专利名称：工艺物流的连续元素分析的制作方法
在纤维素纸浆生产中，一般按一定方式设计纸浆的生产过程和化学回收过程，以便利用获得的经验数据最终用于控制工艺过程的方法或者利用牺牲工艺过程最佳参数以便利用简单设备的方式来完成控制。虽然某些纸浆生产过程的确基于这种分析在控制纸浆的处理中连续监测浆液的质量，但是这些控制一般是利用密度的测量完成的。例如，在US-4239590中公开了一种保持被送入连续式蒸煮器中纤维素材料的均匀度的方法，此法采用r射线吸收法在将木片浆送入蒸煮器之前才测定其密度，然后进行处理。在1991年10月25日提出的申请号为07/782828号共同待批专利申请中(代理律师的参照号为10-311)，送入连续式蒸煮器内的纤维素物料，利用连续测量与被送入材料物流有关的质量来控制，具体方法是利用进料槽和木片装锅计量器使一束核粒子流穿过该物流来测定其密度。但是，大部分工艺过程并不采用连续式监测法，因为这些方法迄今尚未提供出对于随后进行工艺条件和设备控制来说十分有用的情报。
现在出售一些利用中子辐照测量送入的木片流中水含量的纸浆和造纸工业用系统(如“Drywood”)。这些系统测量输送带上木片流入总量的原理是利用传统的r射线测量根据r-射线穿过被输送的材料时所产生的衰减作用来算出输送带上的木片质量。除了这种测量方法之外，此同一物流还用快中子照射，测量向后散射或穿透的中子能谱。由于快中子在含轻核的任何材料中均迅速减慢，所以中子的能谱移向较低能量。换句话说，中子在介质中热能化。所说的热能化效率取决于产生热能化的介质中不同质量核间的比例。基于此现象，可以找到在此测量系统中被照射的木片流中氢原子与较重的碳和氧原子之间的比例。此系统对于水含量约20-60%的情况来说工作令人十分满意，但是随着水含量的增加而变得很不准确。虽然此系统的确利用r射线照射和中子辐照，但是它不测量元素组成而且只基于观测中子的热活化作用和r-射线的衰减作用。
本发明提供出用于连续分析与纤维素纸浆有关的液流以及由这种分析结果进行设备的有效过程控制的方法和设备。本发明作了连续在线元素分析。所说的液流可以是传统的液流或者是为便于分析而“标记的”液流。通过测定液流的各化学成分量，可以进行各种控制。
本发明特别适于分析黑液，由于纤维素蒸煮的结果其中含有溶解的固体(包括木质素)，而且本发明还适用于分析含有被粉碎的纤维素材料的浆液。虽然连续式在线元素分析迄今在许多工业中是已知的，例如在煤炭、石油、水泥和采矿工业中例如用于测定煤中灰含量、作水泥的元素分析或为煤的气化设备作煤中二氧化硅含量测定等，其中使用了传统的设备(如由科学应用国际公司、MDH-Motherwell有限公司和Gamma-Metrics等制造的设备)，但是这些技术迄今尚未用于纸浆和造纸工业之中。
元素分析技术尚未用于纸浆和造纸工业中的一个理由，无疑是由于许多已有的技术用于固体材料而不是液体材料上，而且固体材料更容易分析。不管此技术迄今尚未用于纸浆和造纸工业中的理由是什么，但是本发明发现这样的技术能够极有利的用于许多纸浆工业中，而且可以清楚地判明此连续式在线监测设备对于实施这种技术来说是必不可少的。
本发明的一个基本内容是提供一种对生产纤维素纸浆所使用的设备进行有效过程控制的方法;所说的方法包括下列步骤(a)对一种或多种液流作连续式在线之素分析，所说的液流包括含溶解的固体的作纤维素纸浆处理或纤维素纸浆处理排出的液体或含粉碎的纤维素材料的浆液;
(b)测定一种或多种液流中至少部分元素的组成;
(c)根据(b)控制(自动或人工)一或多个作用在一种或多种液流上的工艺过程使此一或多个工艺过程最佳化。
步骤(a)优选以放射性粒子或辐射线轰击被分析液流并且检测作为轰击的结果的放射性粒子或辐射线的方式进行。一种特别优选的方法是瞬发r中子活化分析法，但是也可以使用其它的方法，例如核磁共振(NMR)(尤其是质子磁共振1H-MR)、质子活化分析和X-射线荧光分析。使用NMR或1H-MR还有另外一些好处，即除了元素组成之外，还能测定工艺物流中的各种分子和化学物质的浓度。此外，还可以测定各种物质在工艺物流中的分配，例如可以查明物流是否均匀以及化学药品是被结合到纸浆纤维上还是在浆液的水部分中自由流动。在步骤(a)之前还可以有步骤(d)，即向一或多种液流(如纸浆纤维浆)中加入标记化学品(如氯化物或溴化物)，然后进行步骤(b)检测标记化学品量。
如前所述，在纸浆和造纸厂中利用本发明方法的最佳对象之一是黑液。例如，在黑液进入蒸发器之前可以进行步骤(a)，而且实施步骤(c)控制蒸发器蒸发。黑液也可以是浓黑液(蒸发之后)，以便施行步骤(a)之后立即将黑液送入回收锅炉，而且步骤(c)是利用控制回收锅炉操作，例如空气的主和次级供给的方法来实施。步骤(c)也可以这样实施，即万一突然提高的氢/碳比表明黑液进料中水含量高到不能容许的程度，则紧急切断黑液的供料。这样高的水含量若不加控制会导致水蒸汽爆炸。当被分析的液流是黑液时，已发现最佳结果是在液流的流动横截面尺寸为14-20cm左右，尤其是采用瞬发r中子活化分析法时获得的。在此情况下，通常使用由2-3cm铅辐射屏蔽板屏蔽了中子辐射源的锗-半导体检测器，也可以使用碘化钠(NaI)检测器。
虽然本发明特别适于分析黑液并随后控制黑液的处理步骤，但是本发明也适于测定浆液密度。然而，与其按照例如传统的r射线吸收装置(如US-4239590中所述)测定密度、水含量或浓度，不如按本发明分析浆液中的碳量。或者，可以测定浆液内纤维中许多痕迹化学物质量，用作密度测定的基础，进而可以用于确定精确的固体浓度。然后在分析点下游可以控制向浆液中加入的化学处理剂数量，或者在分析点的上游可以控制成浆的液/纤维材料之比。
本发明能够测定液流中的硫、钠、钙、氯、钾、氢、碳或其组合的数量，而且可以将普通的辐射源与多个液流(如设置在其四周的圆上的)结合，与多个检测器结合，一个检测器与各液流连接，或者提供单个可动的检测器。用计算机进行分析。
本发明的另一内容，提供出分析液流以测定其中一或多种元素用方法，所说的液流包括其中溶解有在生产或处理纤维素纸浆时产生的固体的液体。所说的方法包括下列步骤(a)使溶解有在生产或处理纤维素纸浆时产生的固体的液体，沿第一方向连续流动;
(b)使辐射线对准流动的液体(例如与第一方向基本上垂直的第二方向)以轰击液体中的固体;
(c)作为步骤(b)的结果，检测穿过流动的液体或者从其中发射出的辐射线;
(d)将检测到的辐射转变成电信号;以及(e)用计算机分析此电信号以确定所说液体中存在的一或多种元素的数量。
步骤(c)-(e)可以进行如下用低温恒温冷却的探测器或适当的晶体材料探测器(如NaI探测器)检测所说的辐射以产生信号，调制由探测器发出的信号为短间隔脉冲而不改变振幅，将此模拟脉冲转变为数字形式，根据振幅将数字脉冲分为数个频道，分析此多频道以形成频谱。
本发明的又一内容，提供出一种分析纸浆厂液体用设备。此设备包括中子源，内横截面约14-20cm的分析液体的导管，在所说导管之远离r射线源侧安装的探测器，以及设置在探测器和中子源之间的大约2-3cm厚铅辐射屏蔽板。
按照本发明的再一具体方案，提供出一种同时而相当经济地完成多种分析用、包括下列部件的分析设备;中子源，各与中子源操作连接设置的数根导管，与每根导管相连而且设置在各导管远离中子源侧的r射线探测器，或从一位置向另一位置人工或机械可移动的单一探测器，以及与各r-射线探测器操作连接的铅屏蔽板。
本发明也设想出分析流动的液态材料中元素成分用设备，它包括下列组件一个第一主导管，与第一主导管连接的第二和第三分支导管第二导管具有内流动通路约2-6cm的工作部分，第三导管具有内流动通路大于第二支管的工作部分;与第二和第三导管的工作部分操作连接设置的中子源(如锎);以及与第二和第三导管工作部分连接的用于探测r辐射线或在流过所说导管的液体材料被轰击后与中子源有关的射线的至少一个探测器。
本发明也设想出一种用于测定纤维素纸浆的纤维浆中至少部分元素组成中一种或多种成分，分子浓度、化学物质浓度、流动分布以及确定其中的化学物质呈自由流动态还是结合到纸浆纤维上用方法，包括下列步骤(a)用NMR(如1H-MR)对物流作连续在线分析;
(b)测定(如用计算机)所需的分析特性;和(c)根据(b)控制作用在所说物流上的一种或多种工艺过程使此一种或多种工艺过程最佳化。
本发明的基本目的在于通过连续在线元素分析为纤维素纸浆厂提供工艺过程和设备的有效分析以及随后的控制。本发明的此目的和其它目的由阅读对本发明的详细说明和所附的权利要求将变得更清楚。
附
图1是图示举例说明本发明可以使用的生产纸浆和回收化学品用设备的流程图;
附图2是实施本发明用分析单元实例的部分截面的部分纵剖侧视图;
附图3是对于数个不同液流使用一个共同辐射源的一种本发明设备的部分剖视的腑视图;
附图4是示意说明纸浆厂液体具体质量分析和检测用各种元件的方框图;
附图5和6是按本发明由黑液的元素分析结果所得到的代表性曲线;
附图7是按本发明用中心计算机控制各种控制元件的控制示意图;
附图8与附图3中的相似，仅用于说明具有单一可动中子源和单一可动探测器的导管的不同构型的示意图;以及附图9是说明其中使用一支探测器分析碳而且用另一支探测器分析其它元素的一种本发明设备结构的示意图。
附图1图示说明传统的纸浆厂中一些传统部件。通常，将粉碎的纤维素纤维材料(如木片)在装置11(如进料槽)中与水按适当比例混合后，用高压输送装置12转移到浸渍容器13之中，接着被送入连续式蒸煮器14内。所生产的纸浆自蒸煮器底部由管道15放出，按16所示意说明的方式洗涤后，按在17所示意说明的方式漂白，等等根据需要生产管路18中的最终产品。向漂白设备17中的纸浆内加入(经由多个阀门，例如图1中阀19所说明的方式)漂白化学品。
在纸浆处理期间，最好回收蒸煮的化学品(在牛皮浆的情况下是白液)。为此，通常将黑液从靠近连续式蒸煮器14中部的管路20连续放出后，在闪急罐21中迅速通入蒸气，接着送入一系列传统的蒸发器22中。热处理黑液以降低其粘度和驱出一些硫的操作，可以选择性地按图1中步骤23所指出的方式用US-4929307中所介绍的方法进行。蒸发器步骤22和选择性热处理步骤23产出一种浓黑液，其中有高浓度的溶解固体，可以将其存贮在罐24中最后作为燃料于传统的回收锅炉25中燃烧。在回收锅炉25之前，可以采用选择性处理步骤(如图1中26所指出的)处理黑液来除去所不希望的高含量某些元素(如氯化物)。
回收锅炉25的废气从27排出后在28处理。主空气和次空气分别经由管路29和31以及阀30和32供给回收锅炉25使黑液燃烧。靠近回收锅炉25底部形成的熔渣流入罐33中被向其中经管路34加入的水溶解，生成绿液后在35处澄清。经澄清的绿液按在36处所示的那样消化后苛化，生成白液，白液按37所指出的那样澄清后分别经由管路38和39被送入加到蒸煮器14内的纤维素材料浆和浸渍容器13中。进行苛化所需的石灰按图1中41所示的那样处理。
本发明在纸浆生产设施中各点利用连续式在线元素分析。虽然附图1中说明的具体方案例中仅就黑液处理系统的特定部分说明了在线元素分析设备，但是应当理解到这样的技术可以运用在化学回收系统的许多不同部位上。此外，虽然仅在举例说明的实施方案中纤维管路内一处说明了连续式在线元素分析，但是应当理解到它也可以用在此纤维管路内许多不同点进行许多不同的控制。
附图1图示说明了由参照符号43、44和45标明的、连接到计算机46上的连续式在线分析单元。单元43-45中每一个均能测定与之连接的液体(无论是溶解有固体的液体，还是悬浮有粉碎的纤维素材料的浆液)中元素组成。附图7图示说明的是控制方案，其中计算机46接受来自与单元43-45连接的探测器的信号后，控制工厂10其余设备的各种组件，例如阀19、30和32，以及处理站22(蒸发器)、26(选择性处理操作从黑液中除去化学品，如氯化物)和33(熔渣溶解罐)。
应当知道，按本发明进行分析和测定以便控制本发明的工艺过程(无论是上游还是下游，也不论是采用向前还是向后供料)既不必完全准确，也不必是瞬时的。在纸浆厂中除少数分析(例如为了防止爆炸测定水中氢，随后作为工艺控制而切断)之外，在某点开始分析和随后的工艺控制之间具有约5-20分(或更长)的时间延迟能够容易地适应，而且准确度只需要处于大约85-98%范围内(在纸浆和造纸厂之外许多已有的工艺方法要求99+%的准确度，这是完全不必要的)。可以调节测量时间的长度，而且完成控制可以自动或手动。
附图2中43图示说明一种分析单元实例。此设备包括一支被分析液流从中流过的导管50(在单元43的情况下，其中流过的是黑液)，导管50的一侧是辐射源，例如具有r射线外屏蔽(铅)层52的中子源51)例如241镅-铍源，半衰期为433年，1%强度时仍然稳定约10年)，另一侧是封在铅屏蔽层54中的探测器53。特别是若采用瞬发r中子活化分析，则探测器53优选同轴锗半导体探测器(常常叫作“Ge-Li探测器”)。或者使用锎252中子源或碘化钠(NaI)探测器。
本发明发现，被分析的样品厚度是测量几何学中的重要因素，它影响着所用铅屏蔽层52的最佳厚度。已经发现，对于黑液来说，在元件51和53设置在其相对侧处的导管50中样品厚度(指内截面尺寸)约14-20cm，而铅屏蔽层52则约为2-3cm厚。当然，导管50可以仅仅是一支传统型黑液管，或者当普通导管直径远远大于14-20cm时，导管50可以是穿过单元43后返回到黑液主管的一支支管。
附图3图示说明一种实施方案例，其中备有一个与数支导管(如管道50、50-1、50-2和50-3)相连的单中子源51，每个导管各有一支与其相连的探测器，每个探测器各带有铅屏蔽层或者有一个共同的铅屏蔽层。附图3图示说明的系统的一种特别好的应用，是与蒸发器22相通的黑液分析。可以使分离的导管50、50-1等等与每个蒸发器级相连，例如从入口至各级的支管。
对于附图3的设备来说，可以提出一种改进。在此改进方案中，只装备一支探测器53，此探测器相对于导管50、50-1等等安装得可移动，同时只就一支导管进行分析。
如附图8中看出的那样，使用仅在参照号前加1的类似参照符号说明与附图3中的可作比较的结构，给出了一种元件间的不同配置。此例中中子源151是可移动的(沿轨道68)，而单一探测器也是可移动的(沿轨道69)。中子源151和探测器153从一个管道(如150)向下一个管道(如150-1)对准位置，依次对每支管道进行分析，然后可以使其返回到开始的位置，利用马达、液压或气动传动装置使之产生运动。
附图4说明与探测器53相连分析探测器输出信号的分析设备。如附图4所说明的那样，可以使用低温恒温器将Ge-Li探测器低温恒温冷却到大约-200℃温度下，探测器53由高压源59供电。探测器53的输出被送入前置放大器60中，前置放大器60将探测器发出的脉冲调制成短间隔脉冲而不改变其振幅，然后将此信号送入分光放大器61中，接着再送入AD-转换器62将模拟脉冲信号转变成数字形。多道分析器63将AD-转换器62发出的脉冲按振幅分成一些频道，这些频道由62可以读入计算机46中。在计算机46中，多道分析仪程序形成元素分析的频谱，并存贮作进一步处理。
图5和6说明许多不同元素的典型频谱分析。图5是使用2000-5000千电子伏特(Kev)能量粒子分析黑液的样品实例时由Ge-Li探测器53所得到的，而附图6是使用5000-8000Kev能量的粒子由相同的黑液样品得到的。
按本发明的一种具体分析方案，用中子源51和Ge-Li探测器53分析黑液，作瞬发r中子活化分析。使用该设备时所得到的元素分析结果(每个元素之后的括号中是误差范围)如下表1元素强度(C/S)GeLiH 9.8(±0.5%)S 0.7(±5%)C 5%O 0.13(±15%)CL 0.22(±10%)O+CL ……Na 0.42(±6%)利用上述的元素分析可以完成许多控制方案。例如，各分析的黑液是浓黑液，则在回收锅炉25中燃烧之前作分析，黑液的热值可以由表1中分析的碳、氢、氧和其它物质的相对量用计算机46算出。然后可以对燃烧空气总量进行控制(例如利用阀30和32的控制)使燃烧最佳化，例如提高还原率和减少排放的有害而多灰的废气。此外，根据Na/S比，可以控制由回收锅炉25排放的硫和送入罐33中熔渣的硫化度。不仅如此，还可以根据Na/S比调节供给回收锅炉25的空气分配，这也使还原和排放最佳化。通过测定氯化物和其它有害物质的数量，可以监测这些物质浓度，并在必要时例如利用选择性处理步骤26加以除去(如除去氯化物)。
本发明的方法可以用于测定硫、钠、钙、氯、碳、氢、氧、钾或其组合的绝对和相对数量。氢百分比的快速增高，是水漏入黑液中的警告，这可能是由于蒸发器22的故障引起的，于是可以在回收锅炉25中发生大量搅动或蒸汽爆炸之前修复。若测定流过蒸发器22的黑液中干固体物含量，则可以更有效地控制和监测蒸发器22。中子活化分析在直接测定干固体含量而不必取样的条件下能够得出化学物质(包括氢)间比例。
利用本发明测定纸浆物流浓度(如在图1中45处测定)时，浓度的计算由从中流过物流的碳含量和氢含量之直接测量确定;然后利用此情报直接控制纤维管线中各阶段的纸浆处理，例如控制经由阀19向漂白设备17中加入的漂白化学试剂量的方法控制纸浆处理。
样品中碳的测定，通常以不同于测定许多其它元素的方式进行。碳的测定基于4.33Kev r辐射。镅-铍中子源也放射大约此能量水平的r辐射线，因此最好在此中子源和样品之间放置辐射屏蔽物，或者使用几乎不放射相同能量干扰r射线的锎252中子源。对于快中子检测来说，最佳样品厚度仅为几厘米(如大约2-6cm)，因为中子在高百分比轻核样品材料(如纸浆等)中很快热能化。
当碳是欲测定其含量的元素之一时，实施本发明的最佳方式可能是利用附图9的设备。在此方案中，第一主导管70分叉为第二和第三导管，分别为71和72，必要时可以在75处重新汇合。导管71和72各有一个工作部分，分别为73和74，此二工作部分与固定的中子源(如锎252)相连。部分73最好是内部厚度仅约2-6cm的平导管段，纸浆纤维浆流过此平管段。部分74的厚度比部分73大得多，例如是直径约12-15cm的圆形管。与部分73相连的探测器78用于测定碳，而与部分74相连的探测器79用于测定其它元素。尤其是若中子源77是镅-铍中子源时，则可以在源77和部分73之间设置辐射屏蔽物80。
本发明可以采用的实施方法是对液体材料中固有的(天然存在的)痕量材料作元素分析(例如，若从某处采伐的木材品种中痕量材料，如镁，源是未知的，则可以检测由该木材品种所制造的纸浆浆中的镁)，或者可以使用标记化学物质并分析此标记化学物质数量。例如，作为标记化学物质可以向纸浆浆料中加入氯化物或溴化物，使之附着在纸浆纤维上;然后测定附着在木纤维上的氯化物或溴化物数量。
应当知道，虽然本发明专门对瞬发r中子活化分析作了说明，但是也可以应用到其它方法上，例如NMR、尤其是1H-MR、质子活化分析和X-射线荧光分析法上。使用NMR时，如上所述除了作元素分析之外，还有其它优点。
由此可以看出，本发明提出一种在处理纤维素纸浆时所用控制设备以及化学纸浆生产期间回收化学品的有效机理，以及有益的分析技术和有关的设备。本发明在本文虽然是就目前所认为最现实和优选的具体方案加以说明和描述的，但是对于本领域中普通技术人员来说其许多改进和更改可以在本发明范围内作出，本发明范围记载在后附权利要求的最广义的措辞中，以便包括全部等效的结构和工艺方法。
权利要求
1.一种生产纤维素纸浆用设备进行过程控制的方法，包括下列步骤(a)对一种或多种液流作连续式在线元素分析，所说的液流包括作纤维素纸浆处理或由纤维素纸浆处理得到的溶解有固体的液体，和包含粉碎的纤维素材料的液浆；(b)测定一种或多种液流中至少部分元素组成；和(c)根据(b)控制作用在所说一种或多种液流上的一种或多种工艺过程，使所说的一种或多种工艺过程最佳化。
2.权利要求1所述的方法，其中步骤(a)用放射性粒子轰击被分析的液流，并检测放射性粒子作为该轰击结果的方法加以实施。
3.权利要求1所述的方法，其中步骤(a)用放射性辐射轰击被分析的液流并且检测放射性辐射作为该轰击结果的方法实施。
4.权利要求1所述的方法，其中步骤(a)用瞬发r中子活化分析法实施。
5.权利要求1所述的方法，其中所说的被分析的液流是黑液，而且其中步骤(a)在黑液进入蒸发器之前进行，而且步骤(c)用控制所说的蒸发器操作的方法进行。
6.权利要求1所述的方法，其中所说的被分析的液流是浓黑液，而且其中步骤(a)在所说黑液进入回收锅炉之前进行，步骤(c)用控制所说回收锅炉操作的方式进行。
7.权利要求1所述的方法，其中所说的被分析的液流是黑液，而且其中步骤(a)用瞬发r中子活化分析流动截面尺寸约14-20cm的黑液流的方法进行。
8.权利要求7所述的方法，其中步骤(a)用由2-3cm厚铅辐射屏蔽层屏蔽了中子发射源的锗半导体探测器进行，而且将所说的探测器置于约14-20cm黑液流截面的所说发射源的相对侧。
9.权利要求8所述的方法，其中步骤(a)还用由241镅-铍源发出中子的方法实施。
10.权利要求8所述的方法，其中步骤(a)还用从锎252源发出中子的方法实施。
11.权利要求6所述的方法，其中步骤(c)还利用控制向所说的回收锅炉供给主和次级空气流的方法实施。
12.权利要求1所述的方法，其中所说的被分析的液流是液体中含粉碎的纤维素材料、固体浓度约3-20%的浆液，而且其中步骤(a)和(b)通过分析所说浆液碳含量以确定其精确固体浓度或分析痕量元素或纤维的方法实施。
13.权利要求12所述的方法，其中步骤(c)通过控制向实施步骤(a)处浆液下游所加入的处理化学品数量的方式进行。
14.权利要求12所述的方法，其中还包括在实施步骤(a)处的上游控制工艺步骤的步骤。
15.权利要求12所述的方法，其中步骤(c)利用在实施步骤(a)处上游控制成浆液/纤维素材料间比例的方式进行。
16.权利要求1所述的方法，其中步骤(a)和(b)进行到精度达约85-98%水平，而且其中步骤(c)在步骤(a)时间延迟约5-20分钟后进行。
17.权利要求1所述的方法，其中实施步骤(a)和(b)，以测定所说液流中硫、钠、钾、钙、氯、氢、氧、碳或其结合的数量。
18.权利要求2所述的方法，其中步骤(a)还用共同辐射源、多个液流和至少一个按一定方式设计的探测器的方式进行，使所说的探测器可以与多个液流中的每一液流相连。
19.权利要求2所述的方法，其中步骤(b)用计算机实施。
20.权利要求7所述的方法，其中所说的被分析的液流是浓黑液，而且步骤(a)在所说黑液进入回收锅炉之前实施，步骤(c)用控制所说回收锅炉的方法实施。
21.权利要求7所述的方法，其中所说的被分析的液流是黑液，而且步骤(a)在所说黑液进入蒸发器之前进行，步骤(c)用控制所说蒸发器操作的方法进行。
22.权利要求1所述的方法，其中还包括在步骤(a)之前进行的步骤(d)，即向一种或多种液流中加入标记化学物质的步骤，而且实施步骤(b)以检测标记化学物质的量。
23.权利要求22所述的方法，其中所说的被分析的液流是粉碎的纤维素纤维在液体中的固体浓度约3%或更高的浆液，而且步骤(d)用加入能标记所说纤维素纤维的化学物质的方式进行。实施步骤(b)以检测在纤维上附着的标记化学物质的数量。
24.权利要求23中所述的方法，其中步骤(d)利用加入基本上由溴化物和氯化物组成的一组物质中选出的化学物质来标记所说纤维的方法进行。
25.权利要求1所述的方法，其中步骤(a)用NMR实施。
26.权利要求25所述的方法，其中步骤(a)用1H-MR实施。
27.权利要求1所述的方法，其中步骤(a)和(b)的进行方式为用中子轰击所说的液流，用第一探测器检测大约2-6cm厚第一液流中的碳原子，而且用第二探测器检测厚度大于所说第一液流的第二液流中的其它元素。
28.权利要求27所述的方法，其中所说的第一和第二液流是一个主液流的支液流，而且有基本相同的组成，以及其中步骤(a)使用锎作为中子源的方式实施。
29.分析液流用方法，所说的液流包括含生产或处理纤维素纸浆期间生成的溶解固体的液体，以便测定其中一种或多种元素的数量，所说的方法包括下列步骤(a)使含有在生产或处理所说纤维素纸浆时产生的溶解固体的所说液体连续地沿第一方向流动;(b)使辐射或粒子对着所说流动的液体，轰击所说的含溶解固体的液体;(c)检测作为步骤(b)的结果穿过所说流动的液体或从中发出的辐射;(d)将检测到的辐射转变成电信号，以及(e)用计算机分析此电信号来测定存在于所说液体中一种或多种元素的量。
30.权利要求29所述的方法，其中进行步骤(e)以便测定所说液体中硫、钠、钙、氯、碳、氢、氧或其组合的数量。
31.权利要求29所述的方法，其中所说的含溶解的固体的液体是黑液。
32.权利要求31所述的方法，其中步骤(b)用r射线进行，而且步骤C用锗半导体探测器或NaI探测器进行。
33.权利要求32所述的方法，其中进行步骤(a)以便沿第一方向提供一种截面尺寸约14-20cm的液流，而且步骤(b)用沿着一般横穿所说第一方向的第二方向使辐射通过的方式进行。
34.权利要求33所述的方法，其中还包括在锗半导体探测器和液流之间设置大约2-3cm厚铅辐射屏蔽的步骤。
35.如权利要求29所述的方法，其中步骤(c)-(e)按以下方式进行用低温恒温冷却的探测器检测辐射产生一个信号，调制由探测器发生的此信号为短间隔脉冲而不改变振幅，将这模拟脉冲转变成数字形式，按照脉冲的振幅把脉冲分成频道，并且分析所说的多频道以形成频谱。
36.如权利要求31所述的方法，其中实施步骤(e)以测定所说液体中的硫、钠、钙、氯、碳、氢、氧或其组合的数量。
37.一种用于分析液流中元素的设备，包括中子源内截面尺寸约14-20cm的被分析液体导管;安装在所说导管旁处于所说r射线源相对侧的探测器;以及在所说探测器和所说中子源之间设置的约2-3cm厚铅辐射屏蔽物。
38.按照权利要求37所述的设备，还包括与所说中子源相连的数支所说导管，以及至少一个与一支或多支所说导管相连配置的r射线探测器。
39.按照权利要求38所述的设备，其中所说的导管排列在所说中子源四周的环上，而且在提供一个探测器与每支导管相连的情况下，所说的探测器处于所说中子源的相对侧，所说的中子源是固定的。
40.按照权利要求38所述的设备，其中所说的导管排列在通路中，而且所说的中子源和所说的探测器相对于所说的导管是可移动的，以便从一个导管位置转移到下一位置，反映所说的通路。
41.分析流过导管的流体材料中元素成分的设备，包括中子源各与所说中子源操作连接设置的数支导管;与每支所说导管相连而且设置在每支导管旁处于所说中子源相对侧的r射线探测器;和与每个所说的r射线探测器相连的铅屏蔽物。
42.分析流动的液态材料中元素成分用设备，包括第一主导管;与所说的第一导管相连的第二和第三分支导管;所说的第二导管具有内流动通路操作尺寸为大约2-6cm的工作部分;所说的第三导管具有内流动通路操作尺寸约为12-15cm的工作部分;与所说的第二和第三导管工作部分操作相连设置的中子源;以及与所说的第二和第三导管工作部分相连、检测r辐射或者在轰击流过所说导管的液态材料后与所说中子源有关的辐射用的至少一支探测器。
43.按照权利要求42所述的设备，其中所说的中子源包含锎。
44.一种测定纤维素纸浆纤维浆流中至少部分元素组成中一种或多种成分、分子浓度、化学物质浓度、流动分布和确定化学物质是否自由流动或结合到纸浆纤维上的方法，包括下列步骤(a)对所说物流用NMR作连续在线分析(b)测定所需的分析特性，和(c)根据(b)控制作用在所说物流上的一种或多种工艺过程，使所说的一种或多种工艺过程最佳化。
45.按照权利要求44所述的方法，其中步骤(a)用1H-MR进行，而且步骤(b)用计算机进行。
全文摘要
一种分析纤维纸浆工业中液流，如处理纤维纸浆用的或由之产生的含溶解固体的液体或含粉碎纤维材料液浆中元素成分用的方法和设备。对液流作连续在线元素分析，测定至少部分元素(无论材料或为制造所加元素)组成，再以分析结果控制液流的工艺过程使之最佳化。本发明特别适于用瞬发r中子活化分析法连续在线分析黑液，并控制蒸发器或回收锅炉操作；还可用于纸浆浆液以分析其碳含量，测定精确的固体浓度，并可采用NMR或
文档编号G01N33/34GK1089320SQ9311962
公开日1994年7月13日 申请日期1993年9月23日 优先权日1992年9月23日
发明者E·基斯基拉, P·维苏里, M·科基凯罗 申请人:阿尔斯特罗姆公司