widely adopted in the bleaching process of pulp raw materials. In ECF bleaching, chlorine dioxide water (ClO 2 ) is used as the main bleaching chemical instead of chlorine water (Cl 2 ) used in chlorine bleaching. The whiteness of a certain pulp is adjusted mainly by changing the addition rate of this chlorine dioxide water.

しかし、二酸化塩素は高価な薬品であり、漂白薬品の使用量を少しでも減らすため、漂白能力的には少し劣るが、この二酸化塩素添加の一部分を安価なパルプ原料の漂白薬品である過酸化水素水(H22)に置き換えていくことが広く行なわれている。 However, chlorine dioxide is an expensive chemical and reduces the amount of bleaching chemical used, so the bleaching ability is slightly inferior. However, a part of this chlorine dioxide addition is hydrogen peroxide, a bleaching chemical for cheap pulp raw materials. The replacement with water (H 2 O 2 ) is widely performed.

また一方で、紙の原料となるチップ材として、最近、多く使用されるようになってきたユーカリ材などの広葉樹パルプのECF漂白において、漂白薬品の一部を上記の理由で過酸化水素水に置き換えて行った場合、製造直後のパルプ原料の外観から検査される白色度の値だけからは判らないが、紙製品になった場合に紙の白色度を低下させてしまう褪色トラブル(色戻りトラブル)を引起こすことのある、パルプ原料中に含まれるヘキセンウロン酸成分の含有量の多寡についての注意が特に重要となる。   On the other hand, in the ECF bleaching of hardwood pulp such as eucalyptus wood, which has recently been widely used as a chip material used as a raw material for paper, a part of bleaching chemical is converted into hydrogen peroxide solution for the above reasons. If replaced, the whiteness value that is inspected from the appearance of the pulp raw material immediately after production is not known only, but when it becomes a paper product, it will cause the paper whiteness to deteriorate. ) Is particularly important as regards the content of the hexeneuronic acid component contained in the pulp raw material.

その理由として、植林木であるユーカリ材などの広葉樹チップ材から作られたパルプ原料には、その樹種の特性として、ヘキセンウロン酸成分の含有量が他のチップ材に比べて多いことが挙げられる。その場合、ヘキセンウロン酸成分も分解する能力を持つ二酸化塩素水の添加率を増やせば、パルプ原料中に残留するヘキセンウロン酸量が減り、紙の褪色トラブルを回避することが可能となるが、上述したように、コスト対策などで二酸化塩素水(ClO2)の添加率を減らして、代替の漂白薬品として過酸化水素水(H22)の添加に置き換えていった場合、過酸化水素水はパルプ原料中のヘキセンウロン酸成分を分解する薬品効果を持たないため、白色度の最終到達値については問題ないが、場合によってはパルプ原料中のヘキセンウロン酸成分の含有量を十分に減らすことができずに、本来、期待されるパルプ品質を確保することができなくなり、紙の褪色トラブルの危険性がより高まる。 The reason for this is that pulp materials made from hardwood chip materials such as eucalyptus wood that are planted trees have a higher content of hexeneuronic acid component than other chip materials as a characteristic of the tree species. In that case, if the addition rate of chlorine dioxide water having the ability to decompose hexeneuronic acid component is also increased, the amount of hexeneuronic acid remaining in the pulp raw material can be reduced, and it becomes possible to avoid paper discoloration trouble. Thus, if the addition rate of chlorine dioxide water (ClO 2 ) is reduced by cost measures and replaced with the addition of hydrogen peroxide water (H 2 O 2 ) as an alternative bleaching chemical, Since there is no chemical effect to decompose the hexeneuronic acid component in the pulp raw material, there is no problem with the final value of whiteness, but in some cases the content of the hexeneuronic acid component in the pulp raw material cannot be reduced sufficiently In addition, originally, the expected pulp quality cannot be ensured, and the risk of paper fading trouble is further increased.

すなわち、パルプ原料の白色度だけの外観検査を基に、白色度品質に問題がないとして、客先に紙製品が出荷された後、悪条件が重なり長期間を経て、紙の褪色トラブル(色戻りトラブル)が客先で発生したりすると、大きなクレーム問題に発展する。   That is, based on the appearance inspection of the pulp material only for the whiteness, it is assumed that there is no problem with the whiteness quality. If a return trouble occurs at the customer, it becomes a big complaint problem.

尚、補足説明となるが、「ECF漂白」が普及する以前に広く用いられていた塩素水(Cl2)を用いたパルプ原料の「塩素漂白」では、広葉樹チップ中に多く含まれるヘキセンウロン酸成分は、塩素水を用いた漂白反応で強く分解されていたため、ヘキセンウロン酸に起因する紙製品での褪色トラブルは、漂白工程の問題として全く認識されていなかった。 In addition, as a supplementary explanation, “chlorine bleaching” of pulp raw material using chlorine water (Cl 2 ), which was widely used before “ECF bleaching” became widespread, is a hexeneuronic acid component that is abundant in hardwood chips. Was strongly decomposed by the bleaching reaction using chlorinated water, and the fading trouble in the paper product caused by hexeneuronic acid was not recognized as a problem in the bleaching process.

また、パルプ原料の白色度の値は、光学式の白色度センサーを用いて、製造プラント内でオンライン測定することが一般に行われているが、パルプ原料中のヘキセンウロン酸成分の含有量は、もともと非常に微量(含有量はミリmol/kgのオーダー)で特殊な物質であるため、その検出は極めて難しく、紙の褪色トラブル問題が顕在化した時点では、ラボ(実験室)でパルプ原料に前処理を施した後、大型で精密な分光装置を用いて含有量を検出する手段しかなく、製造プラント内でオンライン測定できるセンサーは、最近まで存在していなかった。   In addition, the whiteness value of pulp raw materials is generally measured online in a manufacturing plant using an optical whiteness sensor, but the content of hexeneuronic acid components in pulp raw materials is originally Since it is a very small amount (a content of the order of millimol / kg) and is a special substance, its detection is extremely difficult. When the problem of paper discoloration has become apparent, it has been used in the laboratory (laboratory) as a raw material for pulp. After processing, there is only a means for detecting the content using a large and precise spectroscopic device, and until recently there has not been a sensor that can be measured online in a manufacturing plant.

しかし、既に製造プロセス中に設置され、分光原理を使ってパルプ原料中のリグニン成分の含有量の指標となるカッパー価をオンラインで測定していた光学式の「カッパー価計」を利用して、この「カッパー価計」センサー内部に特定の波長帯の発光装置を持つ分光装置を追加装備して、この波長帯の光がヘキセンウロン酸成分で吸収される吸収度を計測することで、パルプ原料中のヘキセンウロン酸成分の含有量を正確に測定できることがわかり、そのオンライン測定が可能となった。   However, using the optical "kappa valence meter" that was already installed during the manufacturing process and used online to measure the kappa number as an index of the content of the lignin component in the pulp raw material using the spectroscopic principle, This “Kappa valence meter” is equipped with a spectroscopic device with a light emitting device of a specific wavelength band inside the sensor, and by measuring the absorption of light in this wavelength band by the hexeneuronic acid component, It was found that the content of the hexeneuronic acid component can be accurately measured, and the on-line measurement has become possible.

すなわち、稀釈したパルプ原料の測定物質に、紫外光領域の230〜240nmの特定波長帯の光を当て、その紫外光の吸収度からパルプ原料中に含有されるヘキセンウロン酸成分量を測定することが可能となった(特許文献2参照)。   That is, light of a specific wavelength band of 230 to 240 nm in the ultraviolet light region is applied to a diluted pulp raw material to be measured, and the amount of hexeneuronic acid component contained in the pulp raw material is measured from the ultraviolet light absorbance. This has become possible (see Patent Document 2).

この測定方法はISO白色度の値が80%以上の高白色度領域のパルプ原料に対して有効な測定方法であり、また、漂白薬品として二酸化塩素水(ClO2)を使うECF(Elementary Chlorine Free)漂白工程だけでなく、漂白薬品として塩素元素成分を全く使わないTCF(Total Chlorine Free)漂白工程でも有効なヘキセンウロン酸成分量の測定方法である。尚、パルプ白色度の管理値であるISO白色度の値は100%を最大値として、パルプ漂白が進んでパルプ原料の白さが増して行くと共に、その値は増加していく。 This measurement method is an effective measurement method for pulp materials in the high whiteness range with an ISO whiteness value of 80% or more. Also, ECF (Elementary Chlorine Free) using chlorine dioxide water (ClO 2 ) as a bleaching chemical. ) This is a method for measuring the amount of hexeneuronic acid component that is effective not only in the bleaching step but also in a TCF (Total Chlorine Free) bleaching step in which no chlorine element component is used as a bleaching chemical. The value of ISO whiteness, which is the management value of pulp whiteness, is set to 100% as the maximum value, and as the bleaching of the pulp proceeds and the whiteness of the pulp raw material increases, the value increases.

このセンサー開発により、パルプ原料中のヘキセンウロン酸成分の含有量分析が可能となったが、この測定原理を用いたオンラインの分光分析センサーを使って、パルプ原料中のヘキセンウロン酸成分の含有量の値を連続的に計測していくことにより、本明細書で目的とするパルプ原料の漂白制御に応用していくことが可能となった。   This sensor development has made it possible to analyze the content of hexeneuronic acid components in pulp raw materials, but using an on-line spectroscopic sensor using this measurement principle, the value of the content of hexeneuronic acid components in pulp raw materials It has become possible to apply to the bleaching control of the pulp raw material intended in this specification by continuously measuring.

また一方で、複雑なパルプ原料の漂白反応を、総合的に常に適切な状態となるよう管理していくため、漂白工程に自動漂白制御の機能を組み込んで行こうとする場合には、多変数制御手法の適用が不可欠となるが、その多変数制御に用いられる手法としては、近年、化学プラントに向いた制御手法として多用される「モデル予測制御」と呼ばれる制御機能が、広く知られている(特許文献1、非特許文献1、2を参照)。   On the other hand, in order to manage the bleaching reaction of complex pulp raw materials so that it is always in an appropriate state overall, when incorporating the function of automatic bleaching control into the bleaching process, it is necessary to use multiple variables. Although application of control methods is indispensable, as a method used for multivariable control, a control function called “model predictive control”, which is frequently used as a control method suitable for chemical plants, is widely known in recent years. (See Patent Document 1, Non-Patent Documents 1 and 2.)

また、パルプ製造工程の中のECF漂白工程は、多段構成の複数の漂白塔からなる設備で実現されており、パルプ原料は、複数台ある漂白塔の中をゆっくり移動しながら、段階的に漂白反応が進行して行く。そして、パルプ原料の滞留時間は生産レートに伴なって変化するが、全体で3〜6時間の長い反応時間となる。   In addition, the ECF bleaching process in the pulp manufacturing process is realized with equipment consisting of multiple multi-stage bleaching towers, and the pulp raw material is gradually bleached while moving slowly through multiple bleaching towers. The reaction proceeds. And although the residence time of a pulp raw material changes with a production rate, it becomes a long reaction time of 3 to 6 hours as a whole.

特開2010−255138号公報JP 2010-255138 A 特開2008−266798号公報JP 2008-266798 A

森芳立、川北真裕、西村淳、末吉一雄、「pH制御によるパルプ漂白工程での晒効率向上」、第52回自動制御連合講演会、大阪大学、2009年11月Yoshiteru Mori, Masahiro Kawakita, Atsushi Nishimura, Kazuo Sueyoshi, “Improvement of bleaching efficiency in pulp bleaching process by pH control”, 52nd Automatic Control Alliance Lecture, Osaka University, November 2009 川北真裕、森芳立、西村淳、「モデル予測制御を用いた晒白色度の多変数制御」、紙パ技協誌、Vol.61、No.3、2007年Masahiro Kawakita, Yoshinori Mori, Atsushi Nishimura, “Multivariable Control of Bleaching Whiteness Using Model Predictive Control”, Paper-Paper Technical Journal, Vol. 61, no. 3, 2007 森芳立、川北真裕、西村淳、末吉一雄、「紙パルプ漂白工程におけるモデル予測制御の適用と効果」、計装、Vol.50、No.6、2007年Yoshiteru Mori, Masahiro Kawakita, Satoshi Nishimura, Kazuo Sueyoshi, “Application and Effect of Model Predictive Control in Paper Pulp Bleaching Process”, Instrumentation, Vol. 50, no. 6, 2007 Rick Van Fleet,“Spreading the Bleaching Load”,Honeywell,MPC in the Bleach Plant through the use of RMPCT,PAPTAC Control Systems2000/Workshop資料,2000年Rick Van Fleet, “Spreading the Bleaching Load”, Honeywell, MPC in the Bleach Plant through the use of RMPCT, PAPTAC Control Systems 2000 / Workshop document, 2000 Teuvo Peltomaki,“ECF漂白制御の最新技術”,Tappi 1998 Pulping Conference, Montreal .Teuvo Peltomaki, “Latest Technology for ECF Bleaching Control”, Tappi 1998 Pulping Conference, Montreal.

しかしながら、各漂白塔内部で漂白薬品によって進行していくパルプ原料の漂白反応は、とても複雑な上に、漂白工程途中のpH値、パルプ原料中や洗浄ろ液中に残留する漂白薬品の残塩素濃度などの応答変数同士で、また、操作変数や応答変数間でも相互に干渉し合うものが多くあり、ECF漂白工程の運転は容易ではない。   However, the bleaching reaction of pulp raw materials proceeding with bleaching chemicals inside each bleaching tower is very complicated, and the pH value during the bleaching process, the residual chlorine of bleaching chemicals remaining in the pulp raw materials and washing filtrate Many of the response variables such as the concentration and the operation variables and the response variables interfere with each other, and the operation of the ECF bleaching process is not easy.

そのため、パルプ白色度の上昇に効果のある漂白薬品、ヘキセンウロン酸を分解する効果のある漂白薬品など、複数種類使われている漂白薬品の添加操作を自動化し、常に適切な形で行なっていけるようにしたいという課題があった。   Therefore, it is possible to automate the operation of adding multiple types of bleaching chemicals, such as bleaching chemicals that are effective in increasing pulp whiteness and bleaching chemicals that are effective in degrading hexeneuronic acid, so that they can always be performed in an appropriate manner. There was a problem of wanting to make it.

また、漂白プロセスの運転には熟練したオペレータによる管理操作が必要であるが、オペレータがプラントの運転操作に使うDCS装置において、DCS装置が持つPID制御機能だけで行なわれる運転には、自ずと制御性能面での限界が生じてくる。   In addition, management operation by a skilled operator is necessary for the operation of the bleaching process. However, in the DCS device used by the operator for the operation of the plant, the control performance is naturally required for the operation performed only by the PID control function of the DCS device. There is a limit in terms.

従って、このような漂白工程に対して、パルプ原料の目標品質に対する到達精度をできるだけ高め、かつ、製造コストを低減させる形で、効果的な制御運転を行なっていくことが期待されてくる。   Therefore, for such a bleaching step, it is expected to perform an effective control operation in such a manner that the accuracy of reaching the target quality of the pulp raw material is increased as much as possible and the manufacturing cost is reduced.

本発明は、このような課題に対してなされたもので、その目的は、パルプ原料を漂白する白色度制御において、漂白工程内に設置したパルプ原料中のヘキセンウロン酸成分の含有量を測定できるオンラインセンサーを使用して、白色度と共にヘキセンウロン酸の含有量を制御し、さらに、二酸化塩素他の漂白薬品の使用量を抑制可能な漂白工程の多変数制御方法及びその装置を提供することにある。   The present invention has been made for such problems, and its purpose is to control the whiteness control for bleaching pulp raw materials, and to measure the content of hexeneuronic acid components in pulp raw materials installed in the bleaching process. It is an object of the present invention to provide a multivariable control method and apparatus for a bleaching process capable of controlling the content of hexeneuronic acid together with whiteness using a sensor and further suppressing the use of chlorine dioxide and other bleaching chemicals.

上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、パルプ原料をECF漂白する漂白工程の多変数制御方法であって第1の晒塔において、前記パルプに二酸化塩素水を添加し、該パルプの白色度及びpHを測定する第1のステップと、第2の晒塔において、前記第1の晒塔から流入した前記パルプに苛性ソーダ及び過酸化水素水を添加し、該パルプのpH、白色度及びヘキセンウロン酸成分の含有量を測定する第2のステップと、第3の晒塔において、前記第2の晒塔から流入した前記パルプに二酸化塩素を添加し、該パルプのpH、残塩濃度、白色度及びヘキセンウロン酸成分の含有量を測定する第3のステップとを備え、操作変数である前記第1のステップにおける二酸化塩素添加率は、制御変数である前記第1のステップにおける前記パルプの白色度及びpHと、前記第2のステップにおける前記パルプの白色度及びヘキセンウロン酸成分の含有量と、前記第3のステップにおける前記パルプの白色度がそれぞれ所定の値になるように設定し、操作変数である前記第2のステップにおける苛性ソーダ添加率は、制御変数である前記第2のステップにおける前記パルプのpH、白色度及びヘキセンウロン酸成分の含有量、前記第3のステップにおける前記パルプのpHがそれぞれ所定の値になるように設定し、操作変数である前記第2のステップにおける過酸化水素水添加率は、制御変数である前記第2のステップにおける前記パルプのpH及び白色度がそれぞれ所定の値になるように設定し、操作変数である前記第3のステップにおける二酸化塩素添加率は、制御変数である前記第3のステップにおける前記パルプのpH、残塩素濃度、白色度及びヘキセンウロン酸成分の含有量がそれぞれ所定の値になるように設定することを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載した漂白工程の多変数制御方法において、前記パルプ原料が、広葉樹パルプであることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is a multivariable control method of a bleaching step of ECF bleaching a pulp raw material, and chlorine water is added to the pulp in a first bleaching tower In the first step of measuring the whiteness and pH of the pulp , and in the second bleaching tower, caustic soda and hydrogen peroxide solution are added to the pulp that has flowed from the first bleaching tower, a second step of measuring pH, whiteness, and hexeneuronic acid component content; and in a third bleaching tower, chlorine dioxide is added to the pulp that has flowed from the second bleaching tower, and the pH of the pulp, A third step of measuring residual salt concentration, whiteness, and content of hexeneuronic acid component, and the chlorine dioxide addition rate in the first step, which is an operation variable, is added to the first step, which is a control variable. Oh Wherein the whiteness and the pH of the pulp that the content of whiteness and HexA components of the pulp in the second step, as the whiteness of the pulp in the third step is each a predetermined value The caustic soda addition rate in the second step that is set and manipulated variable is the pH, whiteness, and hexeneuronic acid component content in the second step that is the control variable, and the content in the third step. The pH of the pulp is set to be a predetermined value, and the hydrogen peroxide solution addition rate in the second step which is an operation variable is the pH and whiteness of the pulp in the second step which is a control variable. Are set to predetermined values, and the chlorine dioxide addition rate in the third step, which is an operation variable, is controlled by the control variable. Wherein the 3 pH of the pulp in step, residual chlorine concentration, the content of whiteness and HexA component and sets so that each becomes a predetermined value is.
The invention according to claim 2 is the multivariable control method of the bleaching step according to claim 1, wherein the pulp raw material is hardwood pulp.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の漂白工程の多変数制御方法において、前記パルプ原料中のヘキセンウロン酸成分の含有量は、測定試料の230〜240nmの紫外光吸収度、又はJIS P 8206:1994で規定するK価から得られることを特徴とする。
Invention of Claim 3 is the multivariable control method of the bleaching process of Claim 1 or 2, The content of the hexeneuronic acid component in the said pulp raw material is 230-240 nm ultraviolet light absorptivity of a measurement sample or JIS P 8206: characterized in that it is obtained from a K value defined in 1994.

請求項に記載の発明は、請求項1からのいずれか1項に記載の漂白工程の多変数制御方法において、前記第2のステップは、前記第2の晒塔の液面レベルを測定し、該第2の晒塔の液面を所定のレベルに維持するように送り流量を調整するステップを含むことを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the multivariable control method of the bleaching process according to any one of claims 1 to 3 , wherein the second step measures the liquid level of the second bleaching tower. And adjusting the feed flow rate so as to maintain the liquid level of the second bleaching tower at a predetermined level .

請求項に記載の発明は、請求項1からのいずれか1項に記載の漂白工程の多変数制御方法において、前記制御変数の予測に伝達関数用いることを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the multivariable control method of the bleaching process according to any one of claims 1 to 4 , wherein a transfer function is used for the prediction of the control variable .

請求項に記載の発明は、請求項1からのいずれか1項に記載の漂白工程の多変数制御方法において、前記第1〜第3のステップの評価関数として、前記制御変数の偏差量の総和、前記操作変数の操作量の総和、添加する二酸化塩素、苛性ソーダ及び過酸化水素水の総費用の合計値を用い、該評価関数が最小となるように各制御変数を制御することを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the multivariable control method of the bleaching process according to any one of claims 1 to 5 , wherein the deviation amount of the control variable is used as the evaluation function of the first to third steps. Each control variable is controlled so that the evaluation function is minimized, using the total value of the control variables, the total operation amount of the operation variables, and the total cost of the added chlorine dioxide, caustic soda and hydrogen peroxide water. And

請求項に記載の発明は、請求項1からのいずれか1項に記載した漂白工程の多変数制御方法において、前記パルプ原料中のヘキセンウロン酸含有量は、オンラインセンサーによる測定値および/またはソフトセンサーの機能による推定値を用いることを特徴とする。
The invention according to claim 7, multivariable control method odors Te, hexenuronic acid content prior Symbol pulp in the raw material of the bleaching process according to any one of claims 1 to 6, measurements and online sensors The estimation value by the function of the soft sensor is used.

請求項に記載の発明は、漂白工程の多変数制御装置であって、パルプ原料をECF漂白する漂白工程の多変数制御装置であって、第1の晒塔において、前記パルプに二酸化塩素水を添加する第1の二酸化塩素制御部と、前記第1の晒塔に流入する前記パルプの白色度を測定する第1の白色度計と、前記第1の晒塔内の前記パルプのpHを測定する第1のpH計と、第2の晒塔において、前記第1の晒塔から流入した前記パルプに苛性ソーダを添加する苛性ソーダ制御部と、前記第2の晒塔において、前記第1の晒塔から流入した前記パルプに過酸化水素水を添加する過酸化水素水制御部と、前記第2の晒塔内の前記パルプのpHを測定する第2のpH計と、前記第2の晒塔内の前記パルプのヘキセンウロン酸成分の含有量を測定するヘキセンウロン酸分析計と、前記第2の晒塔内の前記パルプの白色度を測定する第2の白色度計と、第3の晒塔において、前記第2の晒塔から流入した前記パルプに二酸化塩素を添加する第2の二酸化塩素制御部と、前記第3の晒塔内の前記パルプのpHを測定する第3のpH計と、前記第3の晒塔内の前記パルプの残塩濃度を測定する残塩温度計と、前記第3の晒塔内の前記パルプの白色度を測定する第3の白色度計と、前記第3の晒塔内の前記パルプのヘキセンウロン酸成分の含有量を測定するヘキセンウロン酸分析計とを備え、前記第1の二酸化塩素制御部において操作される二酸化塩素添加率は、前記第1の晒塔における前記パルプの白色度及びpHと、前記第2の晒塔における前記パルプの白色度及びヘキセンウロン酸成分の含有量と、前記第3の晒塔における前記パルプの白色度がそれぞれ所定の値になるように設定し、前記苛性ソーダ制御部において操作される苛性ソーダ添加率は、前記第2の晒塔における前記パルプのpH、白色度及びヘキセンウロン酸成分の含有量、前記第3の晒塔における前記パルプのpHがそれぞれ所定の値になるように設定し、前記過酸化水素水制御部において操作される過酸化水素水添加率は、前記第2の晒塔における前記パルプのpH及び白色度がそれぞれ所定の値になるように設定し、前記第2の二酸化塩素制御部において操作される二酸化塩素添加率は、前記第3の晒塔における前記パルプのpH、残塩素濃度、白色度及びヘキセンウロン酸成分の含有量がそれぞれ所定の値になるように設定することを特徴とする。
The invention according to claim 8 is a multi-variable control device for bleaching process, which is a multi-variable control device for bleaching process for ECF bleaching pulp raw material, and in the first bleaching tower , chlorine dioxide water is added to the pulp. A first chlorine dioxide control unit to which the first bleaching tower is added; a first whiteness meter for measuring the whiteness of the pulp flowing into the first bleaching tower; and the pH of the pulp in the first bleaching tower. A first pH meter to be measured; a caustic soda controller for adding caustic soda to the pulp flowing from the first bleaching tower in the second bleaching tower; and the first bleaching tower in the second bleaching tower. A hydrogen peroxide controller for adding hydrogen peroxide to the pulp flowing in from the tower, a second pH meter for measuring the pH of the pulp in the second bleaching tower, and the second bleaching tower Hex to measure the content of hexeneuronic acid component of the pulp in In the uronic acid analyzer, the second whiteness meter for measuring the whiteness of the pulp in the second bleaching tower, and the third bleaching tower, the pulp flowing from the second bleaching tower into the A second chlorine dioxide controller for adding chlorine, a third pH meter for measuring the pH of the pulp in the third bleaching tower, and a residual salt concentration of the pulp in the third bleaching tower. A residual salt thermometer to be measured, a third whiteness meter to measure the whiteness of the pulp in the third bleaching tower, and a content of the hexeneuronic acid component of the pulp in the third bleaching tower A hexeneuronic acid analyzer for measuring, and the chlorine dioxide addition rate operated in the first chlorine dioxide control unit is the whiteness and pH of the pulp in the first bleaching tower, and the second bleaching tower The whiteness of the pulp and the content of the hexeneuronic acid component, The whiteness of the pulp in the third bleaching tower is set to be a predetermined value, and the caustic soda addition rate operated in the caustic soda control unit is the pH, whiteness of the pulp in the second bleaching tower And the content of the hexeneuronic acid component, the pH of the pulp in the third bleaching tower is set to a predetermined value, and the hydrogen peroxide solution addition rate operated in the hydrogen peroxide solution control unit is The pH and whiteness of the pulp in the second bleaching tower are set to predetermined values, respectively, and the chlorine dioxide addition rate operated in the second chlorine dioxide control unit is set to the third bleaching tower. It is characterized in that the pH, residual chlorine concentration, whiteness and hexeneuronic acid component content in the tower are set to predetermined values .

本発明は、モデル予測制御機能を用いて、パルプ原料の白色度とパルプ原料中のヘキセンウロン酸成分の含有量の両品質を同時にコントロールしていくことにより、複数種類、使われている漂白薬品の添加量の配分の相互バランス状態が、自動的により適切な形で行なえるようになることにより、パルプ漂白に使われる総漂白薬品費を極限近くまで削減し、パルプ製造時の経済効果を実現していくことが可能となる。   The present invention uses a model predictive control function to simultaneously control the quality of both the whiteness of the pulp raw material and the content of the hexeneuronic acid component in the pulp raw material. The mutual balance of the distribution of additive amounts can be automatically performed in a more appropriate manner, thereby reducing the total bleaching chemical cost used for pulp bleaching to the limit and realizing economic effects during pulp production. It is possible to continue.

この運転操作を24時間連続して継続していく場合に常に必要とされる、複数種類からなる漂白薬品の各添加量の最適値の決定は、人間による運転ではかなり難しい操作判断であるが、モデル予測制御を用いた自動運転によれば、制御機能内部の最適化計算により正確に行なえるようになると共に、オペレータの操業負荷低減も同時に実現することができる。   The determination of the optimum value of each added amount of multiple types of bleaching chemicals, which is always required when this driving operation is continued for 24 hours continuously, is a very difficult operation judgment by human driving, According to the automatic operation using the model predictive control, it is possible to accurately perform the optimization calculation inside the control function, and it is possible to simultaneously reduce the operation load on the operator.

本発明の実施例に係るクラフトパルプの多段漂白工程のフローを示す図である。It is a figure which shows the flow of the multistage bleaching process of the kraft pulp which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例のパルプ漂白制御に使用した設置センサーの設置例を示した表である。It is the table | surface which showed the example of installation of the installation sensor used for the pulp bleaching control of the Example of this invention. 本発明の多変数制御を用いたパルプ漂白制御の構成例について示す図である。It is a figure shown about the structural example of the pulp bleaching control using the multivariable control of this invention. 図3の構成に基づいて、モデル予測制御を適用したパルプ漂白制御の構成の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the structure of the pulp bleaching control which applied model prediction control based on the structure of FIG. (a)は、パルプ原料中のヘキセンウロン酸成分量と、精密分光装置による232nmの波長帯の紫外光を用いた時の「吸収度」の分布を示す図であり、(b)は、カッパー価計を用いて232nmの波長の光をパルプ原料に当てて測定された「吸収度」と、パルプ原料の「K価」の手分析値の分布状態を示す。(A) is a figure which shows distribution of the amount of hexeneuronic acid components in a pulp raw material, and "absorbance" when using the ultraviolet light of a wavelength band of 232 nm by a precision spectrometer, (b) is a kappa number. The distribution of the "absorbance" measured by applying light having a wavelength of 232 nm to the pulp raw material using a meter and the "K value" of the pulp raw material is shown.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

本発明が制御対象とする漂白工程は、広葉樹のパルプ原料をECF漂白する工程であり、漂白薬品として、分子状塩素を使用せずに、例えば、二酸化塩素、オゾン、過酸化水素、過酸などを用いる漂白プロセスである。   The bleaching process to be controlled by the present invention is a process for ECF bleaching of hardwood pulp raw material, and without using molecular chlorine as a bleaching chemical, for example, chlorine dioxide, ozone, hydrogen peroxide, peracid, etc. Is a bleaching process.

また、ECF漂白は多段で漂白され、例えば、二酸化塩素段(D段またはDと言うことがある)、オゾン段(Z段またはZと言うことがある)、アルカリ抽出段(E段またはEと言うことがある)、酸素添加アルカリ抽出段(Eo段またはEoと言うことがある)、過酸化水素添加アルカリ抽出段(Ep段またはEpと言うことがある)、酸素、過酸化水素添加アルカリ抽出段(Eop段またはEopと言うことがある)、過硫酸、過酢酸等の過酸段(Pa段またはPaと言うことがある)、酸処理段(A段またはAと言うことがある)などの各漂白段を組み合わせた漂白シーケンスを適用することができる。組み合わせる段数は目的に応じて適宜選択すれば良く、また、漂白効果を高めたい場合には漂白段数を増やせば良い。   ECF bleaching is bleached in multiple stages, for example, chlorine dioxide stage (sometimes referred to as D stage or D), ozone stage (sometimes referred to as Z stage or Z), alkali extraction stage (E stage or E and Oxygen-added alkali extraction stage (sometimes called Eo stage or Eo), hydrogen peroxide-added alkali extraction stage (sometimes called Ep stage or Ep), oxygen, hydrogen peroxide-added alkali extraction Stage (sometimes referred to as Eop stage or Eop), peracid stage such as persulfuric acid or peracetic acid (sometimes referred to as Pa stage or Pa), acid treatment stage (sometimes referred to as A stage or A), etc. A bleaching sequence combining the respective bleaching stages can be applied. The number of stages to be combined may be appropriately selected according to the purpose, and the number of bleaching stages may be increased to increase the bleaching effect.

そして、ECF漂白における具体的な漂白シーケンスとして、D−E−D、Z−E−D、Z/D−E−D、D−Eo−D、Z−Eo−D、Z/D−Eo−D、D−Ep−D、Z−Ep−D、Z/D−Ep−D、D−Eop−D、Z−Eop−D、Z/D−Eop−D、Pa−D−Ep−D、D−Ep−D−Pa、D−Eop−D−Pa、A−D−Eop−D、A−Z−Eop−D、A−Z/D−Eop−Dなどがある。   As specific bleaching sequences in ECF bleaching, D-E-D, Z-E-D, Z / D-E-D, D-Eo-D, Z-Eo-D, Z / D-Eo- D, D-Ep-D, Z-Ep-D, Z / D-Ep-D, D-Eop-D, Z-Eop-D, Z / D-Eop-D, Pa-D-Ep-D, Examples include D-Ep-D-Pa, D-Eop-D-Pa, AD-Eop-D, AZ-Eop-D, and AZ / D-Eop-D.

そして、二酸化塩素漂白での漂白条件、オゾン漂白での漂白条件、オゾン/二酸化塩素漂白での漂白条件、アルカリ抽出での抽出条件、酸素添加アルカリ抽出での抽出条件、酸素過酸化水素添加アルカリ抽出での抽出条件、過酸漂白での漂白条件は特に限定されるものではなく、目的に応じて、適宜変更することができる。   And bleaching conditions in chlorine dioxide bleaching, bleaching conditions in ozone bleaching, bleaching conditions in ozone / chlorine dioxide bleaching, extraction conditions in alkali extraction, extraction conditions in oxygenated alkali extraction, alkali extraction with oxygen hydrogen peroxide The extraction conditions in and the bleaching conditions in peracid bleaching are not particularly limited, and can be appropriately changed according to the purpose.

本発明は、上記のようなECF漂白において、漂白パルプ原料中のヘキセンウロン酸成分の含有量をオンラインで測定するセンサーを制御対象の漂白プロセスの中に設置し、この計測値を多変数制御である「モデル予測制御」の制御変数の中に取り込み、他の制御変数と共に漂白コントロールを総合的に実行していく漂白工程の多変数制御方法及びその装置である。これにより、漂白工程で製造されたパルプ原料が紙製品になった時に、褪色トラブルを起こさない範囲で、ヘキセンウロン酸を分解する働きがあるが高価な「二酸化塩素水(ClO2)」の添加率を抑え、ヘキセンウロン酸を分解する働きはないが安価な「過酸化水素水(H22)」の添加率を高めることが可能になる。 In the present invention, in the ECF bleaching as described above, a sensor for measuring the content of the hexeneuronic acid component in the bleached pulp raw material on-line is installed in the bleaching process to be controlled, and this measurement value is multivariable control. A multi-variable control method and apparatus for a bleaching process, which are incorporated into control variables of “model predictive control” and comprehensively execute bleaching control together with other control variables. As a result, when the pulp raw material produced in the bleaching process becomes a paper product, it has the function of decomposing hexeneuronic acid within the range that does not cause discoloration trouble, but the addition rate of expensive “chlorine dioxide (ClO 2 )” It is possible to increase the rate of addition of “hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 )” which is inexpensive but does not function to decompose hexeneuronic acid.

さて、クラフトパルプでは、紙の原料となる木材チップに苛性ソーダ(NaOH)、硫化ソーダ(Na2S)などからなる蒸解薬液を添加して、高温高圧の連続蒸解釜の内部での蒸解反応によって作られるが、出来上ってくるクラフトパルプは濃い茶褐色をしている。そのため、ECF(Elementary Chlorine Free)漂白工程と呼ばれるパルプ漂白工程で、パルプ原料が所定の白色度となるよう、ECF漂白の処理をしていく。 In kraft pulp, cooking chemicals made of caustic soda (NaOH), sodium sulfide (Na 2 S), etc. are added to wood chips that are used as raw materials for paper. The resulting kraft pulp is dark brown. For this reason, in a pulp bleaching process called an ECF (Elementary Chlorine Free) bleaching process, ECF bleaching is performed so that the pulp material has a predetermined whiteness.

従来のパルプ製造工程の中の漂白工程でのコントロールでは、パルプ原料の白色度を管理するパルプ白色度制御だけが着目されていたが、本発明のECF漂白工程のコントロールでは、このパルプ白色度の値の管理に加えて、パルプ原料中のヘキセンウロン酸成分の含有量の値についても、多変数制御により管理してコントロールしていく。   In the control in the bleaching process in the conventional pulp manufacturing process, only the pulp whiteness control for managing the whiteness of the pulp raw material has been focused. However, in the control of the ECF bleaching process of the present invention, this pulp whiteness is controlled. In addition to the value management, the content value of the hexeneuronic acid component in the pulp raw material is also managed and controlled by multivariable control.

つまり、パルプ白色度以外の品質管理項目として、「ヘキセンウロン酸成分の含有量」をさらに追加して、パルプ原料中に含まれるヘキセンウロン酸の含有量の多寡についても同時に管理していくことにより、そのパルプ原料が紙製品となった後に、発生することがある紙の褪色トラブルを未然に防ぐことができるようにする。   In other words, as a quality control item other than pulp whiteness, the content of hexeneuronic acid component is further added, and the amount of hexeneuronic acid contained in the pulp raw material is also managed at the same time. It is possible to prevent a paper fading trouble that may occur after the pulp raw material becomes a paper product.

また、制御手法としては、多変数制御の中で広く用いられている「モデル予測制御(MPC:Model Predictive Control)」を適用し、本発明では、この制御手法を用いた漂白制御システム全体の構成方法を提供する。   In addition, as a control method, “Model Predictive Control (MPC)” widely used in multivariable control is applied. In the present invention, the overall configuration of the bleaching control system using this control method is applied. Provide a method.

現在、オンラインのヘキセンウロン酸成分含有量測定センサーとして、例えば、メッツォオートメーション(株)社製の分光センサーを使用することにより、そのパルプ原料中のヘキセンウロン酸成分の含有量を測定することができる(特許文献2を参照)。   At present, for example, by using a spectroscopic sensor manufactured by Metso Automation Co., Ltd. as an online hexeneuronic acid component content measurement sensor, the content of the hexeneuronic acid component in the pulp raw material can be measured (patent) Reference 2).

この分光センサーで測定する紫外光領域の230〜240nmの特定波長帯の光に対するヘキセンウロン酸成分による「吸収度」は、従来からパルプ製造工程の操業現場においてパルプ原料の蒸解反応の進行度合いの指標となるリグニン成分含有量を判定するための品質管理法に使われてきた滴定操作による手分析測定値である「K価(JIS P 8206:1994に依存)」の値と良い比例関係にあることが判っている。   The “absorbance” by the hexeneuronic acid component with respect to light in a specific wavelength band of 230 to 240 nm in the ultraviolet region measured by this spectroscopic sensor is an index of the degree of progress of the digestion reaction of the pulp raw material at the operation site of the pulp manufacturing process. There is a good proportional relationship with the value of “K value (depending on JIS P 8206: 1994)” which is a manual analysis measurement value by titration operation that has been used in the quality control method for determining the lignin component content. I understand.

そのため後述する多変数漂白制御に際しては、分光センサーによる「吸収度」の値を用いても、或いは、操業現場でリグニン成分含有量の指標として使われてきた手分析測定値による「K価」で代用しても良い。尚、「K価」による測定値は、パルプ原料中のリグニン成分とヘキセンウロン酸成分の両成分の含有量が混合成分として足し合わされた指標値に該当することが判っている。   Therefore, in multivariable bleaching control, which will be described later, the value of “absorbance” by the spectroscopic sensor is used, or the “K value” by the manual analysis measurement value that has been used as an index of lignin component content at the operation site. You may substitute. In addition, it is known that the measured value by “K value” corresponds to an index value in which the contents of both the lignin component and the hexeneuronic acid component in the pulp raw material are added as a mixed component.

参考に、図5(a)にパルプ原料中のヘキセンウロン酸成分量と、精密分光装置による232nmの波長帯の紫外光を用いた時の「吸収度」の関係を示す。また、図5(b)に、上述したオンラインセンサーであるカッパー価計を用い、同様の232nmの波長の光をパルプ原料に当てて測定された「吸収度」と、パルプ原料の「K価」の手分析値の関係を示すが、これらは、いずれも良い比例関係を示している。   For reference, FIG. 5 (a) shows the relationship between the amount of hexeneuronic acid component in the pulp raw material and “absorbance” when ultraviolet light having a wavelength band of 232 nm by a precision spectroscopic device is used. Further, in FIG. 5B, the “absorbance” measured by applying the same 232 nm wavelength light to the pulp raw material and the “K value” of the pulp raw material using the above-described online sensor kappa valence meter. The relationship between the hand analysis values is shown, and they all show a good proportional relationship.

尚、「吸収度」の値や「K価」の値が小さくなるに伴いパルプ原料中に残留しているヘキセンウロン酸成分の含有量は減少して行く。逆に、これらの値が大きくなるとパルプ原料中のヘキセンウロン酸成分の含有量は増加して、そのパルプ原料が紙製品となった時点で、褪色トラブルの問題を引き起す危険性が高まることになるが、このヘキセンウロン酸成分の含有量を「K価」の値で管理して行く場合には、この値の許容値として、例えば、1.1以下となるように管理して行くことにより褪色トラブルが回避できる。   Note that the content of the hexeneuronic acid component remaining in the pulp raw material decreases as the “absorbance” value and the “K value” value decrease. On the contrary, when these values increase, the content of the hexeneuronic acid component in the pulp raw material increases, and when the pulp raw material becomes a paper product, the risk of causing a problem of fading trouble increases. However, when the content of this hexene uronic acid component is managed by the value of “K value”, it is possible to manage the discoloration trouble by managing the allowable value of this value to be 1.1 or less, for example. Can be avoided.

尚、ヘキセンウロン酸成分の含有量を測定するオンラインセンサーを使用する代わりに、他の操作変数や制御変数からパルプ原料中の該成分の含有量を推定できるソフトセンサーの機能を備えることにより、ヘキセンウロン酸成分の含有量の推定値を用いることで代用しても良い。   Instead of using an on-line sensor for measuring the content of the hexeneuronic acid component, a hexeneuronic acid is provided by providing a function of a soft sensor that can estimate the content of the component in the pulp raw material from other operating variables and control variables. You may substitute by using the estimated value of content of a component.

モデル予測制御を用いて、パルプ漂白工程の自動化を実現していくためには、特に、二酸化塩素水と過酸化水素水の両方の漂白薬品の添加率の相互バランスに注意して、最終のパルプ白色度とパルプ原料中のヘキセンウロン酸成分の含有量の両方が規定範囲に入るように管理していくことが重要である。また、漂白時に過酸化水素水を使わずに、二酸化塩素水だけ単一の漂白薬品を用いてパルプ原料の漂白を行なっていく場合もあるが、その場合にも最終のパルプ白色度とパルプ原料中のヘキセンウロン酸成分の含有量の両方に注意して、共に規定の範囲に入るように管理していくことが同様に重要である。   In order to achieve automation of the pulp bleaching process using model predictive control, the final pulp must be carefully paid attention to the mutual balance of the addition ratios of both chlorine dioxide water and hydrogen peroxide solution. It is important to manage so that both the whiteness and the content of the hexeneuronic acid component in the pulp raw material fall within the specified range. In some cases, the bleaching of pulp raw materials may be carried out using only a single bleaching chemical with chlorine dioxide water instead of using hydrogen peroxide water during bleaching. It is equally important to pay attention to both the contents of the hexeneuronic acid component in the hexeneuronic acid component and manage them so that both are within the specified range.

モデル予測制御による漂白制御の実現には、例えば、図3に示したように、「制御変数(CV値:Controled Variable)」、「外乱変数(DV値:Disturbance Variable)」、そして、「操作変数(MV値:Manipulated Variable)」で構成される複数の伝達関数モデルからなる制御機能を組み込んでいくが、本発明では、操作変数(MV値)の中に、少なくとも一台のヘキセンウロン酸成分の含有量を測定する「オンラインセンサー」か、或いは、その測定センサーの代替となる「ソフトセンサー」機能のいずれかを含み、制御変数(CV値)には、例えば「二酸化塩素水(ClO2)」の添加率、「過酸化水素水(H22)」等の添加率を含むことを特徴とする。 In order to realize the bleaching control by the model predictive control, for example, as shown in FIG. 3, “control variable (CV value: Controlled Variable)”, “disturbance variable (DV value: Disturbance Variable)”, and “operation variable” A control function comprising a plurality of transfer function models composed of (MV value: Manifold Variable) is incorporated, but in the present invention, at least one hexeneuronic acid component is contained in the manipulated variable (MV value). It includes either an “on-line sensor” that measures the amount or a “soft sensor” function that is an alternative to the measuring sensor, and the control variable (CV value) is, for example, “chlorine dioxide (ClO 2 )” It is characterized by including an addition rate such as “hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 )”.

また、多変数制御であるモデル予測制御の機能において、複数の制御操作量を決定する際に用いる「評価関数」には、通常、行なわれるように、制御端としている変数の制御偏差量の総和、操作端としている操作変数の操作変量の総和、それにさらに加えて、例えば、漂白工程において添加される主要薬品(二酸化塩素水、過酸化水素水、苛性ソーダ薬液、酸素ガス等)の総薬品コストの、全合計値を最小にする形態を持つように組込んで行けば良い。   In addition, in the function of model predictive control, which is multivariable control, the “evaluation function” used when determining a plurality of control operation amounts is the sum of the control deviation amounts of the variables at the control end, as is normally done. In addition to the sum of the operating variables of the operating variables at the operating end, for example, the total chemical cost of the main chemicals added in the bleaching process (chlorine dioxide, hydrogen peroxide, caustic soda chemicals, oxygen gas, etc.) It is sufficient to incorporate it so that the total sum is minimized.

次に、本発明の実施形態について、ECF漂白のD−Eop−Dの漂白シーケンスに対して多変数制御を行なった例について詳細に説明する。尚、本発明は本例に限定されるものではなく、その他のECF漂白シーケンスの場合であっても、本発明の技術的思想に基づき、制御していくことが可能である。   Next, the embodiment of the present invention will be described in detail with respect to an example in which multivariable control is performed on a D-Eop-D bleaching sequence of ECF bleaching. The present invention is not limited to this example, and even in the case of other ECF bleaching sequences, it is possible to control based on the technical idea of the present invention.

図1に本願発明の実施形態に係るクラフトパルプの多段漂白工程のフローを示す。   The flow of the multistage bleaching process of the kraft pulp which concerns on FIG. 1 at embodiment of this invention is shown.

木材チップを原料にして、クラフトパルプ連続蒸解釜内部の蒸解反応で作られたクラフトパルプは濃い茶褐色をしている。図1の中には示していないが、この蒸解パルプ原料に洗浄処理、精選処理が施された後、パルプ原料は図1の左側に示している酸素晒搭に送られる。酸素晒搭では、パルプ原料中に酸素ガス(O2)が注入され、高温高圧下でECF漂白の前処理となる酸素漂白処理が行なわれる。 Kraft pulp made from wood chips as a raw material and cooked in a continuous kraft pulp digester has a dark brown color. Although not shown in FIG. 1, after this digested pulp raw material is subjected to a washing process and a fine selection process, the pulp raw material is sent to an oxygen exposure tower shown on the left side of FIG. 1. In the oxygen bleaching tower, oxygen gas (O 2 ) is injected into the pulp raw material, and an oxygen bleaching process is performed as a pretreatment for ECF bleaching at a high temperature and a high pressure.

次に、プレス装置でパルプ原料を洗浄脱水処理した後、パルプ原料は、再度、晒フィルターで洗浄されてスタンドパイプに落とされる。スタンドパイプを出たパルプ原料には、漂白薬品である強酸性の二酸化塩素水(ClO2)が添加された後、ECF多段漂白工程の最初に設置されているD0搭(D段)に入り、二酸化塩素水によって、蒸解パルプ中に残留している木材由来の着色化学物質であるリグニン成分を酸化分解する形で第一段目の漂白反応が進行する。尚、D0塔内でのパルプ原料の漂白反応に費やす滞留時間は、通常の生産量の場合、1時間程である。 Next, after the pulp raw material is washed and dehydrated with a press device, the pulp raw material is again washed with a bleaching filter and dropped onto a stand pipe. After the addition of strong acidic chlorine dioxide water (ClO 2 ), which is a bleaching chemical, to the pulp raw material that exits the standpipe, it enters the D0 tower (D stage) installed at the beginning of the ECF multistage bleaching process, The first stage bleaching reaction proceeds in such a manner that the lignin component, which is a wood-derived colored chemical substance remaining in the digested pulp, is oxidatively decomposed with chlorine dioxide water. In addition, the residence time spent for the bleaching reaction of the pulp raw material in D0 tower is about 1 hour in the case of normal production.

また、D0塔流入時のパルプ原料の白色度は、ISO白色度で40%程の薄茶色であるが、D0段を出たパルプ原料の白色度は73%程に上昇し、かなり白くなってくる。尚、白色度の値は100%を最大値として、パルプ漂白が進んでパルプ原料の白さが増して行くと共に、その値は大きくなっていく。   Further, the whiteness of the pulp raw material when entering the D0 tower is a light brown color of about 40% in terms of ISO whiteness, but the whiteness of the pulp raw material that has gone out of the D0 stage is increased to about 73% and becomes quite white. come. The whiteness value is 100% as the maximum value, and as the pulp bleaching progresses and the whiteness of the pulp raw material increases, the value increases.

D0搭を出たパルプ原料は、再度、D0フィルターで洗浄した後、苛性ソーダ(NaOH)薬液が添加されてスタンドパイプに落とされる。   The pulp raw material exiting the D0 tower is washed again with the D0 filter, and then caustic soda (NaOH) chemical solution is added to the stand pipe.

その後、スタンドパイプを出た後、パルプ原料に、さらに、過酸化水素水(H22)、そして、酸素ガス(O2)が添加された後、パルプ原料は第二段目のEop搭(Eop段)に入る。 Then, after exiting the standpipe, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and oxygen gas (O 2 ) are further added to the pulp material, and then the pulp material is placed in the second stage Eop. Enter (Eop stage).

Eop搭では、パルプ原料はダウンフローの状態で1時間程をかけて、D0段で酸化分解したリグニン成分をアルカリ抽出反応により抽出除去していくと共に、酸素ガスによって漂白反応をさらに進める。尚、Eop塔を出たアルカリ抽出反応後のパルプ原料の白色度は、D0搭を出た時より一般に少し低下して72%程になる。   In the Eop tower, the pulp raw material takes about 1 hour in a downflow state to extract and remove the lignin component oxidatively decomposed in the D0 stage by an alkali extraction reaction, and the bleaching reaction is further advanced by oxygen gas. In addition, the whiteness of the pulp raw material after the alkali extraction reaction leaving the Eop tower is generally slightly reduced to about 72% from the time of leaving the D0 tower.

また、このEop段では、Eop塔内のパルプ原料の液面レベルを測定し、液面レベルが所定のレベルに維持されるようにEopフィルター送り量を調整する。これにより、原料の滞留時間を一定に保ち、Eop塔内でのパルプ原料の漂白反応時間が変動しないようにする。   In this Eop stage, the liquid level of the pulp raw material in the Eop tower is measured, and the Eop filter feed amount is adjusted so that the liquid level is maintained at a predetermined level. Thereby, the residence time of the raw material is kept constant, and the bleaching reaction time of the pulp raw material in the Eop tower is not changed.

Eop搭を出たパルプ原料は、再び、Eopフィルターで洗浄され、スタンドパイプに落とされた後、再度、二酸化塩素水(ClO2)が添加され、漂白工程の第三段目、最終段である置換晒搭のD1段に入る。ここで約1時間、最後の漂白反応を受けて多段漂白の全漂白工程が終了する。尚、D1段出の最終のパルプ白色度は、ここでは84%程で管理している。 The pulp material that has exited the Eop tower is again washed with an Eop filter, dropped onto a standpipe, and again added with chlorine dioxide water (ClO 2 ), which is the third and final stage of the bleaching process. Enter the D1 level of the replacement tower. Here, the entire bleaching step of the multi-stage bleaching is completed after receiving the final bleaching reaction for about 1 hour. Note that the final pulp whiteness of the D1 stage is controlled at about 84% here.

尚、生産量により各漂白塔での原料滞留時間は大きく変化するが、通常の生産量の場合でも合計3時間程の長い反応時間をかけて全漂白工程での反応が進行する。そして、でき上ったパルプ原料は、大容量のクッションチェストに貯められ、最終的に、紙を製造する抄紙機工程に送液されていく。   Although the raw material residence time in each bleaching tower varies greatly depending on the production amount, the reaction in the entire bleaching process proceeds over a long reaction time of about 3 hours even in the case of a normal production amount. The finished pulp raw material is stored in a large-capacity cushion chest and finally sent to a paper machine process for producing paper.

次に、この漂白設備に設置されているセンサーについて説明する。   Next, the sensor installed in this bleaching facility will be described.

D0搭の入り側に、パルプ原料の白色度を連続的にオンライン測定する光学式の白色度計を1台(101−1)、そして、出側にも1台(101−2)設置している。さらに、Eop搭の出側に、オンラインでパルプ原料の白色度を測定する白色度計(101−3)を設置、そして、置換晒搭の出側に最後のオンライン白色度計(101−4)を設置して、各漂白塔入り側と出側において漂白されて行くパルプ原料の白色度値を監視できるようにしている。   On the entrance side of D0 tower, install one optical brightness meter (101-1) that continuously measures the whiteness of pulp raw material on-line, and one on the exit side (101-2). Yes. Further, a whiteness meter (101-3) for measuring the whiteness of the pulp raw material online is installed on the exit side of the Eop tower, and the last online whiteness meter (101-4) is provided on the exit side of the replacement bleaching tower. Is installed so that the whiteness value of the pulp raw material that is bleached on the entry side and the exit side of each bleaching tower can be monitored.

また、D0搭の入り側に、漂白工程に流入してくるパルプ原料中のリグニン含有量の指標となるカッパー価をオンラインで測定する分光方式のカッパー価計(102)が1台設置され、Eop搭の出側には、パルプ原料中に残留するヘキセンウロン酸成分の含有量をオンラインで測定する分光方式の測定センサーが1台(103−1)、そして、置換晒搭の出側にも、パルプ原料中に残留するヘキセンウロン酸成分の含有量をオンラインで測定するセンサー(103−2)をもう1台設置して、紙の褪色トラブルが、先々、発生することがないよう、パルプ原料中のヘキセンウロン酸成分の含有量の値を監視できるようにしている。   In addition, a spectroscopic kappa valence meter (102) is installed on the entry side of the D0 tower to measure the kappa number, which is an index of the lignin content in the pulp raw material flowing into the bleaching process, and Eop. On the exit side of the tower, there is one spectroscopic measuring sensor (103-1) that measures the content of the hexeneuronic acid component remaining in the pulp raw material online. Install another sensor (103-2) that measures the content of the hexeneuronic acid component remaining in the raw material online, so that the problem of paper discoloration will not occur in the first place. The content value of the acid component can be monitored.

その他、漂白工程の随所に、pH計、温度計、流量計、そして、パルプ原料中に残留する漂白薬品由来の塩素濃度成分を測定するオンラインの残塩素濃度計などを設置しているが、それらセンサーの構成の詳細説明については省略する。尚、図2に、本発明の漂白工程の漂白制御に使用したセンサーの設置例について表にしてまとめて示した。   In addition, pH meters, thermometers, flow meters, and on-line residual chlorine concentration meters that measure chlorine concentration components derived from bleaching chemicals remaining in pulp raw materials are installed throughout the bleaching process. Detailed description of the sensor configuration is omitted. FIG. 2 shows a table of installation examples of sensors used for bleaching control in the bleaching process of the present invention.

尚、実際にこれらのセンサーを設置する代わりにソフトセンサーの機能を用いることも可能である。ソフトセンサーは、測定されたパルプ原料の「白色度」、「ヘキセンウロン酸成分の含有量」の手分析の値と、その結果値に関わった時間帯の、複数の操作変数や制御変数のプロセス値を用いて、統計解析などから求められた重回帰式などを使って推定する形態で実現することができる。   In addition, it is also possible to use the function of a soft sensor instead of actually installing these sensors. The soft sensor is a process value of multiple manipulated variables and control variables in the time zone related to the measured values of the "whiteness" and "content of hexeneuronic acid components" of the pulp raw material and the time zone related to the result values. Can be realized in a form of estimation using a multiple regression equation obtained from statistical analysis or the like.

また、図3に、本発明の多変数制御を用いた漂白制御の構成例の概要について示す。多段漂白の各漂白段に、モデル予測制御を適用していく際の、「操作変数(MV値:Manipulated Variable)」、「制御変数(CV値:Controled Variable)」、そして、「外乱変数(DV値:Disturbance Variable)」に取込む変数の一例について示している。
また、図4に、この図3の構成に基づいて、モデル予測制御を適用した漂白制御の構成の具体例を示した。最上段の各列に各漂白段での「制御変数(CV値:Controled Variable)」を示し、左側の各行に各漂白段での「外乱変数(DV値:Disturbance Variable)」、そして、「操作変数(MV値:Manipulated Variable)」を示している。
FIG. 3 shows an outline of a configuration example of bleaching control using multivariable control of the present invention. When applying model predictive control to each bleaching stage of multi-stage bleaching, “manipulated variable (MV value)”, “control variable (CV value: Controlled Variable)”, and “disturbance variable (DV) (Value: Disturbance Variable) ”.
FIG. 4 shows a specific example of the configuration of the bleaching control to which the model predictive control is applied based on the configuration of FIG. “Control variable (CV value: Controlled Variable)” in each bleaching stage is shown in each top row, “Disturbance variable (DV value: Disturbance Variable)” in each bleaching stage is shown in each row on the left side, and “Operation” Variable (MV value: Manipulated Variable) ”.

尚、ここでは12行×11列ある行列の合計131マスある中の内、実プロセスでのステップ応答テストを通して得られたプロセスデータを用いたシステム同定解析によって、必要であった合計27マスに対して伝達関数を求めたが、それぞれの制御応答は、ここでは、主に「むだ時間+一次遅れモデル」で表した伝達関数を使用している。   Here, out of a total of 131 cells in a matrix of 12 rows × 11 columns, a total of 27 cells required by the system identification analysis using the process data obtained through the step response test in the actual process was obtained. Here, the transfer function is mainly used for each control response, which is represented by “dead time + first order lag model”.

伝達関数の式の中に現れる各数値の「Aij」、「Lij」、「Tij」は、実プロセスでのステップ応答テストから得たプロセスデータを用いて、システム同定解析から統計的に求められた値である。「Aij」は、操作する「i変数」を変化させた時に応答した「j変数」が変化する比率である「定常ゲイン」の値を示し、同様に、「Lij」はその時の「むだ時間」の値を、「Tij」はその時の「時定数」の値を表している。   The numerical values “Aij”, “Lij”, and “Tij” appearing in the equation of the transfer function were statistically obtained from the system identification analysis using process data obtained from the step response test in the actual process. Value. “Aij” indicates the value of “steady gain”, which is the ratio of the “j variable” responding when the “i variable” to be operated is changed, and similarly, “Lij” is the “dead time” at that time. “Tij” represents the value of the “time constant” at that time.

尚、図4では、横方向の制御変数(CV値)の4列目と11列目に、パルプ原料中の「ヘキセンウロン酸成分の含有量」の変数値、および、1列目、6列目、10列目に「パルプ白色度」の変数値を組み込んでいる。また、縦方向の操作変数(MV値)の4行目、12行目に、「二酸化塩素水」の添加率、および9行目に、「過酸化水素水」の添加率の変数値を組み込んでいる。   In FIG. 4, the variable values of “content of hexeneuronic acid component” in the pulp raw material, and the first and sixth columns are shown in the fourth and eleventh columns of the lateral control variable (CV value). The variable value of “pulp whiteness” is incorporated in the 10th column. In addition, in the 4th and 12th lines of the vertical operation variable (MV value), the addition rate of “chlorine water” is incorporated, and in the 9th line, the variable value of the addition rate of “hydrogen peroxide solution” is incorporated. It is out.

また、制御操作量を決定する際に用いる「評価関数」として、ここでは、モデル予測制御で一般に行なわれているように、制御端の制御偏差量の総和、操作端の操作変数の操作変量の総和、および、漂白工程において添加される主要薬品(本実施形態では、二酸化塩素水、過酸化水素水、苛性ソーダ薬液)の総薬品コストの合計値を用いる。正確には、モデル予測制御の評価関数における制御端の制御偏差量の総和値として、各偏差量を二乗した上で、各項の値に適切な重みの値を乗じた値、そして、操作端の操作変数の操作変量の総和値としても、各操作端の操作変更量を二乗した上で、各項の値に適切な重みの値を乗じた値を計算し、それらの値を全て足し合わせた値を用いている。また、主要薬品の総薬品コストに関しては、各薬品の添加流量に、それぞれの薬品単価を乗じた値を算出して全て足し合わせて算出する。そして、本発明では、このような評価関数の値を最小にするように操作変数をコントロールしていく。   In addition, as an “evaluation function” used for determining the control operation amount, here, as is generally performed in model predictive control, the sum of the control deviation amounts at the control end and the operation variables of the operation variables at the operation end The sum total and the total value of the total chemical costs of the main chemicals added in the bleaching step (in this embodiment, chlorine dioxide water, hydrogen peroxide water, and caustic soda chemical solution) are used. To be precise, the sum of the control deviation amounts at the control end in the evaluation function of model predictive control is obtained by squaring each deviation amount, multiplying the value of each term by the appropriate weight value, and the operation end As the total value of the operating variables of the operating variables of, calculate the value obtained by multiplying the operating change amount at each operating end by the square, multiply the value of each term by the appropriate weight value, and add all these values. Values are used. In addition, the total chemical cost of the main chemicals is calculated by adding a value obtained by multiplying the addition flow rate of each chemical by the unit price of each chemical and adding them together. In the present invention, the manipulated variable is controlled so as to minimize the value of such an evaluation function.

以上述べた漂白制御モデルを、モデル予測制御のシステムとして、実際の漂白プラントに組み込み、各種センサーで測定された値に基づいて、操作端である各操作変数の操作量をモデル予測制御機能で決定して、実機での漂白制御を実行していった。   The bleaching control model described above is incorporated into an actual bleaching plant as a model predictive control system. Based on the values measured by various sensors, the operation amount of each operating variable at the operation end is determined by the model predictive control function. Then, we performed bleach control with the actual machine.

制御効果を、下表(表1)に示す。ここでは、手動運転時と本発明のモデル予測制御による漂白制御時の制御効果について比較するため、最終白色度の平均値と標準偏差、そして、最終のパルプ原料中のヘキセンウロン酸成分の含有量の平均値と標準偏差の統計値を示した。尚、この表1の中の「漂白完了後のパルプ原料中のヘキセンウロン酸成分の含有量(K価での管理の場合)」の数値は、オンラインセンサーにより吸光度を測定して、図5(b)の表に示した相関により、K価に変換した数値である。   The control effect is shown in the following table (Table 1). Here, in order to compare the control effect during manual operation and bleaching control by the model predictive control of the present invention, the average value and standard deviation of the final whiteness, and the content of the hexeneuronic acid component in the final pulp material The mean and standard deviation statistics are shown. The numerical value of “content of hexeneuronic acid component in pulp raw material after completion of bleaching (in the case of management by K value)” in Table 1 is obtained by measuring the absorbance with an on-line sensor, as shown in FIG. ) Is a numerical value converted into a K value by the correlation shown in the table.

Figure 0005684655
Figure 0005684655

表1によれば、パルプ原料の最終白色度の標準偏差(1σ)の値は、手動運転時の値の0.308に対して、自動コントロール時には0.290の変動となり、わずかだが向上した。   According to Table 1, the value of the standard deviation (1σ) of the final whiteness of the pulp material was slightly improved, with a fluctuation of 0.290 at the time of automatic control, compared to 0.308 at the time of manual operation.

また、パルプ原料中の最終のヘキセンウロン酸成分の含有量の値は、紙製品で褪色トラブルが起こらないよう管理して行くためには、上記のK価の値を、例えば1.1以下に押さえる必要がある。   Further, the value of the content of the final hexeneuronic acid component in the pulp raw material is controlled so that the above-mentioned K value is, for example, 1.1 or less in order to manage the fading trouble in the paper product. There is a need.

この場合、モデル予測制御を用いた本発明での自動コントロール時には、主要な漂白薬品である二酸化塩素水の一部を、パルプ原料の白色度を上昇させる効果は持つがパルプ原料中のヘキセンウロン酸成分の含有量を下げる効果は持たない過酸化水素水に自動的に振替えていく制御動作になり、その結果、手動運転による操作時に十分に余裕があったパルプ原料中のヘキセンウロン酸成分の含有量の平均値0.99(K価での管理の場合)に対して、モデル予測制御時のパルプ原料中のヘキセンウロン酸成分の含有量(K価での管理の場合)は1.03へと0.04増えたが、K価値の上限制約値であった1.1以下の条件にはまだ十分に余裕幅が確保されている。   In this case, at the time of automatic control in the present invention using model predictive control, a part of chlorine dioxide water, which is a main bleaching chemical, has the effect of increasing the whiteness of the pulp raw material, but the hexeneuronic acid component in the pulp raw material This is a control action that automatically transfers to hydrogen peroxide solution that does not have the effect of lowering the content of the hexene uronic acid component in the pulp raw material that has sufficient margin during manual operation. In contrast to the average value of 0.99 (in the case of management at the K value), the content of the hexeneuronic acid component in the pulp raw material at the time of model predictive control (in the case of management by the K value) is set to 1.03. Although it increased by 04, a sufficient margin is still secured for the condition of 1.1 or less which was the upper limit constraint value of the K value.

また、トータル漂白薬品費においては、上述したようなモデル予測制御を用いた自動運転による漂白薬品間の添加量の振替え操作により、約0.07円/パルプkgのコストダウンが認められた。これは小さな減少幅にも思われるが、対象プラントの生産量を考慮して計算すると年間約1,500万円の大きなコストダウンとなる。   Moreover, in the total bleaching chemical cost, a cost reduction of about 0.07 yen / kg of pulp was recognized by the transfer operation between the bleaching chemicals by the automatic operation using the model predictive control as described above. This seems to be a small decrease, but when calculated in consideration of the production volume of the target plant, the cost will be reduced by about 15 million yen per year.

手動運転では、紙製品の褪色トラブルの発生を避けるため、パルプ原料中のヘキセンウロン酸成分の含有量に安全を持たせて必要以上に目標値を下げることがあり、そのため、高価な漂白薬品が多添加の傾向となり、トータル漂白薬品費を高くしてしまうことがある。   In manual operation, to avoid the occurrence of paper product discoloration troubles, the content of the hexeneuronic acid component in the pulp raw material may be made safer and the target value may be lowered more than necessary.Therefore, there are many expensive bleaching chemicals. This tends to increase the total bleaching chemical cost.

一方、本発明のモデル予測制御を用いた漂白制御では、最終的なパルプ原料の白色度とパルプ原料中のヘキセンウロン酸成分の含有量の両方の品質条件を満たした上で、さらに経済運転を行っていくこと、すなわち、紙の褪色トラブルを起こさない範囲で、ヘキセンウロン酸を分解する働きがあるが高価な「二酸化塩素水(ClO2)」の添加率を抑え、ヘキセンウロン酸を分解する働きはないが安価な「過酸化水素水(H22)」の添加率を高めた極限的なコントロール動作を、安全に自動運転で実行していくことが可能となる。 On the other hand, in the bleaching control using the model predictive control of the present invention, the economical operation is further performed after satisfying the quality conditions of both the whiteness of the final pulp raw material and the content of the hexeneuronic acid component in the pulp raw material. In other words, it has the function of decomposing hexeneuronic acid as long as it does not cause paper discoloration trouble, but it has no function of decomposing hexeneuronic acid by suppressing the addition rate of expensive “chlorine dioxide (ClO 2 )”. However, it is possible to safely perform an extreme control operation with an increased rate of adding “hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 )” by automatic operation safely.

101 白色度計
102 カッパー価計
103 ヘキセンウロン酸分析計
101 Whiteness meter 102 Copper number meter 103 Hexeneuronic acid analyzer

Claims (8)

パルプ原料をECF漂白する漂白工程の多変数制御方法であって
第1の晒塔において、前記パルプに二酸化塩素水を添加し、該パルプの白色度及びpHを測定する第1のステップと、
第2の晒塔において、前記第1の晒塔から流入した前記パルプに苛性ソーダ及び過酸化水素水を添加し、該パルプのpH、白色度及びヘキセンウロン酸成分の含有量を測定する第2のステップと、
第3の晒塔において、前記第2の晒塔から流入した前記パルプに二酸化塩素を添加し、該パルプのpH、残塩濃度、白色度及びヘキセンウロン酸成分の含有量を測定する第3のステップとを備え、
操作変数である前記第1のステップにおける二酸化塩素添加率は、制御変数である前記第1のステップにおける前記パルプの白色度及びpHと、前記第2のステップにおける前記パルプの白色度及びヘキセンウロン酸成分の含有量と、前記第3のステップにおける前記パルプの白色度がそれぞれ所定の値になるように設定し、
操作変数である前記第2のステップにおける苛性ソーダ添加率は、制御変数である前記第2のステップにおける前記パルプのpH、白色度及びヘキセンウロン酸成分の含有量、前記第3のステップにおける前記パルプのpHがそれぞれ所定の値になるように設定し、
操作変数である前記第2のステップにおける過酸化水素水添加率は、制御変数である前記第2のステップにおける前記パルプのpH及び白色度がそれぞれ所定の値になるように設定し、
操作変数である前記第3のステップにおける二酸化塩素添加率は、制御変数である前記第3のステップにおける前記パルプのpH、残塩素濃度、白色度及びヘキセンウロン酸成分の含有量がそれぞれ所定の値になるように設定することを特徴とする漂白工程の多変数制御方法。
A multivariable control method of a bleaching process for ECF bleaching a pulp raw material,
A first step of adding chlorine dioxide water to the pulp in the first bleaching tower, and measuring the whiteness and pH of the pulp ;
Second step of adding caustic soda and hydrogen peroxide solution to the pulp flowing in from the first bleaching tower and measuring the pH, whiteness, and hexeneuronic acid component content of the pulp in the second bleaching tower When,
Third step of adding chlorine dioxide to the pulp flowing from the second bleaching tower and measuring the pH, residual salt concentration, whiteness and content of hexeneuronic acid component in the third bleaching tower And
The chlorine dioxide addition rate in the first step which is an operation variable is the whiteness and pH of the pulp in the first step which is a control variable, and the whiteness and hexeneuronic acid component of the pulp in the second step. And the whiteness of the pulp in the third step is set to a predetermined value ,
The caustic soda addition rate in the second step, which is an operation variable , is the pH, whiteness, and hexeneuronic acid component content in the second step, which is a control variable, and the pH of the pulp in the third step. Is set to a predetermined value ,
The hydrogen peroxide solution addition rate in the second step, which is an operation variable, is set so that the pH and whiteness of the pulp in the second step, which is a control variable, become predetermined values, respectively.
The chlorine dioxide addition rate in the third step which is an operation variable is such that the pH, residual chlorine concentration, whiteness and hexeneuronic acid component content of the pulp in the third step which is a control variable are predetermined values, respectively. A multivariable control method for a bleaching process, characterized by being set to be
前記パルプ原料が、広葉樹パルプであることを特徴とする請求項1に記載した漂白工程の多変数制御方法。   The multivariable control method of the bleaching process according to claim 1, wherein the pulp raw material is hardwood pulp. 前記パルプ原料中のヘキセンウロン酸成分の含有量は、測定試料の230〜240nmの紫外光吸収度、又はJIS P 8206:1994で規定するK価から得られることを特徴とする請求項1又は2に記載した漂白工程の多変数制御方法。 The content of hexenuronic acid component of the pulp in the raw material, ultraviolet light absorbance of 230~240nm the measurement sample, or JIS P 8206: it obtained from the K value defined in 1994 to claim 1 or 2, characterized in Multivariable control method of the described bleaching process. 前記第2のステップは、前記第2の晒塔の液面レベルを測定し、該第2の晒塔の液面を所定のレベルに維持するように送り流量を調整するステップを含むことを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載した漂白工程の多変数制御方法。 The second step includes a step of measuring a liquid level of the second bleaching tower and adjusting a feed flow rate so as to maintain a liquid level of the second bleaching tower at a predetermined level. The multivariable control method of the bleaching process according to any one of claims 1 to 3 . 前記制御変数の予測に伝達関数用いることを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載した漂白工程の多変数制御方法。 5. The multivariable control method for a bleaching process according to any one of claims 1 to 4 , wherein a transfer function is used for predicting the control variable . 前記第1〜第3のステップの評価関数として、前記制御変数の偏差量の総和、前記操作変数の操作量の総和、添加する二酸化塩素、苛性ソーダ及び過酸化水素水の総費用の合計値を用い、該評価関数が最小となるように各制御変数を制御することを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載した漂白工程の多変数制御方法。 As the evaluation function of the first to third steps, the total sum of the deviation amounts of the control variables, the sum of the manipulated variables of the manipulated variables, the total cost of added chlorine dioxide, caustic soda and hydrogen peroxide water is used. , multivariable control method for bleaching process was claimed in any one of 5, characterized in that said evaluation function to control the control variable so as to minimize. 前記パルプ原料中のヘキセンウロン酸含有量は、オンラインセンサーによる測定値および/またはソフトセンサーの機能による推定値を用いることを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載した漂白工程の多変数制御方法。 The content of hexeneuronic acid in the pulp raw material is a value measured by an on-line sensor and / or an estimated value by a function of a soft sensor, and the amount of bleaching step according to any one of claims 1 to 6 , Variable control method. パルプ原料をECF漂白する漂白工程の多変数制御装置であって、
第1の晒塔において、前記パルプに二酸化塩素水を添加する第1の二酸化塩素制御部と、
前記第1の晒塔に流入する前記パルプの白色度を測定する第1の白色度計と、
前記第1の晒塔内の前記パルプのpHを測定する第1のpH計と、
第2の晒塔において、前記第1の晒塔から流入した前記パルプに苛性ソーダを添加する苛性ソーダ制御部と、
前記第2の晒塔において、前記第1の晒塔から流入した前記パルプに過酸化水素水を添加する過酸化水素水制御部と、
前記第2の晒塔内の前記パルプのpHを測定する第2のpH計と、
前記第2の晒塔内の前記パルプのヘキセンウロン酸成分の含有量を測定するヘキセンウロン酸分析計と、
前記第2の晒塔内の前記パルプの白色度を測定する第2の白色度計と、
第3の晒塔において、前記第2の晒塔から流入した前記パルプに二酸化塩素を添加する第2の二酸化塩素制御部と、
前記第3の晒塔内の前記パルプのpHを測定する第3のpH計と、
前記第3の晒塔内の前記パルプの残塩濃度を測定する残塩温度計と、
前記第3の晒塔内の前記パルプの白色度を測定する第3の白色度計と、
前記第3の晒塔内の前記パルプのヘキセンウロン酸成分の含有量を測定するヘキセンウロン酸分析計とを備え、
前記第1の二酸化塩素制御部において操作される二酸化塩素添加率は、前記第1の晒塔における前記パルプの白色度及びpHと、前記第2の晒塔における前記パルプの白色度及びヘキセンウロン酸成分の含有量と、前記第3の晒塔における前記パルプの白色度がそれぞれ所定の値になるように設定し、
前記苛性ソーダ制御部において操作される苛性ソーダ添加率は、前記第2の晒塔における前記パルプのpH、白色度及びヘキセンウロン酸成分の含有量、前記第3の晒塔における前記パルプのpHがそれぞれ所定の値になるように設定し、
前記過酸化水素水制御部において操作される過酸化水素水添加率は、前記第2の晒塔における前記パルプのpH及び白色度がそれぞれ所定の値になるように設定し、
前記第2の二酸化塩素制御部において操作される二酸化塩素添加率は、前記第3の晒塔における前記パルプのpH、残塩素濃度、白色度及びヘキセンウロン酸成分の含有量がそれぞれ所定の値になるように設定することを特徴とする漂白工程の多変数制御装置。
A multi-variable control device for a bleaching process for ECF bleaching a pulp raw material ,
In the first bleaching tower , a first chlorine dioxide control unit for adding chlorine dioxide water to the pulp ;
A first whiteness meter for measuring the whiteness of the pulp flowing into the first bleaching tower;
A first pH meter for measuring the pH of the pulp in the first bleaching tower;
A caustic soda control unit for adding caustic soda to the pulp flowing from the first bleaching tower in the second bleaching tower ;
In the second bleaching tower, a hydrogen peroxide controller that adds hydrogen peroxide to the pulp that has flowed from the first bleaching tower;
A second pH meter for measuring the pH of the pulp in the second bleaching tower;
A hexeneuronic acid analyzer for measuring the content of the hexeneuronic acid component of the pulp in the second bleaching tower;
A second whiteness meter for measuring the whiteness of the pulp in the second bleaching tower;
A third chlorine dioxide control unit for adding chlorine dioxide to the pulp flowing from the second bleaching tower in the third bleaching tower;
A third pH meter for measuring the pH of the pulp in the third bleaching tower;
A residual salt thermometer for measuring a residual salt concentration of the pulp in the third bleaching tower;
A third whiteness meter for measuring the whiteness of the pulp in the third bleaching tower;
A hexeneuronic acid analyzer for measuring the content of the hexeneuronic acid component of the pulp in the third bleaching tower,
The chlorine dioxide addition rate operated in the first chlorine dioxide control unit includes the whiteness and pH of the pulp in the first bleaching tower, and the whiteness and hexeneuronic acid component of the pulp in the second bleaching tower. And the whiteness of the pulp in the third bleaching tower is set to a predetermined value,
The caustic soda addition rate operated in the caustic soda control unit is such that the pH of the pulp, the whiteness and the content of hexeneuronic acid component in the second bleaching tower, and the pH of the pulp in the third bleaching tower are predetermined. Set to a value ,
The hydrogen peroxide solution addition rate operated in the hydrogen peroxide solution control unit is set so that the pH and whiteness of the pulp in the second bleaching tower are respectively predetermined values,
The chlorine dioxide addition rate operated in the second chlorine dioxide control unit is such that the pulp pH, residual chlorine concentration, whiteness, and hexeneuronic acid component content in the third bleaching tower are predetermined values, respectively. A multi-variable control device for a bleaching process, characterized by being set as follows.
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