Replacing sulfuric acid in pulp bleaching with internally formed organic acids

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Vehmaa, Janne
dc.contributor.advisor Järnefelt, Christian
dc.contributor.author Alajoutsijärvi, Taneli
dc.date.accessioned 2015-03-06T08:24:05Z
dc.date.available 2015-03-06T08:24:05Z
dc.date.issued 2015-03-03
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/15324
dc.description.abstract The minimization of environmental impacts and maximization of process efficiency are issues that have led to the closing of water cycles in the bleach plant. The increases in the price of sulfuric acid and transportation costs have now evoked interest in A-stage. The mills having A-stage have not reported on any significant precipitation problems. Due to these facts the reuse of A-stage filtrate has become more interesting. The goal of this research was to investigate the effects the reuse has for the operation of A-stage and final bleaching. In addition, the aim was to find out if the consumption of sulphuric acid can be decreased with the circulation of the filtrate and what are its characteristic properties. In the literature the operation of bleach plant is first explained after which the focus is on filtrates and earlier studies about their circulation. Additionally, different non-process elements, which are found in filtrates, are described. Especially metals, their behaviour and problems they cause are explained. In the beginning of the experimental part two reference bleaching sequences (A-EOP-D-P, A-EOP-Z/D-P) were performed. The A-stage filtrate was recovered and used with fresh pulp and some additional sulfuric acid to carry out the next A-stage. This was repeated three times after which the obtained pulp was bleached with the same sequence as the reference pulps. The reused filtrate was analysed among other characteristics for the non-process elements and UVRR spectra. For the first sequence no harmful effects caused by the recirculation of the A-stage filtrate were found. However, the Z/D-stage in the second sequence brought on a difference between the two pulps. There was a significant difference in hexenuronic acid content which was reflected on kappa number and brightness. In addition, during P-stage a brightness ceiling of 89 % ISO was formed. This also caused a decrease in viscosity. The reused filtrate contained large amounts of 2-furoic acid, lignin, its derivatives and degradation products. The savings of sulfuric acid were about 20 %. Chlorine is the most critical non-process element but its concentration was not excessive. However, the concentration of barium could not be determined and the manganese concentration was quite high. In this research no obstacles were found for reusing the A-stage filtrate. However, the most important advantages would be rather in lower effluent volume than in saving of sulfuric acid. Further research is still required in order to maximize the savings and ensure that non-process elements do not cause any problems. en
dc.description.abstract Sellutehtaiden ympäristövaikutusten minimointi ja prosessin tehokkuuden maksimointi ovat muun muassa olleet tekijöitä, jotka ovat johtaneet valkaisun vesikierron sulkemiseen. Rikkihapon hinnan sekä kuljetuskustannusten jatkuva nousu ovat nyt saaneet huomion kiinnittymään valkaisun A-vaiheeseen. Tehtailla, joilla on A-vaihe käytössä, ei ole esiintynyt merkittäviä saostumisongelmia. Näiden seikkojen ansiosta A-vaiheen suodoksen kierrättäminen on herättänyt lisääntyvää kiinnostusta. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia kierrättämisen aiheuttamat vaikutukset A-vaiheelle ja muulle valkaisulle. Lisäksi haluttiin selvittää, millainen kierrätetty suodos on ominaisuuksiltaan ja voidaanko kierrätyksellä vähentää rikkihapon kulutusta. Työn kirjallisuusosassa käydään aluksi valkaisulinja läpi, minkä jälkeen keskitytään suodoksiin sekä aiempiin tutkimuksiin niiden kierrättämisessä. Lisäksi kuvataan erilaisia vierasaineita, joita suodokset sisältävät ja erityisesti metallien käyttäytymistä sekä niiden aiheuttamia mahdollisia ongelmia. Kokeellisessa osassa suoritettiin ensin kaksi valkaisusekvenssiä (A-EOP-D-P, A-EOP-Z/D-P) referenssiksi. Tämän jälkeen A-vaiheen suodos otettiin talteen ja sillä suoritettiin uudelle massalle uusi A-vaihe käyttäen apuna myös rikkihappoa. Tämä toistettiin yhteensä kolme kertaa, minkä jälkeen tästä saatu massa valkaistiin samoilla sekvensseillä loppuun. Kierrätetystä suodoksesta mitattiin muun muassa vierasainepitoisuudet sekä ajettiin UVRR-spektrit. Ensimmäiselle sekvenssille kierrätyksellä ei havaittu olevan minkäänlaisia haittavaikutuksia. Toisessa sekvenssissä Z/D-vaihe aiheutti kuitenkin eron kierrätetyn ja ei-kierrätetyn massan välille: heksenuronihappopitoisuudessa oli selkeä ero, joka näkyi myös kappaluvussa ja vaaleudessa. Lisäksi P-vaiheessa muodostui vaaleudelle 89 %:n maksimitaso, jota ei ylitetty vaikka kemikaaliannosta kasvatettiin. Tällöin myös viskositeetti aleni. Itse suodoksessa suurin osa liuenneesta orgaanisesta aineksesta oli 2-furaanihappoa ja ligniiniä sekä sen johdannaisia ja hajoamistuotteita. Rikkihappoa kierrätyksellä säästyi noin 20 %. Kriittisistä vierasaineista kloori oli pitoisuudeltaan korkein, mutta sitä ei esiintynyt kuitenkaan kohtuuttomasti. Mangaanipitoisuus niin ikään oli melko korkea. Bariumpitoisuutta ei pystytty selvittämään. A-vaiheen suodoksen kierrättämiselle ei tässä tutkimuksessa löydetty esteitä. Tärkeimmät säästöt saataisiin jäteveden määrän pienenemisenä ja sitä kautta myös ympäristövaikutusten vähenemisenä, eikä niinkään välttämättä rikkihapon säästönä. Tutkimusta on kuitenkin jatkettava vielä mahdollisten säästöjen maksimoimiseksi sekä varmistamiseksi, ettei vierasaineista aiheudu ongelmia. fi
dc.format.extent 106 + 10
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso en en
dc.title Replacing sulfuric acid in pulp bleaching with internally formed organic acids en
dc.title Rikkihapon korvaaminen sellun valkaisussa siinä muodostuneilla orgaanisilla hapoilla fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö en
dc.contributor.school Kemian tekniikan korkeakoulu fi
dc.subject.keyword A-stage en
dc.subject.keyword hexenuronic acid en
dc.subject.keyword ECF bleaching en
dc.subject.keyword filtrate en
dc.subject.keyword circulation en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201503062007
dc.programme.major Sellutekniikka fi
dc.programme.mcode P3002 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Vuorinen, Tapani
dc.programme PUU - Puunjalostustekniikan koulutusohjelma fi
dc.location PK fi


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account