Viskositeetin säätövaste valkaisun alkalivaiheessa

Abstract

Liukosellulle kehitellään koko ajan uusia käyttökohteita, ja on odotettavissa, että liukosellun valmistuskapasiteetti tulee kasvamaan tulevaisuudessa. Tekstiiliteollisuudessa yritetään löytää puuvillalle korvaavia raaka-aineita, ja liukosellusta oli se korvaamaan. Viskositeetti on tärkeä laatukriteeri liukosellulle, erityisesti tekstiiliteollisuuteen toimitettavalle liukosellulle. Liukosellun viskositeettiin voidaan vaikuttaa tehtaan kuitulinjalla prosessin useissa eri vaiheissa ennen kuivauskonetta. Varsinainen viskositeetin säätäminen halutulle tasolle tehdään yleensä valkaisussa. Opinnäytetyössä tutkittiin viskositeetin säätämistä valkaisun viimeisessä alkalivaiheessa Stora Enso Enocellin sellutehtaalla.

Työn tavoitteena oli selvittää valkaisun viimeisen alkalivaiheen viskositeetin säätövasteet. Säätövasteet tutkittiin vetyperoksidille ja reaktorin lämpötilalle. Viskositeetin säätövasteiden tutkimista varten pidettiin askelvastekoeajo, jossa säätövasteita testattiin säätöparametri kerrallaan. Koeajossa tutkittiin kemikaaliannoksen ja lämpötilan säätövasteita erillisinä koeajopäivinä. Työssä otettiin säätövasteiden ohella huomioon säädön viive ja kemikaalijäännösten vaikutus vaaleuteen. Koeajon tavoitteena oli myös välttyä alilaadulta.

Askelvastekoeajolla saatiin selvitettyä säätövasteet, jotka tukivat teoriaa. Vetyperoksidille viskositeetin säätövaste 1 kg/ADt muutosta kohden oli 79 dm3/kg. Lämpötilalle 1°C muutosta kohden vastaava säätövaste oli 5 dm3/kg. Työssä tutkittu säädön viive oli n. 6 tuntia. Kokonaismuutoksesta 78 % saavutettiin jo kolme tuntia säätötapahtumasta. Vetyperoksidin jäännös vaikutti vaaleuteen nostavasti varastotornissa. Koeajon tulosten mukaan 50 ml/l H2O2-jäännös nosti n. 0,5 % vaaleutta varastotornissa. Koeajojen aikana vältyttiin kokonaan alilaadulta.

Opinnäytetyön tuloksilla saadaan tehostettua viimeisen alkalivaiheen säätöä. Tarkat säätövasteet ovat suuressa roolissa prosessien hallinnan helpottamisessa. Koska tulosten mukaan lämpötilan vaikutus viskositeettiin oli pieni, on järkevää säätää alkalivaihetta normaaliajossa ainoastaan kemikaaliannoksella. Lämpötila vaikuttaa myös kemikaalin reaktionopeuksiin, joten on järkevä pitää lämpötilan taso reaktion kannalta optimaalisena. Tuotannon ollessa poikkeuksellisen pientä voidaan joutua hyödyntämään lämpötilan säätöä

New applications are being developed for dissolving pulp all the time and is to be expected, that production capacity of dissolving pulp will grow in the future. The textile industry is searching for alternatives for cotton as a raw material and dissolving pulp could be one solution. Viscosity is an important quality criterion for dissolving pulp, especially for dissolving pulp supplied to the textile industry. The viscosity of dissolving pulp can be affected by the fiber line in several different stages of the process before drying machine. Actual adjustment of viscosity to the required level is usually done in bleaching. This thesis examined the Stora Enso Enocell pulp mill adjustment of the viscosity in the last alkaline stage of bleaching.

The goal of the thesis was to find out the viscosity adjustment responses of the last alkali stage of bleaching. Adjustment responses were studied for hydrogen peroxide and the reactor temperature. For the examination of viscosity adjustment responses, step-response test drive was held in where adjustment responses were tested by adjustment parameter at the time. The step-response test drive examined chemical dose and temperature adjustment responses on separate test run days. The thesis also considered, along with adjustment responses, the delay in the adjustment and the effect of chemical residues on brightness. The test drive also aimed avoiding sub-quality.

The test drive resulted in the adjustment responses that supported the theory. For hydrogen peroxide, viscosity adjustment response per 1 kg/ADt change was 79 dm3/kg. For temperature per 1 °C change, the equivalent adjustment response was 5 dm3/kg. The adjustment delay examined at thesis was approx. 6 hours. 78 % of the total change was already achieved in three hours after adjustment. Hydrogen peroxide residue increased the brightness of the dissolving pulp in the storage tower. Ac cording to the results of the test run, the 50 ml/l residue increased c. 0.5 % the brightness of the dissolving pulp. During test drives, producing sub-quality was completely avoided.

The results of thesis are used to enhanced adjustment of the last alkali stage. Accurate adjustment responses play a large role in facilitating the process management. Since according to the results, the effect of the temperature on viscosity was small, it is best to adjust the alkali stage in normal production with only a chemical dose. The temperature also affects the reaction rates of the chemical, so it is best to keep the temperature level optimal in terms of the reaction. At times when the production is exceptionally small temperature adjustment may need to be used.