Process gas formation and utilization at pulp mill

Abstract

Non-condensable gases (NCG) are odorous gases that are by-products of the kraft pulp process. For many years people have put interest on TRS and methanol content in NCGs, but these gases can also provide a good resource for ammonia in pulp mills. The object of this Master’s thesis was to collect already completed NCG ammonia measurements to get a better understanding on the overall NCG flows and their ammonia concentration. The nitrogen paths in the mill were also an object of interest. Nitrogen enters the pulp mill with the wood and is removed from the wood in the form of nitrogen-containing organic compounds and ammonia during the pulping process.

In the practical part measurements were gathered from the total of 22 pulp mills. For the mills pulp type and production value were collected. For the NCG flows flow rates, temperatures, TRS concentrations and ammonia concentrations were collected. After the data analysis it was determined that CNCG from evaporation department has by far the highest ammonia concentration, while smaller but still significant concentrations were also found from the recovery boiler and recaustization departments vent gases. The thesis provides good estimations of the ammonia flows in odorous gases, even though few of the measurements did have some issues.

Kondensoitumattomat kaasut (NCG) ovat hajukaasuja, jotka syntyvät sellun tuotannon sivu-tuotteena. Jo useiden vuosien ajan ihmiset ovat osoittaneet mielenkiintoa TRS- ja metanoli-pitoisuuksiin NCG:ssä, mutta nämä kaasut voisivat olla myös hyvä ammoniakin lähde tehtaille. Tämän diplomityön tavoitteena oli kerätä jo tehtyjä ammoniakkimittauksia, jotta saataisiin parempi käsitys NCG:n kokonaisvirroista ja niiden ammoniakkipitoisuuksista. Typen muodostuminen tehtailla oli myös kiinnostuksen kohde. Sellutehtaalle typpi saapuu puun mukana ja typpi poistuu puusta typpeä sisältävien orgaanisten yhdisteiden ja ammoniakin muodossa massanvalmistusprosessin aikana.

Käytännön osassa kerättiin mittauksia 22 sellutehtaalta. Tehtaille etsittiin sellutyyppi ja tuotannon määrä. NCG-virtauksille etsittiin virtausnopeudet, lämpötilat, TRS-pitoisuudet ja ammoniakkipitoisuudet. Datan analysoinnin jälkeen todettiin, että haihdutusosaston väkevissä hajukaasuissa on ylivoimaisesti suurin ammoniakkipitoisuus, kun taas pienempiä, mutta silti merkittäviä pitoisuuksia löydettiin myös talteenottokattilan ja kaustisoinnin osastoilla muodostuvista kaasuista. Diplomityö antaa hyvät arviot hajukaasujen virtauksista sekä ammoniakkipitoisuuksista, vaikka joissakin mittauksissa havaittiinkin ongelmia.