Eutektinen jäädytyskiteytys selluteollisuuden sulfaattipäästöjen vähennyksessä
Heikkinen, Maiju (2023)
Kandidaatintyö
2023
School of Engineering Science, Kemiantekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023051744880
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023051744880
Tiivistelmä
Ympäristön ja kiertotalouden näkökulmista on tärkeää pyrkiä kaikkien päästöjen vähentämiseen. Suomen selluteollisuudesta aiheutuu merkittävä määrä sulfaattipäästöjä, joiden tiukemman rajoittamisen mahdollisuutta voidaan tarkastella. Tämän työn tavoitteena oli arvioida eutektista jäädytyskiteytystä keinona sulfaattien talteenottoon ja siten päästöjen vähentämiseen. Lisäksi arvioitiin kokeellisesti pilot-laitteen toimivuutta tekniikan toteutuksessa.
Työn teoriaosuudessa esiteltiin eutektisen jäädytyskiteytyksen teoreettinen perusta sekä tekniikan nykytila tutkimustietoon perustuen. Lisäksi esitettiin sellun valmistuksen sulfaattimenetelmä ja sen sulfaattipäästölähteet, joihin eutektisen jäädytyskiteytyksen sovellusmahdollisuutta tarkasteltiin. Kokeellisessa osuudessa suoritettiin kuusi natriumsulfaattiliuoksen kiteytyskoetta 120 L pilot-laitteella. Eutektisen jäädytyskiteytymisen toteutumista eri laitteen parametreilla arvioitiin.
Pilot-laitteella todettiin voivan olla mahdollista kiteyttää sekä natriumsulfaattia että jäätä. Tuotteiden saannot jäivät kuitenkin pieniksi. Lisäksi pesemättömät jäänäytteet osoittautuivat epäpuhtaiksi. Kahdessa kokeessa jään pitoisuuksien havaittiin olevan jopa reilusti suurempia kuin alkuperäisten liuosten. Kaikissa kokeissa lämpötila tasaantui arvoon –1,35 °C. Ei voitu kuitenkaan päästä selvyyteen siitä, olivatko liuokset tällöin eutektisessa tilassa.
Mahdollisiksi sovelluskohteiksi sellun valmistuksessa havaittiin lentotuhkan ja jätevesien käsittely. EFC-tekniikan sopivuuden arviointiin vaaditaan kuitenkin sovelluskohteiden perusteellisempaa tuntemista. Pilot-laitteisto ei toiminut halutulla tavalla eutektiseen jäädytyskiteytykseen, sillä tuotteiden saannot eivät olleet riittävät. Lisäksi natriumsulfaatin kiteytyminen ajoittui ainakin osin jäähdytysvaiheeseen ennen lämpötilaa –1,35 °C. Sekä pilot-kokeiden että kirjallisuuden perusteella EFC-laitteistot vaativat vielä runsaasti tutkimus- ja kehitystyötä.
Työn teoriaosuudessa esiteltiin eutektisen jäädytyskiteytyksen teoreettinen perusta sekä tekniikan nykytila tutkimustietoon perustuen. Lisäksi esitettiin sellun valmistuksen sulfaattimenetelmä ja sen sulfaattipäästölähteet, joihin eutektisen jäädytyskiteytyksen sovellusmahdollisuutta tarkasteltiin. Kokeellisessa osuudessa suoritettiin kuusi natriumsulfaattiliuoksen kiteytyskoetta 120 L pilot-laitteella. Eutektisen jäädytyskiteytymisen toteutumista eri laitteen parametreilla arvioitiin.
Pilot-laitteella todettiin voivan olla mahdollista kiteyttää sekä natriumsulfaattia että jäätä. Tuotteiden saannot jäivät kuitenkin pieniksi. Lisäksi pesemättömät jäänäytteet osoittautuivat epäpuhtaiksi. Kahdessa kokeessa jään pitoisuuksien havaittiin olevan jopa reilusti suurempia kuin alkuperäisten liuosten. Kaikissa kokeissa lämpötila tasaantui arvoon –1,35 °C. Ei voitu kuitenkaan päästä selvyyteen siitä, olivatko liuokset tällöin eutektisessa tilassa.
Mahdollisiksi sovelluskohteiksi sellun valmistuksessa havaittiin lentotuhkan ja jätevesien käsittely. EFC-tekniikan sopivuuden arviointiin vaaditaan kuitenkin sovelluskohteiden perusteellisempaa tuntemista. Pilot-laitteisto ei toiminut halutulla tavalla eutektiseen jäädytyskiteytykseen, sillä tuotteiden saannot eivät olleet riittävät. Lisäksi natriumsulfaatin kiteytyminen ajoittui ainakin osin jäähdytysvaiheeseen ennen lämpötilaa –1,35 °C. Sekä pilot-kokeiden että kirjallisuuden perusteella EFC-laitteistot vaativat vielä runsaasti tutkimus- ja kehitystyötä.