Способ определения степени белизны целлюлозы в потоке суспензии

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и предназначено для контроля цветовых свойств - степени белизны взвешенного вещества в технологическом потоке, в том числе в трубопроводах , например, целлюлозных суспензий. Цель изобретения - повышение точности определения степени белизны целлюлозы в потоке суспензии. Способ определения степени белизны целлюлозы в потоке суспензии заключается в освещении поверхности суспензии узким пучком света, измерении спектра излучения, рассеянного в глубине суспензии, регистрации рассеянного излучения на расстоянии от освещенного участка поверхности. Измеряется значение интенсивности излучения в ближней инфракрасной области, отраженного непосредственно от поверхности суспензии. Расчет степени белизны целлюлозы производится на основании измеренных значений интенсивности рассеянного излучения и интенсивности излучения , отраженного непосредственно от поверхности суспензии. 3 ил w Ё

COI33 СОНЕ I CКИХ

COI ИАЛИС !ИЧГСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 21/47

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ IKk I CCCP

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4698194/25 (22) 31,05.89 (46) 15.10.91. Бюл. ¹ 38 (71) Всесоюзное научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промышленности (72) С.А.Мошкалев, М.M.Áåëîâ, В.П.Петров, В.В.Афонин и А.В.Глухов (53) 535.242 (088.8) (56) Курицкий A.Ë. и др. Оптические методы и приборы в целлюлозно-бумажной промышленности,: Лесная промышленность,1980, с.106.

Патент США ¹ 3994602.кл, G 01 N 21/26, опублик. 1976. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ

БЕЛИЗНЫ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ В ПОТОКЕ СУСПЕНЗИИ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и предназначено для контроля цветовых свойств — степени

Изобретение предназначено для контроля цветовых свойств — степени белизны взвешенного вещества, предпочтительно целлюлозной суспензии, в технологическом потоке, в том числе в трубопроводах, и может быть использовано в целлюлозно-бумажной, химической и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение точности определения степень белизны целлюлозы в потоке суспензии.

На фиг. 1 показана схема для измерения степени белизны суспензий; на фиг. 2 и 3— зависимости отражательных характеристик целлюлоэных суспензий от концентрации и степени белизны.. SU,, 1684632 А1 белизны взвешенного вещества в технологическом потоке, в том числе в трубопроводах, например, целлюлоэных суспенэий.

Цель изобретения — повышение точности определения степени белизны целлюлозы в потоке суспензии, Способ определения степени белизны целлюлозы в потоке суспензии заключается в освещении поверхности суспензии узким пучком света, измерении спектра излучения, рассеянного в глубине суспенэии, регистрации рассеянного излучения на расстоянии от освещенного участка поверхности, Измеряется значение интенсивности излучения в ближней инфракрасной области, отраженного непосредственно от поверхности суспензии. Расчет степени белизны целлюлозы производится на основании измеренных значений интенсивности рассеянного излучения и интенсивности излучения, отраженного непосредственно от поверхности суспензии. 3 ил.

Исследуют образцы сульфатной лиственной целлюлозы. Образцы отбирают на ступени хлорирования технологического потока отбелки целлюлозы. Исследованный диапазон изменения параметров суспензий соответствует условиям технологического п роцесса: кон центра ция — 2,5-4,0%; степень белизны целлюлозы — 39,5-51,0 .

Схема, реализующая предлагаемый способ (фиг. 1), включает источник 1 излучения, осветительный световод 2, приемные световоды 3 и 4, защитное окно 5, блоки фотодетекторов 6 и 7 и вычислительный блок 8. Источник 1 излучения подключен к входу осветительного световода 2, Выход осветительного световода 2 и входы приемных световодов 3 и 4 расположены вблизи

1684632

45

55 кон1ролируемой суспензии 9 и отделены от нее защитным окном 5. Выходы приемных сеетоеодов 3 и 4 подключены к входам блоков фотодетекторов 6 и 7, Выходы блоков фотодетекторов 6 и 7 подключены соответственно к первому и второму входам вычислительного блока 8.

Световой пучок от источника 1 излу«ения через осветительный световод 2 и защитное окно 5 направляется на поверхность суспенэии но нормали, при этом эа счет малой угловой апертуры световода 2 освещается малый участок поверхности суспензии.

Входная часть приемного светоеода 3 направлена к центру освещенного участка под углом к поверхности суспензии. Излучение, отраженное от поверхности суспензии, через световод 3 поступает на вход блока фотодетекторов 6, В блоке фотодетекторов 6 с помощью светофильтра выделяется и далее преобразуется в электрический сигнал 1о излучение в ближнем инфракрасном диапазоне (длина волны Л > 0,75 мкм). Значение Iо линейно связано со значением концентрации суспенэии P:

1, = 11(Р)+ К1Р+ Кг, (1) где Ki, K2 — коэффициенты.

Входная часть приемного световода 4 расположена по нормали к поверхности суспензии и смещена на некоторое расстояние Л от центра освещенного участка поверхности. Величина смещения Л выбирается такой, чтобы обеспечивалась достаточная чувствительность измерений цветовых свойств взвешенного вещества, которая определяется средней кратностью рассеяния регистрируемого в данном ка нале иэлуче н ия.

Излучение, рассеянное в глубине суспенэии, через приемный световод 4 поступает на вход блока фотодетекторов 7. В блоке фотодетекторов 7 с помощью светофильтров выделяются и далее преобразуются в электрические сигналы излучение в коротковолновой или средней части видимого диапазона 1р(Л4 характеризующее степень белизны W взвешенного вещества, и излучение в ближней инфракрасной области спектра Iр(Л2), используемое в качестве опорного сигнала. Значение отношения

Ip (Л1 3

Iр =- — р- зависит от концентрации и стеIpД2 ) пени белизны взвешенного вещества:

IP =- =f2(P, W).

IР 2 (2)

Вид функций fI(P) и f2(P, W) зависит от ряда факторов (размеров и состояния по5

35 верхности взвешенных частиц, длины волны регистрируемого излу«ения) и определяется опытным путем для конкретных условий. На фиг. 2 и 3 показаны зэеисимости отражательных харак1еристик Ip(Л=

=800 нм), Ip (Л1 = 600 нм, Л2 = 800 нм) от концентрации и степени белизны для целлюлозных суспензий. Диапазон изменения параметров суспенэий соответствует условиям технологического процесса отбелки сульфатной лиственной целлюлозы на ступени хлорирования (обработка целлюлозы хлором): P = 2,5-47,, W = 39,5-51,07 ., Величина смещения приемного сеетовода 4 относительно осветительного светоеода

2 (8) составляет 20 мм. Значение степени белизны целлюлозы И принимают равным коэффициенту отражения сухой отливки на длине волны 457 нм, Представленные на фиг. 2 и 3 зависимости можно аппроксимировать следующими выражениями:

Iо = 0,004 + 0,04 Р; (3)

IP = —, -г — = 0,103 — 0,03р +

IP Л1

+ 0,057(п(М/ — 38), (4) где значения Р и W приведены е процентах, а Iо и Ip в отчосительных единицах. Исходя иэ выражений (3) и (4) и измеренных значений Ip, 1р, можно определить значения P, W.

Р = Ig(lp) = 25,0 Iо — 0,1; (5) W = I2(lp, P) = ехр(17,5 — — +

1р (Л!

Ip Л2

+ 0,526Р— 1,81)+ 38. (6) Объединяя (5) и (6), получают

W=I3(lp,Ip) = ехр(а — — - )>Ip Cj+0, 1р (Л 1

IP (Л2 1 (7) где а =-17,5; Ь = 13,2; с — ---1 85; d =-38,0, В вычислительном блоке 8 по измеренным значениям Iо и Ip вычисляются значения параметров суспензии P =- p (I,); W =

= рз(1р, 1.).

Приведенные значения коэффициентов в формулах (5)-(7) соответствуют конкретным условиям измерений для

Te):íîn0ãè÷åñêîãо потока отбелки сульфатной лиственной целлюлозы на ступени хлорирования.

Для других TI1ll09 целлюлозы и других взвешенных веществ зна«ения коэффициентов могут отличаться от указанных выше при сохранении общего вида зависимостей (5>-(7)

Эти значения необходимо определять экспериментально.

Изобретение обеспе«иьэет у ели«ение точности измерений степени б-.лизни езяе1684б32 шенного вещества в потоке суспенэии по сравнению со способом. основанным на регистрации только внутренней составляющей рассеянного света, Это достигается эа счет коррекции результатов измерений с 5 учетом текущего значения концентрации суспензии, которая определяется по интенсивности внешней составляющей рассеяния в ближней инфракрасной области спектра. 10

Как видно иэ фиг. 3, изменение концентрации суспензии существенно влияет на результаты измерений внутренней составляющей рассеянного света Ip.

Так, при изменении концентрации сус- 15 пензии от 2,5 до 4 постоянному значению

Ip = 0,13 отн,ед. могут соотвегствовать значения степени белизнь, целюлозы W=47,5 3,5%.

Относительная погрешность определения концентрации по формуле (5) согласно дан- 20 ным фиг. 2 составляет около + 5;(. При укаэанной точности or ðåäårråíèÿ концентрации погрешность в определении степени белизны уменьшается в несколько раэ, Например, при Ip = 0,13 отн. ед, и 25

Ip= 0,15 отн. ед. (откуда Р = (3,7 + 0,2 ) степень белизны W = 46,б + 0.5,ь, Изобретение позволяет получить более высокую точнссть измерений степени бе- 30 лизны при изменениях кон .нтрации целлюлозы в потоке в широки,: .-ре..елзх также и l10 сравнению с известным способом. в котором компенсация влияния изменения концентрации возможна только для узко- 35 го диапазона концентраций и узкого спектрального диапазона.

Формула изобретения

Способ определения степени белизны целлюлозы в потоке суспенэии, заключающийся в освещении поверхности суспенэии пучком излучения, измерении интенсивности излучения. рассеянного в глубине суспензии, на измерительной и опорной длинах волн на расстоянии от центра освещенной поверхности, большем радиуса пучка излучения, которое определяется средней кратностью интенсивности рассеянного излучения, измеренного в данной спектральной области, и расчете степени белизны. отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения степени белизны целлюлозы, дополнительно измеряют значение интенсивности излучения в инфракрасной области, отраженного непосредственно от поверхности суспензии, и определяют степень белизны целлюлозы W по формуле

W=exp(a + Ыо+ с}+ d, I p Л1 Р 2 где Ip (Л1) и Ip (Л2) — интенсивности рассеянного в глубине суспензии излучения для измерительной и опорной длин волн;

I0 — интенсивность отраженного от поверхности инфракрасного излучения: а, Ь, с. d — коэффициенты, зависящие от вида целлюлозы и условий измерения, значения которых определяются для конкретных условий путем измерения значений величины 1г Л1), Ip Л2, Io для не менее чем четырех образцов целлюлозы с известными значениями степени белизны и решения соответствующей системы уравнений относительно параметров а, Ь, с, d.

1684632

own

3р, oman

OZ0 ггпу/и- Jd) 1 z

ДЬг 3

Корректор M Шароши

Редактор А.Лежнина

Заказ 3500 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101.г

ДЬг 2

Составитель Н.Стукова

Техред М.Моргентал

Р= 15% з0% дх%

vo%