Uuteainehallinnan tehostaminen sellutehtaan pesulinjalla

Abstract

Tämän diplomityön tarkoituksena oli kartoittaa lipofiilisten ja neutraalien uuteaineiden peseytyvyyttä sellutehtaan pesulinjalla sekä siirtymistä yksikköprosessien välillä massan ja suodoksien mukana. Työssä keskityttiin koivusellun valmistukseen ja koivupuun lipofiilisiin uuteaineisiin. Teoriaosuudessa on esitelty koivupuun yleisimpiä uuteaineita, massatehtaan pesulinjan prosessi, uuteaineiden aiheuttamia ongelmia, uuteaineiden käyttäytymistä eri prosessivaiheissa ja siihen vaikuttavia tekijöitä. Soveltavassa osuudessa on tutkittu Metsä Fibren biotuotetehtaan uuteainetasoja massatehtaan ruskealla puolella ja niiden muuttumista koivujaksojen aikana. Uuteainemäärityksiä varten prosessista otettiin massa- sekä suodosnäytteitä, joille suoritettiin kaasukromatografia ja massaspektrometria. Analyysituloksiin perustuen tehtiin myös massatehtaan ruskean puolen uuteainetaseet. Analyysituloksien ja uuteaineitaseiden avulla pyrittiin löytämään prosessista keskeisimmät alueet ja prosessiolosuhteiden muutokset uuteaineiden poistettavuuden kannalta. Analyysitulosten perusteella prosessissa todettiin esiintyvän kasvavia määriä tahmaavia uuteainekomponentteja. Soveltavassa osuudessa suoritettiin myös tehdaskoeajo, jossa hartsisaippuaa annosteltiin myös ruskean massan pesuvaiheeseen keitinpesun lisäksi. Uuden hartsisaippuan annostelupaikan avulla rasva- ja hartsihappojen välisen suhteen heittelyä saatiin tasoitettua, mikä vaikutti positiivisesti uuteaineiden poistettavuuteen ruskean massan pesussa. Suljetulla vesikierrolla ja hartsisaippua-annoksen määrällä näytti olevan suuri vaikutus uuteaineiden käyttäytymiseen ja poistumiseen prosessissa. Nykyaikainen entistä suljetumpi sellutehtaan vesikierto näyttäisi analyysitulosten perusteella kumuloivan uuteaineita suodoskiertoihin.

The purpose of this thesis was to study the washability of lipophilic and neutral extractives and their transition between unit processes via pulp and filtrates in the pulp mill washing line. The work focused on the production of birch pulp and the extractives of birch wood. The theoretical part presents the most common extractives of birch wood, the process of the pulp mill washing line, the problems caused by wood extractives, the behavior of extractives at different process stages and the factors influencing them. In the experimental part, Metsä Fibre's bioproduct mill extractive levels and their changes during the birch periods on the brownstock side of the pulp plant were studied. Pulp and filtrate samples were taken from the process, and they were analyzed with gas chromatography and mass spectrometry. Material balances of extractives in brownstock area were determined based on the results of analyses. From analysis results and material balances, the most important and versatile areas of the process in means of extractives control were identified. Changes in process conditions in terms of extractives removal were also studied. Based on the results of the analysis, increasing amounts of tacky extractive components were found to be present in the process. A factory test run was also performed in the experimental part, in which the resin soap was fed also into the brownstock washing phase in addition with digester feed. With the new resin soap dispense, the sway in the fatty- and resin acid ratio became more moderate, which had a positive effect on the removability of the extractives in the brownstock washing. The closed water circuit and the amount of resin soap dose appeared to have a large effect on the behavior and removal of the extractives in the process. Based on the results of the analysis, a modern, more closed pulp mill water cycle would seem to accumulate extractives in the filtrate circuits.