Cooking potential of impregnation in sulphate pulping

Abstract

Tämän työn tavoitteena oli selvittää laboratoriomittakaavan imeytyslaitteistolla eri tehdasmäntyhakkeiden penetroitumista ja höyryfaasikeittoja suorittamalla imeytyksen antamaa keittopotentiaalia. Työssä perehdyttiin hakkeiden ilmanpoiston, imeytyspaineen, imeytyslämpötilan ja imeytyslipeän alkalipitoisuuden vaikutuksiin hakkeiden penetroitumisprosessissa. Lisäksi selvitettiin, minkälainen delignifiointiaste on mahdollista saavuttaa pelkästään imeytyksessä hakkeen sisään saadulla alkalilla. Imeytystavan, alkaliannoksen, höyryfaasikeiton lämpötilan ja keittoajan yhteisvaikutuksia keitetyn massan laatuun analysoitiin saannon, rejektin määrän ja massan ligniinipitoisuuden avulla.

Kirjallisuusosassa tutustuttiin puun rakenteeseen, puun ja hakkeiden tiheyksiin sekä puun kemialliseen koostumukseen. Käsiteltiin puun hiilihydraattien ja ligniinin reaktioita sekä alkalin kulutusta ja alkaliannoksen vaikutuksia sulfaattikeitossa. Kirjallisuuskatsauksen loppuosassa tarkasteltiin hakkeiden imeytystä ja penetraatioon vaikuttavia seikkoja sekä käytiin läpi höyryfaasikeiton ominaisuuksia ja vaikutuksia massan ominaisuuksiin.

Imeytyskokeissa havaittiin, että paineen nosto imeytyksessä sekä nopeuttaa penetroitumista että nostaa lopullista penetraatioastetta. Ilma puun kapillaareissa puristuu enemmän korkeamman paineen vaikutuksesta. Höyrytyksen penetraatiota parantava vaikutus havaittiin ilmeiseksi. Imeytyslipeän lämpötilan kasvaessa penetraatioaste kasvaa ja se saavutetaan nopeammin. Sahahake penetroituu paremmin kuin kuitupuu. Valkolipeää imeytyy enemmän hakkeeseen kuin vahvistettua kuumamustalipeää. Tähän vaikuttavat mm. lipeiden erilaiset viskositeetit ja kuumamustalipeän sisältämät orgaaniset molekyylit. Lipeästä ja haketyypistä riippuen tehollisen alkalin pitoisuus vaihtelee puun sisällä.

Pelkällä imeytyksessä hakkeeseen saatavalla alkalilla voidaan saavuttaa höyryfaasikeiton jälkeen kappataso 30 ja jopa hieman matalampikin. Tällöin imeytysolosuhteiden täytyy olla optimaaliset. Hakkeiden höyrytys ennen imeytystä on välttämätön. Havaittiin, että imeytyspaineen on oltava suuri, mieluiten noin 9 bar. Korkealla imeytyspaineella ja -lämpötilalla sekä höyrytyksellä voidaan parantaa massan tasaisuutta eli pienentää rejektin määrää. H-tekijä malli toimii höyryfaasikeitossa paremmin korkeammilla EA-annoksilla kuin alhaisemmilla annoksilla.