Title: Modelling unbleached pulp line in Matlab Simulink
Other Titles: Modellierung der Zellstoffherstellung in Matlab Simulink
Language: English
Authors: Schratzer, Benjamin 
Qualification level: Diploma
Advisor: Friedl, Anton  
Assisting Advisor: Wukovits, Walter  
Issue Date: 2014
Number of Pages: 84
Qualification level: Diploma
Abstract: 
Im Zuge dieser Arbeit wurde ein mathematisches Modell einer Produktionsanlage zur Gewinnung von ungebleichtem Zellstoff mittels Matlab Simulink entwickelt. Durch das Abbilden aller relevanter Teilprozesse soll das Modell zur Abschätzung der wesentlichen Prozesströme dienen, welches im Weiteren die Grundlage einer Vielzahl von möglichen Prozessoptmierungen bildet. Massen- und Energiebilanzen stellen die Grundlage der Modellierung dar. Das ausgearbeitete Matlab Simulink Modell beinhaltet die Aufarbeitung von Zellstoff aus feuchtem Hackgut in einem kontinuierlichen Verfahren unter Einwirkung von Chemikalien und erhöhter Temperatur, welches als Sulfat-Verfahren (Kraft-Aufschluss) bezeichnet wird. Das erhaltene Rohprodukt wird nachfolgend durch mehrere Waschstufen, welche nach dem Gegenstrom-Prinzip betrieben werden, auf die gewünschte Endqualität aufgereinigt. Mittels Validierung des Modells, durch Vergleich der Simulationsergebnisse mit Literaturwerten sowie Messwerten aus einer Referenz-Anlage, wurde die Richtigkeit der Modellierung bestätigt. Zusätzlich wurden alle Simulationsresultate einer Plausibilitätskontrolle unterzogen, sowie die Massen- und Energiebilanzierung überprüft. Das entwickelte Modell erfüllt die definierten Anforderungen, und die Simulationsergebnisse, welche durch Parametervariationen erhalten wurden, entsprechen den physikalisch begründeten Erwartungen. Dabei wurden einerseits die Sollwerte zur Beschreibung der Produktqualität und Betriebsparameter (Sollwerte der "Major Parameters"), sowie andererseits ausgewählte Störgrößen ("disturbances") variiert. Auf Basis dieser Parametervariationen wurde der Gültigkeitsbereich des entwickelten Modells festgelegt. Das vorliegende Modell zur Zellstoffgewinnung kann somit im definierten Gültigkeitsbereich zur Abschätzung der prozessinternen Zusammenhänge verwendet werden.

The aim of this work is the development of a mathematical model of an unbleached pulp production process. Simulation results of the developed model are supposed to provide a rough estimation of main process -ows by mathematical modelling all relevant subparts of the pulp production process. These -ndings provide the basis for various possibilities of process optimisation. Furthermore, the knowledge of these fundamental relationships can be used for operator training. The developed model is based on energy and mass balances and includes the continuous processing of raw wood chips under the effect of chemicals and an elevated temperature level according to the worldwide predominant sulfate process (also known as kraft pulping process). Obtained raw pulp is subsequnetly puri-ed by a multistage washing cascade to reach the desired final product quality. Model validation is performed by a basic plausibility check of all simulation outputs. Furthermore, simulation results are compared with both, measured values from a reference mill and data from technical literature. Additionally, a water mass and heat balance is calculated for the entire unlbeached pulp line model to check the modelling and simulation approach. Thereby, it was observed that the developed model represents the unbleached pulp production process in a sufficient way. Parameter variations are performed by changing setpoints of major parameters (pulp production rate, kappa number, residual alkali concentration, and chemical oxygen demand of the final pulp slurry), and on the other hand, by modi-cation of selected disturbances (wood chips moisture and temperature, wood composition, and initial purity of wash liquid). Results of the different parameter variations show good compliance with expected simulation outputs, based on physical fundamentals. On the basis of these parameter variations, the range of validity of the developed model has been determined. The developed model forms the basis for a further process optimisation in terms of resource and material effciency, impoved heat integration, production planning, or product quality enhancement.
Keywords: Prozesssimulation; Modellierung; Zellstoff; Papier; Bilanzierung
Process Simulation; Modeling; Pulp; Paper; Balances
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-84775
http://hdl.handle.net/20.500.12708/3133
Library ID: AC12189733
Organisation: E166 - Inst. f. Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Techn. Biowissenschaften 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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