Browsing by Author "Malkov, Sergey"

Now showing 1 - 3 of 3

Mass transfer in steaming and impregnation of wood chips
(1997) Malkov, Sergey
Helsinki University of Technology | Master's thesis
Specifics of larch pulping
(2007) Hakokorpi, Tiina
Helsinki University of Technology | Master's thesis
Tämän diplomityön tarkoituksena oli tutkia lehtikuusen sulfaattikeittoa. Morfologialtaan lehtikuusi muistuttaa kuusta. Eri lehtikuusilajien ominaisuuksien ja sellun laadun on todettu eroavan toisistaan hyvin vähän. Lehtikuusi on tiheämpää ja sen sydänpuu- ja kesäpuupitoisuudet ovat korkeammat mäntyyn ja kuuseen verrattuna. Lehtikuusen sydänpuu sisältää paljon arabinogalaktaania, joka on vesiliukoinen hemiselluloosa. Sen johdosta lehtikuusen sydänpuu on pintapuuta tiheämpää, alkalin kulutus suurempi ja saanto on alhaisempi. Kokeellinen osa koostui laboratoriossa suoritetuista imeytyskokeista, sulfaattikeitoista ja puristuskeitoista, joissa käytettiin tuoretta siperianlehtikuusesta (Larix sibirica) valmistettua tehdashaketta. Saatuja tuloksia verrattiin männyn ja kuusen kirjallisuudesta löydettyihin arvoihin. Imeytystutkimus koostui yhdeksästä kokeesta, joissa hakkeita imeytettiin vedellä, jonka lämpötila oli 80 °C. Osassa kokeista ei käytetty esihöyrytystä lainkaan, osassa taas hakkeita höyrytettiin viiden tai 30 minuutin ajan. Käytetyt imeytyspaineet olivat yksi, viisi ja kymmenen baria. Sulfaattikeittojen avulla tutkittiin keittolämpötilan, alkaliannoksen ja neste-puu -suhteen vaikutusta sellun saantoon ja viskositeettiin. Hakkeita keitettiin H-tekijään 1200 käyttäen 150, 160 ja 170 °C:n lämpötiloja. Käytetyt tehollisen alkalin annokset olivat 20, 22 ja 24 % puusta NaOH:na ja neste-puu -suhteet olivat 3,5 ja 5,0. Puristuskeittojen tarkoituksena oli simuloida teollisuuskeittimen olosuhteita ja tutkia, miten lehtikuusihakepatsas käyttäytyy jatkuvat puristuspaineen alla. Kokeet suoritettiin pakkokiertokeittimellä, jossa oli puristavalla männällä varustettu kansi. Puristuspaine oli 40 kPa koekeitossa ja 10 kPa varsinaisissa puristuskeitoissa. Keittolipeän virtausnopeus oli 4,1 mm/s lukuun ottamatta ensimmäisen keiton loppua, jolloin sitä hetkellisesti nostettiin. H-tekijä oli 1200, keittolämpötila 165 °C ja neste-puu -suhde 5,2. Käytetyt tehollisen alkalin annokset olivat 18 ja 24 % puusta NaOH:na. Lehtikuusen penetroitumistehokkuuden todettiin olevan alhaisempi mäntyyn ja kuuseen verrattuna johtuen lehtikuusen korkeammasta sydän- ja kesäpuupitoisuudesta. Suurin penetraatioaste 97,2 % teoreettisesta maksimista saavutettiin 30 minuutin esihöyrytyksellä ja viiden barin imeytyspaineella. Kokeiden, joissa käytettiin esihöyrytystä ja viiden tai kymmenen barin imeytyspainetta, väliset erot olivat kuitenkin vähäisiä. 170 °C:n lämpötilassa keitettyjen lehtikuusimassojen saannot olivat noin neljä prosenttiyksikköä alhaisemmat kuin männyllä ja kuusi prosenttiyksikköä alhaisemmat kuin kuusella kappaluvussa 30. Lehtikuusimassojen viskositeetit olivat mänty- ja kuusimassoja korkeammat. Hakepedin pakkautuminen tapahtui suhteellisen tasaisesti koko puristuskeiton ajan. Muutokset lipeän virtausnopeudessa vaikuttavat kuitenkin merkittävästi pakkautumiseen etenkin keiton loppuvaiheessa. 40 kPa:n puristuspaine osoittautui liian suureksi ja johti siihen, että hakepeti pakkautui erittäin tiiviiksi. Yhteenvetona voidaan todeta, että optimoimalla esihöyrytys- ja imeytysolosuhteet voidaan saavuttaa riittävä keittolipeän penetroitumistehokkuus lehtikuusihakkeeseen. Keitto-olosuhteet optimoimalla on mahdollista valmistaa lehtikuusisellua, jonka rejektipitoisuus on alhainen ja viskositeetti korkea.
Studies on liquid penetration into softwood chips : experiments, models and applications
(2002-11-22) Malkov, Sergey
Doctoral dissertation (article-based)
Latest developments in chemical pulping have been mainly driven by advances in pulping chemistry, disregarding the phenomena that take place at the front-end of cooking. In spite of the existence of several concepts and theories, some aspects still remain unclear and more research is needed to achieve a complete understanding of the process of liquid penetration into wood chips. The objectives of the present thesis were to provide more knowledge on the process of liquid penetration into softwood chips and the factors affecting it, to develop a model of penetration process and to evaluate the efficiency of chip presteaming. It was found that the nature of the liquid and its properties play an important role in determining the efficiency of penetration. By optimizing the process conditions and applying certain "penetration aid" techniques, such as presteaming, it is possible to significantly improve the efficiency of penetration and to achieve a higher final penetration degree. Based on experimental data, a mathematical model was developed for the process of water penetration into softwood chips under isothermal conditions. The model was found to predict accurately the course and final level of penetration of water and fresh cooking liquor (white liquor) into the chips under defined conditions. However, the suggested model cannot be used as a general model for predicting the penetration of spent cooking liquor (black liquor). Chip presteaming was examined from the viewpoint of the chip heating and air escape processes. A three-dimensional model was proposed to estimate the efficiency of heating the single chip by saturated steam. It was shown that the time required to heat the single chip with steam was very short, only a few minutes. However, the process of air removal proceeds considerable slower than chip heating process. Achieving a high degree of air removal may require quite long steaming times, up to an hour, especially with heartwood chips. Complete removal of air, however, may be difficult to achieve, even by applying optimal steaming conditions and long steaming times. The knowledge acquired about the efficiency of penetration and presteaming processes was applied to examine contemporary cooking technology. Presteaming of the chips and application of a higher-pressure profile at the front-end of kraft displacement batch cooking resulted in reductions in the amount of rejects and the kappa number of the bulk pulp as well as improved uniformity of delignification.