Mäntyöljyn tislauksen esikäsittely
Hiltunen, Roosa (2016)
Diplomityö
2016
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201603218864
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201603218864
Tiivistelmä
Raakamäntyöljy on selluteollisuuden sivutuote. Suopa erotetaan mustalipeästä ja palstoitetaan tuottaen siten raakamäntyöljyä. Raakamäntyöljy tislataan tavanomaisesti viiteen pääjakeeseen: rasvahapot, hartsihapot, mäntyöljytisle, esiöljy ja mäntyöljypiki. Näiden jakeiden lisäksi raakamäntyöljyssä on erityisesti mustalipeästä siihen erottuneita epäpuhtauksia, jotka haittaavat raakamäntyöljyn prosessointia. Epäpuhtauksia ovat orgaaniset ja epäorgaaniset yhdisteet, kuten metallit, suolat ja ligniini. Nämä epäpuhtaudet aiheuttavat haitallisia reaktioita prosessissa huonontaen siten lopputuotejakeiden laatua. Tämän lisäksi epäpuhtaudet aiheuttavat saostumia prosessilaitteissa alentaen siten prosessointitehokkuutta.
Raakamäntyöljyn esikäsittelyllä tehostetaan tislauksen toimintaa. Työssä esitetään esikäsittelymenetelmistä mm. degumming-menetelmä, laimea happopesu, hiilidioksidikäsittely, valkaisu ja lämpökäsittely. Menetelmien pohjalta valitaan tätä työtä varten yksi menetelmä, jonka pohjalta suunnitellaan kokeellisessa osassa suoritettavat kokeet. Kokeellinen osuus koostuu esikokeista, varsinaisista kokeista ja lisäkokeista. Menetelmän tarkoituksena on saavuttaa epäpuhtauksille 90–95 % reduktioaste. Kokeiden onnistumista tutkitaan analysoimalla alkuperäinen raakamäntyöljy, sekä jokaisen kokeen jälkeen erotetut faasit.
Työssä saavutettiin hyvä erotustehokkuus. Alkuperäisen tavoitteen mukaista reduktioastetta ei pystytty määrittämään eri analyysimenetelmien ja niiden analyysituloksissa ilmenneiden eroavaisuuksien vuoksi, mutta lisäkokeiden ansiosta pystyttiin vahvistamaan kyseisen koejärjestelmän optimaalinen poistoaste. Lisäksi työssä havaittiin että esikäsittelytulos on hyvin riippuvainen käsiteltävän raaka-aineen koostumuksesta. Crude tall oil is a by-product at pulp mills. Crude tall oil soap is separated from black liquor and treated with sulfuric acid to produce crude tall oil. The obtained crude tall oil is distilled conventionally to five fractions: heads, tall oil fatty acids, distilled tall oil, tall oil rosin and tall oil pitch. Crude tall oil has also a fraction of impurities, which mainly originate from black liquor. These impurities are inorganic and organic compounds, such as metals, metal salts and lignin. These hinder the production of crude tall oil, by causing unfavorable reactions in the process thus decreasing the quality of end-product fractions. Furthermore, impurities cause fouling in the process equipment, thus hindering the process efficiency.
By removing impurities from crude tall oil before distillation, it is possible to enhance the distillation efficiency. This thesis presents different pretreatment methods available for the treatment of crude tall oil. These are degumming, washing of crude tall oil, carbon dioxide-treatment, bleaching and heat treatment. The method which is to be used in the experimental part is decided based on these treatment methods. The experimental part consists of three phases, in which the test conditions are defined, the experiments are executed and additional experiments are carried out. The object is to achieve reduction of 90-95 % for the impurities.
The experiments achieved good separation efficiency. The object of reaching 90-95 % reduction was not possible to report, due to differences in analysis methods and the results. However, with the additional experiments it was possible to confirm an optimum for the separation rate for this specific experimental setup. Furthermore, it was observed that the separation rate was highly dependent on the consistency of the crude tall oil.
Raakamäntyöljyn esikäsittelyllä tehostetaan tislauksen toimintaa. Työssä esitetään esikäsittelymenetelmistä mm. degumming-menetelmä, laimea happopesu, hiilidioksidikäsittely, valkaisu ja lämpökäsittely. Menetelmien pohjalta valitaan tätä työtä varten yksi menetelmä, jonka pohjalta suunnitellaan kokeellisessa osassa suoritettavat kokeet. Kokeellinen osuus koostuu esikokeista, varsinaisista kokeista ja lisäkokeista. Menetelmän tarkoituksena on saavuttaa epäpuhtauksille 90–95 % reduktioaste. Kokeiden onnistumista tutkitaan analysoimalla alkuperäinen raakamäntyöljy, sekä jokaisen kokeen jälkeen erotetut faasit.
Työssä saavutettiin hyvä erotustehokkuus. Alkuperäisen tavoitteen mukaista reduktioastetta ei pystytty määrittämään eri analyysimenetelmien ja niiden analyysituloksissa ilmenneiden eroavaisuuksien vuoksi, mutta lisäkokeiden ansiosta pystyttiin vahvistamaan kyseisen koejärjestelmän optimaalinen poistoaste. Lisäksi työssä havaittiin että esikäsittelytulos on hyvin riippuvainen käsiteltävän raaka-aineen koostumuksesta.
By removing impurities from crude tall oil before distillation, it is possible to enhance the distillation efficiency. This thesis presents different pretreatment methods available for the treatment of crude tall oil. These are degumming, washing of crude tall oil, carbon dioxide-treatment, bleaching and heat treatment. The method which is to be used in the experimental part is decided based on these treatment methods. The experimental part consists of three phases, in which the test conditions are defined, the experiments are executed and additional experiments are carried out. The object is to achieve reduction of 90-95 % for the impurities.
The experiments achieved good separation efficiency. The object of reaching 90-95 % reduction was not possible to report, due to differences in analysis methods and the results. However, with the additional experiments it was possible to confirm an optimum for the separation rate for this specific experimental setup. Furthermore, it was observed that the separation rate was highly dependent on the consistency of the crude tall oil.