TCF-valkaisimon laatuvaihtelun pienentäminen

Abstract

Tämän diplomityön tavoitteena oli pienentää TCF-valkaisimon laatuvaihtelua ja vähentää kemikaaleista aiheutuvia kustannuksia. Työn kirjallisuusosassa tarkasteltiin valkaisuun vaikuttavia tekijöitä. Valkaisukemikaaleista olivat mukana TCF-valkaisussa käytettävät otsoni ja vetyperoksidi. Lisäksi selvitettiin metallien poistoa massasta sekä vesikierron sulkemisesta aiheutuvia ongelmia. Kokeellisessa osassa etsittiin Oy Metsä-Botnia Ab Rauman tehtaan valkaisuprosessin suurimmat laatuominaisuuksien vaihteluun vaikuttavat tekijät. Tavoitteena oli pienentää vaihtelua valmiin massan laatuominaisuuksissa sekä vähentää raaka-aineista ja kemikaaleista aiheutuvia kustannuksia laatuominaisuuksien tasoa laskematta. Tutkimuksessa käytettiin hyväksi Taguchi-menetelmää sekä monimuuttuja-analyysiä. Tutkimuksessa tehtiin kaksi Taguchi-koetta, joissa tutkittiin valkaisimon ensimmäistä otsonivaihetta sekä koko valkaisimoa. Otsonivaiheen merkittävimmiksi tekijöiksi osoittautuivat otsoniannos, otsonin väkevyys sekä pH. Kaikkia valkaisimon vaiheita tutkittaessa löydettiin merkittävimmiksi tekijöiksi ensimmäisen peroksidivaiheen lämpötila, vetyperoksidin jakaminen peroksidivaiheisiin, kelatointi sekä otsonivaiheen otsoniannos ja pH. Optimiajomallin avulla saatiin valkaisimon laatuvaihtelua pienennettyä. Kemikaalikustannuksiin vaikuttavista tekijöistä merkittävimmiksi osoittautuivat kelatoinnin vaikutus, vetyperoksidin annosteleminen molempiin vaiheisiin sekä ensimmäisen peroksidivaiheen lämpötila. Optimiajomallien avulla vetyperoksidikulutusta saatiin pienennettyä noin 24 %.

The objective of the thesis was to minimize quality fluctuations in a TCF bleaching plant and to reduce chemicals costs. The written part of the thesis discusses the factors affecting bleaching. Ozone and hydrogen peroxide are the bleaching chemicals used in TCF bleaching which were included in the study. Attention was also paid to the removal of metals from pulp and the problems caused by the turning off of water circulation. The experiment part concentrated on finding the most essential factors causing qual-ity fluctuations in the bleaching process at the Oy Metsä-Botnia Ab Rauma plant. The objective was to minimize fluctuations in the quality of finished pulp and reduce costs due to raw material and chemicals without lowering the quality. The Taguchi method and a multivariable analysis were used in the study. Two Taguchi tests were conducted to study the first ozone stage in the bleaching plant as well as the whole bleaching plant. The amount and concentration of ozone and the pH were found to be the most important factors at the ozone stage. When studying all the stages of the bleaching plant, the most essential factors were the temperature of the first peroxide stage, the division of hydrogen peroxide into peroxide stages, chelation and the amount of ozone and the pH at the ozone stage. By means of an optimal running pattern quality fluctuations in the bleaching plant were successfully reduced. The most essential factors affecting chemical costs were the effect of chelation, the amount of hydrogen peroxide at both the stages and the temperature at the first per-oxide stage. By means of optimal running patterns the consumption of hydrogen per-oxide was successfully dropped by approximately 24%.