JPS5828215Y2 - 滴定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は滴定装置に係り、特に、紙パルプを処理するの
に用いられるカマイヤ（Ｋａｍｙｒ）即ちパッチ式蒸解
装置において得られるアルカリのオンライン測定に係る
。

１９７０年１月のＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇＳ ｏｆ ｔｈ
ｅ ＩＥＥＥ＊第５８巻１号５１頁のＤｏｎａｌｄ Ｂ
−ＢｒｅｗＳｔｅｒ氏及びＡ ｎｄｒｅｗ Ｋ、 Ｂ
ｊ ｅｒｒｉｎｇ氏によるパパルプ・製紙にかけるコン
ピュータ制御（Ｃｏｍｐｕ ｔｅ ｒＣｏｎｔｒｏｌ
ｉｎ Ｐｕ１ｐ ａｎｄ Ｐａｐｅｒ）、１９６１
−１９６９”と題する論文に述べられる様に１゛（カマ
イヤ蒸解装置の）Ｋ数を測定するのに利用できる有効な
市販のオンライン測定装置が現在はない。

′″（蒸解装置の）吹き出し管又は洗浄器から得られる
サンプルの手操作試験が通常は１時間に１度行われる。

″′パルプ蒸解装置の目的は勿論木片を繊維に変換する
ことである。

これは蒸解装置においては硫化ナトリウムと水酸化ナト
リウムとの溶液から成るホワイトリカーづ木片チップを
処理することによって達成される。

木質性をなくすために蒸解装置には高熱及び高圧が存在
する。

リグニンは木の約３０％と考えられそしてこれはセルロ
ーズ繊維を容易に分離し且つ漂白できるよう一余去され
る。

木質性をなくす程度の通常の尺度がＩｔ Ｋ数”であり
、Ｋ数が低い程残留リグニンが少ない。

Ｋ数を測定する別のやυ方はアルカリとリグニンとの間
の反応程度を示すリカーのアルカリ度を蒸解装置におい
て測定することである。

Ｋ数乃至はアルカリ度のオンライン測定でもって蒸解装
置の非常に良好な制御が可能である。

現在ではＢｒｅＷＳｔｅｒ氏の論文５５頁に述べられて
いる様にに数の調整の最も実施可能な方法はフィードフ
ォワード制御を用いそして次の５つのファクタ、即ちア
ルカリ対水の比率、リカ一対水の比率、温度、帯在時聞
及びチップレベル制御値を一定に保つ事である。

このフィードフォワード制御を安定化するために吹き出
し管の１時間のサンプルがフィードバック制御値として
用いられる。

Ｋ数サンプルを得るために含１れる遅延時間は長いので
制御機構全体が満足なものでないという事は明らかであ
る。

これを解消するためにＳｗｅｄｌＳｈ社はＡＳＥＡとい
う名の下で、゛機械人間″がサンプルを得る様にしてア
ルカリ度を測定する現場用滴定装置を用いている。

所要時間が１０分以上か＼るのでこれは効果的なオンラ
イン測定ではない。

又パ機械人間″の可動部分は、特に一般蒸解装置の高圧
及び高温状態の下では、かＳる装置の構成、操作及び保
守を実際的でないものにする。

そこで本考案の目的は苛酷な周囲環境で用いるのに適し
た改良されたオンライン滴定装置を提起することである
。

上記目的によれば、収容器内の被分析体の濃度をオンラ
イン測定するための滴定装置が提起される。

上記収容器の内側に壁からサンプル容器が懸架される。

該サンプル容器内の被分析体の導電率を感知するための
手段が設けられている。

測定された量の滴定剤をパイプ手段が上記サンプル容器
の１つに送る。

電気手段が被分析体と滴定剤との間の終点状態を感知す
る。

被分析体及び滴定剤のサンプル容器をパージする手段が
設けられている。

第１図はカマイヤーの蒸解装置を略図形態で示している
。

この蒸解装置は種々のレベルのアルカリ濃度を感知する
という技術以外は公知技術で良く知られている。

一般に作動中木片チップはチップメータ１０によって体
積的に測定されそして低圧供給装置１１を経てスチーム
付与容器１２へ送られ、該容器の主たる機能は空気を追
放する墨であり、空気の存在はりカーの浸透を妨げる。

次いでチップは高圧供給装置１３において循環管路１４
からの循環リカーと混合されそして主蒸解装置収容器１
６の頂部のセパレータ区分へと押しやられる。

この頂部のセパレータにおいては余計なりカーカ分離さ
れ、ホワイトリカーと混合されそして再循環される。

チップは蒸解装置の充満ゾーンに既にあるチップ−リカ
一体の上部に置かれる。

上記で説明した様にホワイトリカーは硫化ナトリウムと
水酸化ナトリウムとの溶解から成る。

約４０分蒸解装置に帯在した後、加熱コイルな介してリ
カーの部分を循環する事によって点１７にかいて熱が加
えられる。

これは木質性がなくなるように温度を上昇させる。

加熱処理ゾーンが抽出点１′８１で延びており、該抽出
点は公知技術で良く知られているように回収を行うため
使用済みリカー（これはブラックリカーとして知られて
いる）を抽出する。

約４時間加熱処理ゾーンに留まった後にパルプが蒸解装
置の底部から取り出される。

か＼る取り出しは吹き出し管路１９を経て達成される。

又、ホワイトリカーが管路２１において熱と共に加えら
れる。

最後に再循環管路２２を経て熱が加えられる○ 本考案によれば、得られるアルカリを検出するためセン
サが蒸解装置の多数の位置に置かれている。

これはホワイトリカー人口管路２１、蒸解装置の側壁部
分２３、熱入力２２、熱入力１１、抽出出口１８及び吹
き出し管路１９を含んでいる。

好筐しい制御機構に基づき、適当なフィードバック制御
のために１つ或いはそれ以上のセンサが用いられてもよ
い。

かくしてに数の直接的な制御が達成される。

第２図には代表的なセンサ７５１ｉ＠図形態で示されて
おり、該センサはサンプル容器２６ど基準容器２７とを
含んでいる。

これら容器は蒸解装置に関連した収容された容積内で垂
直の方向に懸架される。

これは側壁２３にあってもよいし又は図示された多数の
再循環パイプ管路の１つにあってもよい。

容器２６及び２７は関連電極２７ａ、２７ｂ及び２６ａ
−２６ｂをも備えている。

これらの電極は以下の説明より明らかな様に、科学的に
は被分析体と称される液体に滴定剤が加えられる時に測
定される液体の導電率の変化を測定するものである。

滴定は管路２８によって二酸化炭素をサンプル容器２６
に加える事によって達成される。

電極及びそれらの関連容器は調整可能な平衡抵抗３１及
び３２を含んだホイートストンブリッジ２９全体のうち
の１部である。

発信器３３がこのホイートストンブリッジを駆動する。

サンプル容器において得られるアルカリを表わす信号を
与えるため終点検出器３４がホイートストンブリッジに
接続されている。

実際には検出器３４はミニコンピユータに接続された増
巾器を含んでいる。

別の基準容器（勿論これには滴定剤が添加されない）の
使用は測定中のプロセスにむいて生じる化学的な変化が
補償され且つ本来的に高い精度であるブリッジ式の測定
がなされる様にする。

然し乍ら多くの応用例においてはこれが必要とされず、
基準容器は簡単な基準抵抗と取υ替えられる。

さて第３図を参照すれば為ブリッジ２９の全導電率がサ
ンプル／基準整調ユニット３０によって感知される。

容器２６も２７も何ら液体を含んでいない時には、これ
ら容器がパージされた事を示す低導電率状態（レベル３
５）が生じる。

然し乍ら再充填された後には通常の導電率レベル３６が
存在する。

これらのレベ゛ルは以下で説明する様にシーケンシング
の目的に対して有用である。

第４図は一定容積内に色々な割合のアルカリ度を持った
状態での代表的な試験結果を示している。

横軸は時間乃至は添加された滴定剤の量であり（二酸化
炭素の流れが一定であるので）、これに対して縦軸は第
２図の終点検出器３４の出力電圧である。

水平線４０は、滴定剤が被分析体を平衡しそして導電率
の急激な変化が生じるところの終点を確立する電圧レベ
ルである。

この変化は得られた水酸化ナトリウムの全部が、注入さ
れた二酸化炭素と反応して炭酸ナトリウムを生成する時
に生じる。

アルカリ度の割合が第４図に示されている。

水平線４０は電圧レベルと特定県境とを経験的に選択す
る事により、或いは又曲線の最大と最小との間の中点を
決定する事により通常は得られる。

第５図は添加された滴定剤の量とアルカリ度の割合即ち
得られるアルカリとの間の実質的に直線的な関係を示し
ている。

滴定剤即ち二酸化炭素の流れが一定であるとすれば、滴
定剤の注入開始から終点１での時間間隔が被分析体の濃
度の尺度である。

従って必要とされる電気的測定は導電率の急激な変化だ
けであう、これは例えばサンプルの不活性物質や電極の
汚れや関連電子装置におけるドリフト等によるエラーを
本来的に全く免れられる。

第６図、１図及び８図は収容器の側壁；蒸解装置へのパ
イプ管路の壁又は蒸解装置の壁への容器２６及び２７の
機械的な設置を示している。

第７図及び８図を参照すれば、蒸解装置の主部分の側壁
から又は循環熱パイプの１つから延びるフランジ３Ｔが
示されており、測定容器を支持した組立体３８がこれに
対してボルト留めされる。

第６図に最もよく示されている様に容器２６は電極２６
ａ及び２６ｂを備えてお夕、容器２１には電極２７ｂが
示されている。

電極２６ｂ及び２７ｂは一緒に接続されそしてターミナ
ル３９へ導き出される。

電極２７ａはターミナル４１へ導き出されそして電極２
６ａはターミナル４２へ導き出される。

第７図はサンプル容器２６をその垂直に直立した位置で
示しそして二酸化炭素滴定剤入力バイブ４３を示してお
り、該パイプはフランジ組立体３８を貫通して容器２６
の底部へ延びている。

二酸化炭素ガスは４４で示された細かな焼結された金属
ディスクを通して容器へ入れられる。

これは容器にトラップされた液体へ細かに拡散した滴定
剤を与える。

第２のパイプ４５は二酸化炭素がサンプル容器２６に注
入されるのと同様に窒素の如き中性ガスを容器２７の底
部へ注入するため基準容器２Ｔへ連結されている。

これは２つの目的を果たす。その第１はＣＯ２とＮ２の
流れを平衡する事により各容器の被分析体を通して等し
い気泡化が生じる様にする事である。

従って気泡による導電率のいかなる変動も平衡除去され
る。

然し乍ら、化学的に中性であるＮ２の主たる作用はカバ
ー４６から余計な流体を排出する事によって滴定中サン
プル容器及び基準容器の中味を隔離する事である。

特に、か＼る隔離は固体粒子を排除するワイヤメツシュ
４８を備えた狭い開口４１以外は容器２６及び２１を完
全に包囲するカバ一手段４６によってなされる。

カバー４６は開口４７との結合に釦いて実際上潜水ベル
の様に働く。

滴定中に窒素を入れる事は被分析体を室から排出する事
によって更に別の被分析体が少くともサンプル容器２６
に含まれた被分析体を混合するのを排除しようとするも
のである。

更に、カバー４６は容器２２６及び２７の上部開口の上
に設置され且つ上部開口に向けられたノズル５１及び５
２から噴射されるスチームによって容器の中味をより効
果的にパージできるようにもする。

これらのノズルはフランジ組立体３８を通して各々パイ
プ５３及び５４に結合され、これらパイプは次いで間欠
スチームの源に結合されている。

スチームは１１．５５乃至１４．ｏｋｇ／ＣＩｆｔ（６
５乃至２００ｐＳｉ）の圧力であり、これは収容器の内
圧に打ち勝ちそしてなお強力な噴射を与れるに充分であ
る。

スチームはパージングに対して理想的な流体である。

というのは、スチームはこれが入れられた後に凝縮しそ
して実際上小さくなり容器２６及び２７をその後の試験
のために再充填できるようにする。

或いは又１機械的なピストン構成体によってノく−ジン
クを達成する事ができる。

別の電極構成体が第９図及び１０図に示されている。

焼結されたディスク４４′ に中心電極５６が装着され
ている。

容器２６′ の壁は接地されて釦り、第２電極として
働く。

リード線５７が二酸化炭素ガス管路を通して導かれてい
る。

基準容器２１′にも同様の変形がなされる。

作動中、容器２６’及び２７′並びにカバー４６′ に
より包囲された関連容積はスチーム噴射を用いる事によ
り全ての液体が先ずパージされる。

それにより生じる低導電率レベル３５（第３図）が、準
備のできた状態を示す。

第２図のユニット３０を参照されたい。

ユニット３０により制御されるスチーム流の停止は室内
のスチームを冷却しそして凝縮せしめ、被分析液体を開
口４７を通して容器に入れてそこに本質的にトラップで
きる様にする。

これらの容器が充填された後二酸化炭素滴交剤がサンプ
ル容器２６′へ一定の割合で入念に計測されて入れられ
る。

上記した理由によりこれと同時に窒素が基準容器２７′
を通して気泡化される。

その後終点が検出されそしてこれが関連コンピュータ又
は手動手段によって用いられてアルカリ度が直接決定さ
れる。

所望ならば間欠圧力を避けるため二酸化炭素が連続的に
注入されてもよい。

スチームの凝縮とその後の再充填が図示された様にほと
んど同時であるのでこ＼では注入開始時間がスチームオ
フ点（第３図）としてとられる。

又、全導電率（そのレベル変化）の測定がタイミングの
開始に用いられてもよい。

上記した様に硫化ナトリウムと水酸化ナトリウムとから
成るホワイトリカー（白液）の溶液と二酸化炭素との反
応が炭酸ナトリウムを生成しこれは蒸解装置に既に存在
するものであるから、滴定剤には二酸化炭素が用いられ
る。

又、二酸化炭素はトラップされているサンプルの容積を
増加せず、然も非常に取り扱いやすい。

別の滴定剤は塩酸である力＼これはこのプロセスにおい
て通常生じない塩化ナトリウムが滴定によって生成され
そして侵食の問題を生じる事になるという点で提起した
実施例に釦いては余り満足なものでない。

又、酸性亜硫酸塩プロセスの様な成る型式の蒸解装置に
おいては滴定剤がアンモニアであるのが好ましい。

概していえば、苛酷な周囲条件の下で被分析体の濃度を
オンライン測定するための改良された滴定装置が提起さ
れた。

パ機械人間″によって蒸解装置の反応器や関連バイブ管
路からサンプルが取り出される様な必要性はなく、可動
部分も何ら含１れない。

冷却やろ過の如きサンプルの整調も不要である。

これは圧力や温度に加えて侵食性の雰囲気を含んだ苛酷
な周囲条件の下で特に有益である。

ホイートストンブリッジ構成体に関連してサンプルセル
ど基準セルとの両方を使う事は終点を非常に感度よ＜淵
庭できる様にし、これは上記した様にプロセスの他のパ
ラメータの変動を免れるようにする。

【図面の簡単な説明】

第１図は蒸解装置のブロック図、第２図は本考案による
簡単化された電気回路図、第３図は本考案の作用を理解
する上で有用な時間シーケンスの図、第４図は本考案の
作用を理解する上で有用なグラフ、第５図は本考案の作
用を示すグラフ、第６図は第２図の１部を示した部分破
断頂面六第７図は実質的に第６図の７−７線に沿った断
面図であり、追加的な周囲構造体を含んだ図、第８図は
実質的に第６図の８−８線に沿った断面図であり、第７
図の追加周囲構造体を示した図、第９図は第１図の別の
実施例の断面図、第１０図は第９図の１０−１０線に沿
った拡大断面図である。 １０・・・・・・チップメータ、１１・・・・・・低圧
力供給装置、１２・・・・・・スチーム付与容器、１３
・・・・・・高圧力供給装置、１６・・・・・・主蒸解
装置収容器、１８・・・・・・抽出点、１９・・・・・
・吹き出し管路、２１・・・・・・入力管路、２２・・
・・・・熱入力、２６・・・・・・サンプル容器、２７
・・・・・・基準容器、２６ａ嘗２６ｂ嘗２７ａ。 ２７ｂ・・・・・・電極、２９・・・・・・ホイートス
トンブリッジ、３０・・・・・・サンプル／基準整調ユ
ニット、３４・・・・・・終点検出器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 反応装置系内の収容器にある被分析体の濃度をオンライ
   ン測定するための滴定装置に督そて；上記収容器内部に
   壁から懸架されたサンプル容器と；該サンプル容器の被
   分析体の導電率を感知するための手段と：測定滴量の滴
   定剤を上記サンプル容器に送るパイプ手段と；上記被分
   析体と滴定剤との間の終点状態を感知する電気的手段と
   ：上記滴定剤を上記サンプル容器へ入れる間上記サンプ
   ル容器にトラップされている上記被分析体を上記反応装
   置系の他の被分析体から隔離するための手段であって上
   記サンプル容器を実質上包囲するカバー内に収納せられ
   た基準容器と該基準容器内に化学的に中性なガスを送る
   パイプ手段とより成る隔離手段と：上記被分析体及び滴
   定剤の上記容器をパージするための手段とを備えたこと
   を特徴とする滴定装置。