Application of the refractometer in the measurement and monitoring of brown stock washing

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.author Kopra, Riku
dc.date.accessioned 2015-04-02T09:00:38Z
dc.date.available 2015-04-02T09:00:38Z
dc.date.issued 2015
dc.identifier.isbn 978-952-60-6134-4 (electronic)
dc.identifier.isbn 978-952-60-6135-1 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4942 (electronic)
dc.identifier.issn 1799-4934 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4934 (ISSN-L)
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/15451
dc.description.abstract Brown stock kraft pulp washing removes soluble impurities from a pulp suspension, recovers cooking chemicals and incinerates organics for energy recovery (steam and electricity generation). The parameters used to describe the performance of washing or its effectiveness fall into two categories: wash loss, which describes the amount of washable compounds in the pulp suspension which could have been removed in washing, and the dilution factor which represents the net amount of water that is added during washing. The performance of brown stock washing has an effect on many sub-processes like evaporation, oxygen delignification, bleaching and waste water treatment. Washing results can have positive or negative effects on these sub-processes. It is important to find the correct optimal operating point for washing, because without effective washing of kraft pulp production is not economically viable. The starting point for this study was to develop a real-time measurement application for brown stock kraft pulp washing by which means it would be possible to measure washable compounds or their sum parameters in the liquid and pulp streams on a laboratory and mill scale. The next step was to study the feasibility of using a real-time refractometer, which measures dissolved dry solids, to measure wash loss and monitor the performance of brown stock washing systematically, and then be able to take control of the process by using the results of enough such measurements. In addition, different washers' operational performance were studied by performing stepwise tests and monitoring the results using refractometers. The results show that refractometer measurement works with enough accuracy under very demanding process conditions to reliably measure liquid and pulp streams' dissolved dry solids. Therefore, reliable wash loss measurement can be undertaken using refractometers, once calibration is carried out for the wood species and the installation's characteristics. By utilising the results from three refractometers' consistency and flow rate measurements, it was possible to create a measurement system able to calculate the effectiveness of a single washer accurately and in real time. These refractometers can also be used to determine a washer's optimal operating point. Adjusting a washer's operation towards more efficient operation succeeded in reducing the amount of wash loss to the oxygen delignification and bleaching stages, increasing the dry solids content to the evaporation stage and thus achieving significant economic savings. As continuation has considered to match the filtrate balances over the washers by using four or at least three real-time measurements. Moreover, utilising the refractometer in bleaching washing and calculating the wash loss effects on the bleaching costs has been considered. The work also involves utilising refractometers for very low concentrations in WWTP. en
dc.description.abstract Sellun pesussa massasuspensiosta poistetaan liuenneet epäpuhtaudet. Samalla otetaan talteen keittokemikaalit ja poltetaan orgaaniset ainekset energiaksi. Suureet, joita käytetään pesun onnistumisen tai tehokkuuden kuvaamiseen on perinteisesti jaettu kahteen osaan: pesuhäviöön, joka kuvaa pestävissä olevien komponenttien määrää massasuspensiossa ja laimennuskertoimeen, joka ilmoittaa nettomäärän vettä, mitä on lisätty pesun aikana. Ruskean massan pesun onnistumisella on vaikutuksia moneen sellutehtaan osaprosessiin, kuten haihdutukseen, happidelignifiointiin, valkaisuun ja jätevedenkäsittelyyn. Pesutuloksella voi olla joko positiivisia tai negatiivisia vaikutuksia näihin osaprosesseihin. Tästä syystä on tärkeää löytää oikea optimaalinen toimintapiste ruskean massan pesulle, koska ilman tehokasta pesua kemiallisen massan tuotanto ei ole taloudellisesti mahdollista. Tämän tutkimuksen lähtökohtana oli kehittää reaaliaikainen mittaussovellus kemiallisen massan pesuun, jolla voitaisiin mitata pestävissä olevia komponentteja tai niiden summaparametreja neste- ja massavirroista. Kokeita suoritettiin sekä laboratorio- että tehdasmittakaavassa. Seuraavassa vaiheessa tutkittiin liuennutta kuiva-ainetta mittaavan refraktometrin soveltuvuutta pesuhäviön mittaamiseen ja seurattiin ruskean massan pesun onnistumista systemaattisesti ja näin otettiin prosessi haltuun käyttämällä riittävä määrä kyseisten mittausten mittaustuloksia. Lisäksi erilaisten pesureiden toimintaparametreja tutkittiin askelvastekokeiden avulla ja tuloksia seurattiin refraktometreilla.  Tulokset osoittivat, että refraktometri toimi riittävällä tarkkuudella hyvin haastavissa prosessiolosuhteissa ja kykeni luotettavasti mittaamaan neste- ja massavirtojen liuennutta kuiva-ainetta. Täten luotettava pesuhäviömittaus voidaan toteuttaa refraktometreilla, kunhan kalibrointi tehdään kullekin käytettävälle puulajille ja huomioiden kulloisenkin asennuspaikan pitoisuusalue. Hyödyntämällä kolmen refraktometrin mittaustuloksia sekä sakeus- ja virtausmittauksia, oli mahdollista luoda mittaussysteemi, jolla voitiin laskea yksittäisen pesurin tehokkuus reaaliajassa riittävän tarkasti. Refraktometreja voidaan käyttää myös yksittäisten pesureiden optimaalisen toimintapisteen määrittämisessä. Säätämällä pesurin toimintaa kohti optimaalista toimintapistettä onnistuttiin vähentämään pesuhäviön määrää happivaiheeseen ja valkaisuun sekä lisäämään kuiva-ainepitoisuutta haihduttamoon ja siten saavuttamaan merkittäviä taloudellisia säästöjä. Tämän työn jatkoksi tulevissa pesututkimuksissa on ajateltu sovittaa nestetaseet pesurin yli käyttämällä kolmea - neljää reaaliaikaista mittausta. Lisäksi olemme miettineet refraktometrin hyödyntämistä valkaisun pesussa ja kemikaalien kulutuksen optimoinnissa. Tulevaisuuden suunnitelmiin kuuluu myös refraktometrin hyödyntäminen alhaisissa pitoisuuksissa jätevedenkäsittelyn alueella. fi
dc.format.extent 74 + app. 46
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.publisher Aalto University en
dc.publisher Aalto-yliopisto fi
dc.relation.ispartofseries Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS en
dc.relation.ispartofseries 39/2015
dc.relation.haspart [Publication 1]: Kopra R., Tirri, T., Dahl, O. (2008) Refractive index measurements for brown stock washing loss – laboratory investigations, Appita Journal 61(5):408-412.
dc.relation.haspart [Publication 2]: Kopra R., Helttunen J., Tervola P., Tirri T. and Dahl O. (2010) Refractive index measurements for brown stock washing loss - mill investigations, Appita Journal 63(2):131-136.
dc.relation.haspart [Publication 3]: Kopra R., Karjalainen S., Tirri T. and Dahl O. (2011) Optimization of pressure filter performance using refractometer - Mill investigations, Appita Journal 65(1):49-54, 94.
dc.relation.haspart [Publication 4]: Kopra R., Kari E., Harinen M., Tirri T. and Dahl O. (2011) Optimization of wash water usage in brown stock washing, Tappi Journal 10(9):27-32
dc.relation.haspart [Publication 5]: Kopra R., Kari E., Harinen M., Tirri T. and Dahl O. (2012) Improving brown stock washing by using online measurement – mill investigations, O Papel 73(1):79-85.
dc.subject.other Chemistry en
dc.subject.other Paper technology en
dc.title Application of the refractometer in the measurement and monitoring of brown stock washing en
dc.title Refraktometrin soveltaminen ruskean massan pesun mittauksessa ja seurannassa fi
dc.type G5 Artikkeliväitöskirja fi
dc.contributor.school Kemian tekniikan korkeakoulu fi
dc.contributor.school School of Chemical Technology en
dc.contributor.department Puunjalostustekniikan laitos fi
dc.contributor.department Department of Forest Products Technology en
dc.subject.keyword pulp washing en
dc.subject.keyword refractometer en
dc.subject.keyword wash loss en
dc.subject.keyword real-time process control en
dc.subject.keyword sellun pesu fi
dc.subject.keyword refraktometri fi
dc.subject.keyword pesuhäviö fi
dc.subject.keyword reaaliaikainen prosessin kontrollointi fi
dc.identifier.urn URN:ISBN:978-952-60-6134-4
dc.type.dcmitype text en
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.contributor.supervisor Dahl, Olli, Prof., Aalto University, Department of Forest Products Technology, Finland
dc.opn Kovasin, Kari, D.Sc. (Tech.), Metsä Fibre Oy, Finland
dc.rev Hart, Peter W., PhD, MeadWestvaco Corporation, USA
dc.rev Germgård, Ulf, Prof., Karlstad University, Sweden
dc.date.defence 2015-04-17


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