Effects of impregnation liquor properties on CTMP quality
Teräsvalli, Heini (2022)
Diplomityö
2022
School of Engineering Science, Kemiantekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022090557517
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022090557517
Tiivistelmä
Chemithermomechanical pulp (CTMP) is refined pulp made using chemically and thermally softened wood chips. The pulp is used in the production of paper, paper board and absorbent fluff products. One of the most central processes in the production of CTMP is impregnation of chips with a lignin softening chemical solution prior to refining. This thesis explores how the impregnation liquor parameters, pH, concentration and temperature, affect certain quality characteristics of intermediate CTMP. The chosen pulp quality characteristics were freeness, fibre length and the amount of shives.
The literature part presents the structure of wood, the properties and production process of CTMP, and the principle of wood chip impregnation and the factors affecting it. The trial runs of the applied section were carried out at mill scale at Stora Enso’s CTMP plant at Imatra Mills Kaukopää. The aim was also to set boundary values for the impregnation liquor parameters to improve the controllability of the pulp production process based on the results of the trials.
Residence time, preheating pressure and temperature, and production rate were kept constant. Refining conditions could not be kept entirely constant which affected the interpretation and reliability.
Precise boundary values for the impregnation liquor parameters could not be set based on this study. Strong fluctuations in the liquor properties weakens the process controllability and pulp quality. Kemitermomekaaninen massa (CTMP, eng. chemithermomechanical pulp) on kemiallisesti ja termisesti pehmitetystä puuhakkesta jauhamalla valmistettua massaa, jota käytetään paperin ja kartongin, sekä imukykyisten fluff-tuotteiden valmistuksessa. CTMP:n valmistuksen yksi keskeisimmistä prosesseista on ligniiniä pehmittävän kemikaaliliuoksen imeyttäminen hakkeeseen ennen jauhatusta. Tässä työssä tutkittiin imeytysliuoksen (natriumsulfiitti) pH:n, konsentraation ja lämpötilan vaikutusta kemitermomekaanisen jauhatuksen jälkeen saatavan välimassan laatuominaisuuksiin. Tutkittavat laadun mittarit olivat freeness, kuidunpituus ja tikkujen määrä.
Työn teoreettinen osuus esittelee puun rakenteen, kemitermomekaanisen massan ominaisuudet ja valmistusprosessin, sekä hakkeen imeytyksen periaatteen ja siihen vaikuttavat tekijät. Kokeellisen osuuden koeajot suoritettiin tehdasmittakaavassa Stora Enson Imatran Kaukopään tehtaiden CTMP-laitoksella. Koeajojen tulosten perusteella tavoitteena oli lisäksi määrittää imeytysliuoksen parametreille raja-arvot, jotta massan valmistusprosessi laitoksella olisi hallittavampi.
Koeajojen aikana prosessin viipymä, esilämmityksen paine ja lämpötila, sekä tuotantonopeus pidettiin vakioina. Sen sijaan jauhatusolosuhteita ei pystytty täysin vakioimaan, mikä vaikutti jonkin verran tulosten tulkintaan ja luotettavuuteen.
Tulosten perusteella ei voitu asettaa tarkkoja raja-arvoja imeytysliuoksen parametreille. Voitiin kuitenkin todeta, että imeytysliuoksen ominaisuuksien voimakkaat heilahtelut heikentävät prosessin hallittavuutta, sekä massan laatua.
The literature part presents the structure of wood, the properties and production process of CTMP, and the principle of wood chip impregnation and the factors affecting it. The trial runs of the applied section were carried out at mill scale at Stora Enso’s CTMP plant at Imatra Mills Kaukopää. The aim was also to set boundary values for the impregnation liquor parameters to improve the controllability of the pulp production process based on the results of the trials.
Residence time, preheating pressure and temperature, and production rate were kept constant. Refining conditions could not be kept entirely constant which affected the interpretation and reliability.
Precise boundary values for the impregnation liquor parameters could not be set based on this study. Strong fluctuations in the liquor properties weakens the process controllability and pulp quality.
Työn teoreettinen osuus esittelee puun rakenteen, kemitermomekaanisen massan ominaisuudet ja valmistusprosessin, sekä hakkeen imeytyksen periaatteen ja siihen vaikuttavat tekijät. Kokeellisen osuuden koeajot suoritettiin tehdasmittakaavassa Stora Enson Imatran Kaukopään tehtaiden CTMP-laitoksella. Koeajojen tulosten perusteella tavoitteena oli lisäksi määrittää imeytysliuoksen parametreille raja-arvot, jotta massan valmistusprosessi laitoksella olisi hallittavampi.
Koeajojen aikana prosessin viipymä, esilämmityksen paine ja lämpötila, sekä tuotantonopeus pidettiin vakioina. Sen sijaan jauhatusolosuhteita ei pystytty täysin vakioimaan, mikä vaikutti jonkin verran tulosten tulkintaan ja luotettavuuteen.
Tulosten perusteella ei voitu asettaa tarkkoja raja-arvoja imeytysliuoksen parametreille. Voitiin kuitenkin todeta, että imeytysliuoksen ominaisuuksien voimakkaat heilahtelut heikentävät prosessin hallittavuutta, sekä massan laatua.