Modular Dissolution Process

Abstract

The objective of this Bachelor’s thesis was to design a modular dissolution unit and research the dissolution of cellulose derivate in the process. It must be able to attach to or detach from an existing viscose process’s spinning unit within 24 hours of arrival. The focus was especially on how the process and scaling changes when the process capacity changes and what must be taken into consideration in the Far East and EU machinery norms.

In this thesis a brief history of cellulose-based textile manufacture is explained, as well as the modern methods being developed. The new method is based on a derivative of cellulose and its dissolution. The modular dissolution unit consists of two screw extruders that are designed and scaled in a way that they fit inside sea-worthy containers that can be shipped around the world. The process is scaled to have the maximum capacity screws that can fit inside 40 feet long sea containers with all its other components such as electrical boxes and pumps. To aid the scaling process mass balance and flow diagrams are presented.

After scaling, cost vs. productivity was considered in terms of the design, manufacture, and the changes in the amount of investments when the process capacity changes. The container unit’s starting price is 1.5 million euros, but the costs will decrease, if multiple units are ordered for the process

Insinöörityön tavoitteena oli suunnitella modulaarinen liuotusyksikkö ja tutkia selluloosaderivaatan liuotusta kyseisessä prosessissa. Sen on oltava helposti liitettävissä jo valmiin viskoosiprosessin kehruulinjastoon ja saatava toimintakuntoiseksi tai irrotettua 24 tunnin kuluttua paikalle saapumisesta. Työssä tutkittiin etenkin sitä, miten ratkaisu muuttuu mittakaavan muuttuessa ja mitä on otettava huomioon konenormeissa ja ympäristödirektiiveissä.

Työssä tutustutaan selluloosakuitujen valmistuksen historiaan lyhyesti, sekä erääseen nykyaikaiseen menetelmään. Uusi menetelmä liittyy selluloosaderivaatan liuotukseen. Tälle uudelle menetelmälle on suunniteltu modulaarinen liuotusyksikkö merikelpoisen konttisysteemin sisälle, jotta sen kuljetus maailman ympäri on mahdollista.

Liuotusyksikköön kuuluvat ruuvikuljettimet ovat skaalattu sen mukaan, että saataisiin maksimi kapasiteetti sen suhteen, minkä kokoinen ruuvi mahtuu 40 jalkaa pitkän merikontin sisään muiden komponenttiensa kanssa. Skaalatusta prosessista on esitetty taseet ja virtauskaavio.

Skaalauksen jälkeen työssä on tehty kustannusarvio konttisysteemin suunnittelusta, rakentamaisesta ja siitä miten investointihinnat muuttuvat, kun kapasiteetti muuttuu. Konttisysteemi maksaa kokonaisuudessaan noin 1,5 miljoonaa euroa, mutta kustannukset vähenevät, jos prosessia varten tilataan useita liuotusyksiköitä.