Verfahren und Anordnung zur Überwachung der Zellstoffkochung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung der Zellstoffkochung, insbesondere zur Bestimmung des End¬ punktes der Kochzeit, und zur Steuerung des Kohlehydratabbaus mit Messung von physikalischen und/oder chemischen Größen am Aufschlußmedium, wie Farbwert, Leitfähigkeit, pH-Wert, Bre- chungsindex, IR-Spektrum, UV-Absorption, Fluoreszenz und/oder Konzentrationen von bei der Kochung verwendeten Aufschlu߬ chemikalien. Ein solches Verfahren wird besonders vorteilhaft bei der Herstellung von Chemiezellstoff, aber auch von Papierzellstoff angewandt. Daneben bezieht sich die Erfindung auch auf die zugehörige Anordnung zur Durchführung des Ver¬ fahrens, mit Sensoren zur Online-Messung einzelner charakte¬ ristischer Größen und diesbezüglicher Auswertung.

Bei der Zellstoffherstellung über die Zellstoffkochung ist ein wesentliches Ziel des Kochprozesses die Herauslösung des Lignins aus dem Rohstoff "Holz". Dabei soll jedoch die Cellu- losefaser - das gewünschte Endprodukt der Kochung - möglichst wenig angegriffen bzw. abgebaut werden, da letzteres die Aus¬ beute des Prozesses verschlechtert. Eine nicht ausreichende Herauεlösung deε Lignins führt umgekehrt zu einem Verlust an Produktqualität. Bei der de Herstellung von Chemiezellstoff geht es darüber hinaus um eine genaue Einstellung der Visko¬ sität, d.h. des durchschnittlichen Polymerisationsgehaltes der Zellulose.

Bei der Zellstoffherstellung im sauren Sulfitverfahren wird das Holz in Form von entrindeten Holzschnitzeln durch eine mehrstündige Kochung in einer "Kochsäure" genannten Lösung aufgeschlossen. Dieser Vorgang findet üblicherweise bei einer Temperatur zwischen 130 und 140°C unter einem Druck von etwa 8 bar über eine Zeitdauer von 4 bis 6 h statt. Die dabei ein¬ gesetzte Kochsäure hat einen pH-Anfangswert zwischen 2 und 3

und besteht üblicherweise aus einer wäßrigen Lösung von SO2 und Calciumbisulfit (Ca(HSC>3)2) bzw. Magnesiumbisulfit ⁽ Mg ⁽ HS0 ₃ ⁾ ₂ ) •

Neben letzteren Vorgängen laufen bei der Kochung eine ganze Reihe weiterer Reaktionen gleichzeitig ab, die aufgrund der unterschiedlichen Konzentration der Reaktionskomponenten und den Größen der Geschwindigkeitskonstanten unterschiedliche Reaktionsgeschwindigkeiten haben. Dadurch ist der optimale Zeitpunkt hinsichtlich einer maximalen Ausbeute an Zellstoff mit hoher Qualität, an dem die Kochung abgebrochen werden muß, schwierig zu erfassen.

Aus der DD 293 215 A5 ist ein Verfahren zur Ermittlung der Aufschlußzeit zur Festlegung des AufSchlußabbruches bei der

Papierzellstoffherstellung nach dem sauren Bisulfitaufschlu߬ verfahren bekannt, bei dem die für die Herstellung von Papierzellstoff mit ganz bestimmten vorgegebenen Restlignin- gehalt L im ungebleichten Zellstoff erforderliche Aufschluß- zeit aus konkreten Primärdaten des Prozesses nach der Bezie¬ hung

dl ^

-— = k, - Ü -e ^τ mit k, = f(FV,S0 ₇ ) (1 ) dt ^L

ermittelt und in kurz aufeinanderfolgenden Zeitintervallen die SO2-Konzentrationen gemessen werden. Parallel dazu wird die SO2-Konzentration für den Abbruchzeitpunkt nach der Beziehung

- ^diS °- ⁾ = k _sa (S0 ₂ ) ^X ' e ^{~τ^} mit k _SΑ = f(FV,S0 ₂ ) (2) dt ' ^:

vorausberechnet und bei Übereinstimmung der vorausberechneten und gemessenen SO2-Konzentration der Aufschluß beendet. Ganz entsprechend wird in der DD 293 214 A5 zur Festlegung des AufSchlußabbruches für die Herstellung von Textilzellstoff

vorgegebener Viskosität und Durchschnittspolymerisations ¬ grades der Zellulose die erforderliche Auf schlußzeit die Änderung der Anzahl der Spaltungen S nach der Beziehung

7 _t ^{~ = k} ' ^{' e't mit k} s ⁼ f<- ^FV > ^C so _> ) < 3 ⁾

ermittelt, in kurz aufeinanderfolgenden Zeitintervallen die Leitfähigkeit χ und/oder die Absorption A von Licht in der Ablauge gemessen und mit der dem jeweiligen Zeitintervall entsprechenden, nach den Beziehungen

dy ^Z ^ ^L

- d^t = k _x - e ^τ mit k*= f(FV,C _S( " _λ .) (4)

e T ^τ mit k _λ = f(FV,C _SOι ) : 5 ) dt ^A

vorausberechneten Leitfähigkeit χ bzw. Lichtabsorption A ver¬ glichen, wobei bei Übereinstimmung der gemessenen mit den er¬ rechneten Werten der Aufschluß beendet wird. Bei den Glei¬ chungen (1) bis (5) bedeuten im einzelnen L den Ligningehalt, t die Zeit, δ einen Exponentialfaktor, T die Temperatur in K, FV das Flottenverhältnis, S die Anzahl der Spaltungen der Cellulosekette, k-j _^ die Geschwindigkeitskonstanten, Ej_ die Aktivierungsenergien, C _sc , die Konzentration von SO2 in der

Kochsäure und A die Lichtabsorption, wobei δ = 1 bis 3 und χ = 0, 5 bis 4 ist.

Bei letzterem Stand der Technik wird davon ausgegangen, daß die Messung von physikalischen und/oder chemischen Größen, wie Farbwert, Leitfähigkeit, pH-Wert, Brechungsindex, IR- Spektrum, UV-Absorption, Fluoreszenz und/oder Konzentration bekanntermaßen zur Festlegung der Kochzeit herangezogen wird. Problematisch ist allerdings die Verknüpfung mit einem zuge¬ hörigen Kinetik-Modell, wobei diesen Problemen durch die iterativen Methoden Rechnung getragen werden soll. Da die Messung der Kennwerte durch Probennahme und dergleichen Maß-

nahmen vergleichsweise ungenau ist, haben letztere Verfahren keinen Eingang in die Praxis gefunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anord- nung anzugeben, mit denen die Zellstoffkochung besser über¬ wacht werden kann. Mit einem zugehörigen Auswerteverfahren soll der optimale Endpunkt der Kochzeit möglichst genau ein¬ gehalten werden können.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Inline-Messung des pH-Wertes und gegebenenfalls der Farbe der Kochsäure während der Kochung gelöst . Vorzugsweise wird der pH-Wert der Koch¬ säure "in situ" auf 0,1 pH genau bestimmt und zumindest in der Endphase der Kochung in einem zeitlichen Abstand von 30 s erfaßt. Dabei werden als Sensoren für den pH-Wert sogenannte Emaille-Elektroden verwendet. Zur Erfassung der Farbwerte wird die Extinktion der Kochsäure Inline bei Betriebsbedin¬ gungen im Bereich des sichtbaren Lichtes gemessen. Vorzugs¬ weise werden zur "in situ"-Extinktionsmessung Tauchsonden verwendet. Vorteilhafterweise können mit einem Spektrometer Spektren im Bereich zwischen 400 und 800 nm wenigstens alle 30 s gleichzeitig mit dem pH-Wert erfaßt werden.

Mit der Erfindung ergibt sich eine Verbesserung der Produkti- vität in der Zellstoffkochung gegenüber dem Stand der Tech¬ nik. Erstmalig werden die Sensoren zur sogenannten Inline- Messung, d.h. bei ca. 140°C und ca. 8 bar, eingesetzt. Das heißt konkret, daß weder Bypässe noch Probenentnahmen oder Verdünnungen benötigt werden, sondern die Meßwerte "in situ" vorliegen. Es kann kein SO2 mehr entweichen, was bei der kon¬ ventionellen Probenentnahme zu Fehlmessungen führte. Vielmehr liegen die Meßwerte nun unverfälscht vor und können so in optimaler Weise zur Überwachung der Zellstoffkochung heran¬ gezogen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich sowohl beim diskon¬ tinuierlichen als auch beim kontinuierlichen Zellstoffkocher

realisieren. Dabei lassen sich insbesondere die Sensoren für den pH-Wert jeweils an geeigneter Stelle einsetzen.

Der Vorteil der Emaille-Sensoren zur Messung des pH-Wertes besteht insbesondere in der hohen Standzeit bei praktisch nicht feststellbarer Abnutzung, wodurch nunmehr ein gesamter Kochvorgang verfolgt werden kann. Dabei wird die H ⁺ -Konzen- tration gemessen, welche tatsächlich am Zellulosemolekül vorliegt und welche die Depolymerisation der Kohlehydrate katalysiert. Wie oben im einzelnen ausgeführt wurde, kann im Gegensatz zu Messungen an offenen Proben kein SO2 mehr ent¬ weichen, so daß insbesondere keine Fehler durch Reaktion mit der Ablauge eintreten können.

Gleiches gilt sinngemäß bei der spektroskopischen Messung. Durch erstmalige Verwendung von Tauchsonden ist eine Inline- Messung an geeigneter Stelle unter Reaktionsbedingungen, d.h. bei den dann vorliegenden Temperatur- und Druckwerten, mög¬ lich. Die Messung kann dabei unmittelbar an der unverdünnten Säure am Ort der Reaktion, d.h. ohne Bypass, durchgeführt werden, so daß die bereits erwähnten Fehler durch Verdünnun¬ gen oder SO2-Entweichung ausgeschlossen sind. Zur optischen Messung kann speziell die Simultanspektroskopie angewandt werden, mit der beispielsweise über ein Diodenarray ohne Verzögerung ein Spektrum über den erwünschten Wellenlängen¬ bereich erzielt werden kann. Gegebenenfalls kann mit einem einzigen Spektrometer durch Multiplexer an unterschiedlichen Stellen mit einzelnen Tauchsonden gemessen werden, wodurch sich gleichzeitig Meßwerte für eine Mehrzahl von Meßorten im Bereich der Kochzone bzw. der Bleiche ergeben.

Bei der zugehörigen Anordnung zur Durchführung des Verfah¬ rens, die Sensoren zur Online-Messung des pH-Wertes der Koch¬ säure einerseits und deren Farbextinktionswerte andererseits aufweist, welche an geeigneter Stelle innerhalb des Kochers, d.h. Inline, eingesetzt sind, ist eine Regeleinrichtung mit einem Rechner vorhanden, wobei der Rechner den Zusammenhang

zwischen den Meßgrößen, bzw. deren zeitlichen Verlauf und der Produktqualität und/oder Produktausbeute bestimmt und auf die Regeleinrichtung zurückkoppelt. Insbesondere durch eine Mehrkomponenten-Korrelationsanalyse kann dabei ein Zusammen- hang abgeleitet werden, der die Ergebnisse zwischen Produkt¬ qualität und/oder Produktausbeute und den Meßgrößen be¬ schreibt.

Mit einer solchen Anordnung können Regelgrößen gewonnen ^% wer- den, mit denen die Eigenschaften der herzustellenden Zellu¬ lose, wie Viskosität, Kappa-Zahl, Reißlänge u. dgl., gezielt einstellbar sind. Damit kann die Ausbeute bei der Produktion maximiert werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbei¬ spielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit weiteren Unteransprüchen. Es zeigen

Figur 1 den Zusammenhang von pH-Wert der Kochsäure und

Kochzeit, Figur 2 den Zusammenhang zwischen Extinktionswerten der

Kochsäure und Kochzeit, Figur 3 eine Prinzipdarstellung eines diskontinuierlich arbeitenden Kochers,

Figur 4 die Auswertung der Meßgrößen bei einem Kocher gemäß

Figur 3, Figur 5 das Prinzip eines kontinuierlich arbeitenden Kochers, Figur 6 die Auswertung der Meßgrößen bei einem Kocher gemäß Figur 5 und

Figur 7 eine zugehörige Auswerteeinrichtung.

Die Figuren werden nachfolgend teilweise gemeinsam beschrie¬ ben. Sich entsprechende Teile haben gleiche Bezugszeichen.

Es ist bekannt, daß das Produktionsergebnis bei der Zell¬ stoffherstellung im Sulfitverfahren entscheidend vom pH-Wert

der Kochsäure während des Kochvorganges und der Zeitdauer der Kochung abhängt. Dabei geht es im wesentlichen um die Heraus¬ lösung des Lignins aus dem Rohstoffholz. Das Lignin ist ein Makromolekül mit aromatischer Grundstruktur, bei dem die ein- zelnen Benzolringe als Grundelemente über Seitenketten ver¬ knüpft sind. Die Seitenketten sind besonders reaktiv und wer¬ den in der Kochsäure mit Hilfe katalytisch wirkenden Wasser¬ stoffionen aufgespalten und durch Sulfongruppen substituiert.

Durch die Einführung der starken hydrophilen Sulfongruppen wird die Wasserlöslichkeit des Lignins verursacht. Daneben müssen auch die vorhandenen Bindungen zwischen dem Lignin und der Cellulose hydrolytisch gespalten werden, um eine voll¬ ständige Herauslösung zu erreichen. Daher ergibt sich, daß die Delignifizierung -d[L]/dt sowohl der Bisulfitionenkonzen- tration sowie der Wasserstoffionenkonzentration proportional ist. Dafür gilt

-d[L]/dt = kι_ * [H ⁺ ]*[HS0 ₃ -] (6)

Die unerwünschte Hydrolyse der Kohlenhydrate -d[Ko]/dt (Cellulose und Hemicellulose) , die einen Abbau der Fasern verursacht, ist hingegen nur der Wasserstoffionkonzentration proportional:

-d[Ko]/dt = k ₂ * [H ⁺ ] (7)

Neben dem Abbau der Fasern treten unerwünschte Nebenreaktio¬ nen auf, die z.B. die Kochsäure zersetzen bzw. getrennte Lignineinheiten wieder kondensieren lassen. Dies geschieht dadurch, daß die Monomere der Kohlenhydrate mit dem Bisulfit- ion unter Aufoxidation reagieren, wobei ein Thiosulfat-Ion entsteht entsprechend der Reaktion:

Glucose + Bisulfit => Gluconsäure + Thiosulfat

Das Thiosulfat kann einerseits das Bisulfit zersetzen ent¬ sprechend

5 S ₂ 0 ₃ -- + 4 HSO ₃ ^" => 6 S ₂ 0 ₃ -- + 2 S0 ₄ ^2" + 2 H ⁺ + H ₂ 0 (8) und andererseits eine Kondensation der Lignineinheiten über die α-C-Atome bewirken. Daneben können abhängig vom pH-Wert die in Laubhölzern sehr häufig vorkommenden Pentosen (Kohlen¬ hydrate mit 5 C-Atomen) leicht zu Furfural dehydratisiert werden. Das Furfural kann mit sich selbst oder dem Lignin kondensieren, was einer Verharzung gleichkommt.

Aus Vorstehendem ergibt sich , daß der pH-Wert der Kochlösung eine wesentliche Meßgröße ist. In Figur 1 sind die Ergebnisse umfangreicher Versuche wiedergegeben, wobei die Abszisse des Diagramms die Kochzeit in Stunden und die Ordinate den pH-Wert in absoluten Größen wiedergibt.

Im einzelnen hängen die Absolutwerte stark von der Holzsorte und dem Flottenverhältnis (FV) der eingesetzten Rohstoffe ab. Der Figur 1 ist entnehmbar, daß bei der Kochung der pH-Wert gemäß Graph 11 von einem Ausgangswert von ca. pH = 2,5 bis auf pH = 3,6 ansteigt, um dann langsam und zwar innerhalb von mehreren Stunden auf auf einen Wert von ca. pH = 3,4 abzusin¬ ken. Dabei stellen das Maximum des pH-Wertes bzw. die Ände¬ rungsgeschwindigkeit vor und nach dem Maximum signifikante Meßgrößen dar.

Aufgrund der vergleichsweise geringen Änderungen ergibt sich, daß der pH-Wert einerseits direkt im Kocher, d.h. Inline, und andererseits mit hinreichender Wiederholgeschwindigkeit, d.h. kontinuierlich oder mit kleinen zeitlichen Abständen, gemes¬ sen werden muß. Störungen durch Abkühlen, Ausgasen von SO2 oder andere Reaktionen werden durch die Inline-Messung ver¬ mieden.

Im Diagramm gemäß Figur 2 sind Ergebnisse optischer Messungen wiedergegeben, die von einem Simultanspektrometer mit Dioden- array erhalten wurden. Wesentlich ist dabei, daß an der un-

verdünnten Kochsäure _/ also "in situ" gemessen wurde, wofür temperaturfeste Tauchsonden verwendet werden, die an beliebi¬ ger Stelle im Kocher plaziert werden können. Vorteilhafter¬ weise werden als Meßorte die gleichen Stelle wie die der pH-Sonden gewählt. Durch Multiplexen können mit einem einzi¬ gen Spektrometer nacheinander verschiedene Meßsonden abge¬ fragt werden.

Mit bekannten Spektrometern wird zum Meßzeitpunkt jeweils ein komplettes Spektrum erfaßt, d.h. die Extinktion in Abhängig¬ keit von der Wellenlänge. Durch entsprechende Bearbeitung solcher Spektren lassen sich zeitabhängige Graphen 21 bis 23 ableiten, wobei in Figur 2 die Abszisse die Zeit in Stunden entsprechend Figur 1 und die Ordinate den zugehörigen Extink- tionswert in relativen Einheiten darstellt. Als Parameter sind jeweils die Wellenlängen des spektralen Lichtes, bei¬ spielsweise zwischen 400 und 800 nm, angegeben.

Der fertige Zellstoff läßt sich durch die sogenannte Kappa- Zahl charakterisieren. Aus Figur 2 ergibt sich, daß bis zum

Erreichen einer bestimmten Kappa-Zahl, also des wesentlichen Wertes zur Feststellung zur Beendigung der Kochzeit bei Papierzellstoff, sich die Extinktionswerte ebenso wie der pH-Wert in signifikanter Weise ändern. Die Änderung der Extinktion ist weiterhin von der Wellenlänge abhängig. Da die Signalverhältnisse vergleichsweise komplex εind, läßt sich ein unmittelbarer funktionaler Zusammenhang oder ein spezifi¬ scher Algorithmus nicht ableiten. Allerdings ergeben sich aus der Vielzahl von Erfahrungswerten mit einem Rechner bestimmte Aussagen, die sich in Kombination mit dem pH-Wert zur Steue¬ rung und/oder Regelung der Zellstoffkochung verwenden lassen.

In Figur 3 ist ein Zellstoffkocher 30 wiedergegeben, der dis¬ kontinuierlich arbeitet. Wesentlich für den Betrieb eines solchen Zellstoffkochers 30 sind im vorliegenden Zusammenhang ein Füllstutzen 31 für das Holz einerseits sowie eine Zu¬ leitung 32 für Säure andererseits und der Ausgangsstutzen 33

zum Entleeren. Neben diversen Ein- und Ausgangsleitungen ist wesentlich ein Kreislauf 35 mit einer Umwälzpumpe 36, mit der eine Zirkulation über einen Wärmetauscher 37 realisiert wird.

Es hat sich gezeigt, daß bei einem solchen diskontinuierlich arbeitenden Kocher 30 die pH-Messung vor der Umwälzpumpe 36 hinreichend ist, um den anhand Figur 1 gezeigten signifikan¬ ten Meßverlauf zu erfassen. An gleicher Stelle werden die Extinktionswerte zum Ableiten einer Abhängigkeit gemäß Figur 2 gemessen.

Aus Figur 4d) ist entnehmbar, daß der pH-Wert entsprechend Figur 1 beim Hochheizen auf ein Maximum steigt. Der pH-Wert kann unabhängig vom eigentlichen Kochvorgang durch verschie- dene Maßnahmen beeinflußt werden: Einerseits kann die Koch¬ flüssigkeit durch Holzwasser verdünnt werden, andererseits erfolgt eine Diffusion von SO2 ins Holz hinein. Der pH-Wert wird weiterhin beeinflußt durch das sogenannte Peezen, d.h. Druckabsenkung vor der Zugabe von SO2, oder durch die Zugabe von Flüssig-Sθ2 gemäß Figur 4a) .

Ziel ist es, den pH-Wert nach dem Maximum entweder zeitlich konstant zu halten oder nach einem vorgegebenen Profil ent¬ sprechend den Graphen 41, 43 oder 44 zu fahren. Dafür kommen beispielsweise eine MgO-Zugabe gemäß Figur 4b) oder eine Druckabsenkung gemäß Figur 4c) in Frage.

Aus Figur 1 ist ersichtlich, daß als signifikante Auswerte¬ größen Δl, Δ2, das Maximum und der Zeitpunkt des Maximums in Frage kommen. Als weitere signifikante Auswertegrößen können die 1. Ableitung nach der Zeit (d(pH)/dt) herangezogen wer¬ den, und das Summenintegral über die Zeit (JpHdt). Durch gezielte Beeinflussung dieser Größen läßt sich der Kohle¬ hydratabbau im erwünschten Sinne steuern. Dafür sind ent- sprechend den Teilfiguren 4a) bis d) beiεpielsweise folgende Größen veränderbar:

- Während der Kochung erfolgt eine MgO-Zugabe, wodurch der pH-Wert steigt;

- während der Kochung erfolgt eine SO2-Zugabe, wodurch der pH-Wert sinkt; - der Abbruchzeitpunkt der Kochung wird gezielt festgelegt;

- die Temperaur für die Kochung wird festgelegt.

Mit einer solchen Beeinflussung des Kochvorganges kann also gezielt die Viskosität des Zellstoffes, insbesondere bei der Herstellung von Viskosezellstoff, eingestellt werden. Bei der Herstellung von Papierzellstoff läßt sich entsprechend die Reißlänge vorgeben. Davon abgesehen kann jeweils durch die geeignete Steuerung und Regelung obiger Größen eine maximale Ausbeute beim Kochprozeß erreicht werden.

In Figur 5 ist ein kontinuierlich arbeitender Kocher 50 mit Einlaß 51 für das Holz und Zuleitung 52 für die Kochsäure und Auslaß 53 für Zellstoff dargestellt. Aufgrund des kontinuier¬ lichen Betriebes ist ein solcher Kocher wesentlich komplexer als ein diskontinuierlicher Kocher. In den hydraulischen Lei¬ tungen sind hierbei bestimmte Punkte herausgegriffen, die für den Betrieb des Kochers wesentlich sind. Dies sind einerseits die sogenannte Imprägnierzone, die Kochzone und die Wasch¬ zone. Entsprechende Punkte sind in Figur 5 mit C2, C3,C5, C6, C15, C16 und C8 bezeichnet.

Im einzelnen kennzeichnen C2 den Eintrag des Holzes und der Kochεäure, C2 biε C5 die sog. Imprägnierzone, C6 bis C15 die Kochzone, C16 bis C8 die sog. Waschzone bzw. C8 den Austrag des Zellstoffes.

Der Verlauf der Konzentrationen an kochreichen Chemikalien einerseits und des pH-Wertes andererseits ergibt sich aus den Graphen der Figur 6. Dabei sind in diesem Fall - im Gegensatz zu Figur 4 - die Meßgrößen über der sogenannten Kocherhöhe, die sich längs der Hauptströme im kontinuierlichen Kocher ge¬ mäß Figur 5 ergeben, dargestellt: Ausgehend vom Kocherkopf,

also Punkt 41 in Figur 5, sind auf der Ordinate von oben nach unten die signifikanten Punkte C2, C3, C6, C15, C16 und C8, welche die Zirkulationen am Kocher bezeichnen, aufgetragen.

Im einzelnen zeigt der Graph 61 in Figur 6 den zu steuernden pH-Wert über der Kocherhöhe, während Graph 62 die MgO-Konzen- tration und Graph 63 die SO2-Konzentration als Steuergrößen angibt. Es ist erkennbar, daß im kontinuierlichen Kocher auf¬ einander abgestimmte Konzentrationsprofile vorliegen. Somit ergeben sich folgende Beeinflussungsmöglichkeiten für den pH- Wert:

Durch Sθ2~Zugabe, was zur Absenkung des pH-Wertes führt. Im einzelnen sind dafür unterschiedliche Maßnahmen möglich und zwar: - In der Säurebereitung und damit im Einstellen des Grund¬ pegels des pH-Wertes anhand des Kochermodells;

- am Kocherkopf (C3-Zirkulation) durch Einstellen des pH- Wertes über die pH-Wertmessung in der C2/C3-Zirkulation, durch Vorgabe der Sollwerte für den pH-Wert, die Temperatur T und die Zirkulationsmenge in der C2- und C3-Zirkulation über das Kochermodell;

- messen in der C5/C6-Zirkulation zu Beginn der Reaktionszone

(C5, C6), bevorzugt bei der C5-Zirkulation, wahlweise auch in der Mitte der Kochzone, Vorgabe der Sollwerte für den pH-Wert, die Temperatur T und die Zirkulationsmenge in der C5- und C6-Zirkulation über das Kochermodell. Durch MgO-Zugabe in gelöster Form als Slurry, was zur Er¬ höhung des pH-Wertes führt. Im einzelnen sind dafür unter¬ schiedliche Maßnahmen möglich und zwar: - In der Säurebereitung und damit im Einstellen des Grund¬ pegels des pH-Wertes anhand des Kochermodells;

- am Kocherkopf (C3-Zirkulation) durch Einstellen des pH- Wertes über die pH-Wertmessung in der C2/C3-Zirkulation, durch Vorgabe der Sollwerte für den pH-Wert, die Temperatur T und die Zirkulationsmenge in der C2- und C3-Zirkulation über das Kochermodell;

- messen in der C5/C6-Zirkulation zu Beginn der Reaktionszone

(C5, C6) bevorzugt bei der C5-Zirkulation, wahlweise auch in der Mitte der Kochzone, Vorgabe der Sollwerte für den pH-Wert, die Temperatur und die Zirkulationsmenge in der C5- und C6-Zirkulation über das Kochermodell;

- in der Waschwasserzirkulation C5 am Kocherfuß und damit Einstellen des pH-Wertes am Eingang in die Waschzone. Der pH-Wert, die Waschwassertemperatur und die Menge des Waschwassers wird über ein Wäschemodell berechnet, das ^" sowohl die Effizienz der Wäsche als auch die Nachreaktion, insbesondere den Kohlehydratabbau in der Waschzone, berück¬ sichtigt. Herangezogen werden die pH-Wertmessung in der C16- und C8-Zirkulation. Der Kohlehydratabbau in der Wasch¬ zone kann damit in dem geforderten Maße gebremst werden. Die Messungen und die Zugabe der Chemikalien können alter¬ nativ, in unterschiedlicher Kombination oder in Summe einge¬ setzt werden.

Die Darstellungen als Funktion der Zeit entsprechend Figur 4 entfallen also in diesem Fall, da im kontinuierlichen Kocher durch die Zirkulation immer eine Kochzone vorhanden ist.

Das Kochermodell und das Wäschermodell hängen in ihrer Kom¬ plexität von der Aufgabenstellung ab, insbesondere von der Qualität des Zellstoffes und der geforderten Genauigkeit, mit der die Qualität eingestellt und die Ausbeute gesteigert wer¬ den soll. Für besonders hohe Ansprüche an die Zellstoffquali- tät können Farbmessungen in der C5- und C6-Zirkulation die Modellgenauigkeit und damit die Gleichmäßigkeit des Zellstof- fes erhöhen.

Unter Zugrundelegung eines analytischen Modelies, bei dem die Ausgangsstoffe des Rohstoffes, wie bspw. das Alter des Hol¬ zes, Flottenverhältnis und weitere Größen sowie die vorge- gebenen Betriebsbedingungen, wie insbesondere die Temperatur, eingehen, können durch die anhand Figur 1 und 2 beschriebenen Meßgrößen und die zugehörigen Auswerteverfahren anhand Figur

4 und 6 solche Aussagen gemacht werden, die den Endpunkt der Kochzeit gestalten.

In Figur 7 ist bei einer zugehörigen Auswerteeinrichtung ein Rechner 70 vorhanden, der aus den Meßwerten entsprechend einem vorgegebenen Algorithmus zugehörige Funktionswerte für die Kochzeitermittlung ermittelt. Beispielsweise kann eine Funktion η(t) berechnet werden, die einen signifikanten Verlauf für die Kochzeit hat. Die Struktur des zugehörigen Algorithmus lautet:

η(t) = α ₀ + 0^ x /(pH)dt + α ₂ /(pH)dt/e ^r dt + α ₃ /(S0 ₂ )dt

+ αjpdt + ...

Entsprechende Prozeßfunktionen mit „in situ" gemessenem zeit¬ lichen Meßwertverläufen und insbesondere Inline gemessenem pH-Wert werden dem Rechner 70 über separate Eingänge einge¬ geben. Dabei werden jeweils die Startwerte der Prozeßgrößen bei t=0 und die Meßwerte über einzelne Schalter 81 bis 84 zugeführt. Über die Schalter 81 bis 84 können auch in zuge¬ ordneten Modellierungεeinheiten 91 bis 94 bestimmte Simula¬ tionswerte eingegeben werden. Der Ausgang des Rechners 70 liefert die Funktion η(t) entsprechend einer Modellierungs¬ einheit 95, die insbesondere die Viskosität repräsentieren kann. Daraus können neben der Kochzeit auch Aussagen zur

Produktqualität und/oder Produktausbeute abgeleitet werden.

Über entsprechende Mittel zur Rückkopplung können die Prozeßfunktionen auch einer Regeleinrichtung zugeführt und gezielt ausgeregelt werden, um die Kochzeit zu optimieren.

Das beschriebene Verfahren und die zugehörige Einrichtung lassen sich besonders vorteilhaft beim sauren Sulfitverfahren für die Zellstoffkochung anwenden.