Cost efficient extractive removal of birch pulp

Abstract

Tämän diplomityön tarkoituksena oli selvittää kustannustehokkaita keinoja uuteaineiden vähentämiseksi koivusulfaattimassasta. Uuteaineet voivat aiheuttaa ongelmia muodostaessaan saostumia prosessilaitteisiin. Saostumat aiheuttavat tukkeumia ja mittaushäiriöitä, mutta irrotessaan ne myös huonontavat sellun laatua. Lopputuotteeseen joutuessaan ne voivat lisäksi aiheuttaa haju- ja makuhaittoja, joilla on erityistä merkitystä esimerkiksi valmistettaessa elintarvikekartonkeja. Tämä työ tehtiin Stora Enson sellutehtaalla, Enocell Oy:llä, Uimaharjussa.

Teoriaosassa käsiteltiin uuteaineiden koostumusta ja niiden aiheuttamia ongelmia sellu– ja paperitehtaissa. Lisäksi koottiin aikaisempien tehdaskokeiden fysikaalisia ja kemiallisia keinoja vähentää koivu-uutetta. Tarkastelualueina olivat puunkäsittely, keitto, pesemö ja valkaisu. Kokeellisessa osassa suoritettiin esikokeita laboratorio- ja tehdasmittakaavassa, jotta saavutettaisiin käytännöllistä tietoa itse lopuksi tehtävää tehdasmittakaavan koetta varten. Laboratoriokokeissa tutkittiin mm. keiton kappaluvun, lisäaineiden ja hartsisaippuan vaikutusta koivu-uutteeseen. Lisäksi suoritettiin myös happo- (A) ja peretikkahappovaiheen (Paa) laboratoriokokeet. Tehdasmittakaavassa tarkasteltiin mm. keiton kappaluvun, pesemön lämpötilan, A-vaiheen, valkaisun peroksidi- ja Paa-vaiheen vaikutusta koivu-uutteeseen. Uutteenpoistotehokkuutta eri menetelmien välillä vertailtiin niin määrällisesti kuin rahallisesti.

Uutteenpoistotehokkuudella mitattuna vertailuvaihe oli tehokkain pesemön loppuvaiheessa ja valkaisun alkuvaiheessa. Pesemön loppuvaiheessa uutteenpoistoreduktiot olivat noin 30 % ja valkaisun alkuvaiheessa 40 %. Peroksidivaihe oli tehokkain käytettynä valkaisun loppuvaiheessa noin 40 % reduktiolla. Kustannustehokkuudella mitattuna tehokkaimmaksi osoittautui A-vaihe yhdessä peroksidivaiheen kanssa. Säästöt vertailujaksoon verrattuna olivat noin 0.3 €/ADt. Lisäksi kyseinen yhdistelmä osoittautui hyväksi keinoksi säilyttää uutetaso alle maksimirajan kuitulinja 2:lla, kun kuitulinjalla 1 tuotettiin samanaikaisesti armeeraussellua.

The aim of this thesis was to study cost efficient methods to decrease extractive content of birch kraft pulp. Extractives may form depositions on the surface of the process equipment. Deposits may cause blocks and measurement errors but also they may decrease the quality of pulp when detaching from the surface of the process equipment. Furthermore, extractives may cause odour or taste problems when ending to the final pulp. This has a significant importance when producing food packaging boards. This master’s thesis was done at Stora Enso’s kraft pulp mill, Enocell Oy, Uimaharju.

Thesis gives a literature survey of the composition of the extractives. Also typical problems caused by the extractives in the paper and pulp mills are handled. Examination areas were wood handling, cooking, brownstock washing and bleaching. Pre-experiments in laboratory and mill scale were carried out to obtain experimental information to plan the main mill scale trial. The influence of kappa number, additives and rosin soap on birch extractives was studied in the laboratory cooking experiments. Furthermore, laboratory experiments of acid (A) and peracetic acid (Paa) stages were tested. The applicability of kappa number of cooking, temperature of brownstock washing, A-stage, peroxide and Paa-stages of bleaching was tested in the mill scale trial. The deresination efficiency between the different stages was compared with cost and quantitative.

The reference period proved to be the best concept in brownstock washing and at the beginning of bleaching as measured in deresination efficiency. Reductions concerning extractive removal were 30 % at the end of the brownstock washing and 40 % at the beginning of the bleaching. The peroxide stage was the most efficient at the end of bleaching with 40 % reduction efficiency. A-stage together with peroxide was the most efficient as measured in resin removal costs; it had approximately 0.3 €/ADt lower costs compared to the reference period. Furthermore, the concept proved to be a good method to maintain the extractive level below the maximum level at fiberline 2 when fiberline 1 was producing Enorein pulp.