Optimizing the cooking modification of a continuous digester

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Chemical Engineering | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2011
Major/Subject
Selluloosatekniikka
Mcode
Puu-23
Degree programme
Language
en
Pages
vii + 110 s. + liitt. 36
Series
Abstract
Three continuous cooking modifications have been in use in the Metsä Botnia mill in Joutseno since 2001: Compact Cooking, down flow Compact Cooking and Lo-Solids. The Metsä-Botnia Joutseno mill started operating its new digester in 2001, using the Compact Cooking modification developed by Kvaerner Pulping. In May 2004, the mill implemented a down flow Compact Cooking modification, and in the autumn of 2008, this was replaced by a down flow Lo-Solids cooking modification developed by Andritz. The purpose of this work is to determine the optimal cooking conditions and the best cooking modification for the Joutseno mill. The comparison is based on a statistical analysis of historical mill data from Joutseno and a down flow Compact Cooking trial. The focus in the comparison is on the two most recently used cooking modifications, down flow Compact Cooking and Lo-Solids. The analysis of the historical mill data shows that tensile stiffness is the same with both down flow Compact Cooking and Lo-Solids processes, but the Lo-Solids process results in lower tear index and viscosity and requires greater refining power. Moreover, pressure on the digester's lower screens is higher in the Lo-Solids process and there is more variance in the pressure, which indicates decreased runnability. The results of historical data analysis indicate two changes that should be made based on correlations between the variables for runnability and quality and the process variables. First, the impregnation temperature and the amount of liquor in the digester should be increased. Second, white liquor additions should be kept at an optimal level because they have opposite effects on quality and runnability. The down flow Compact Cooking modification was re-implemented in the Joutseno digester on May 3. 2010. After the change, runnability of the digester has improved and the production rate has increased, reaching a record of 57039 BDt in May 2010. As a result of the cooking modification change, tensile stiffness CSF 500 in the pine 88 grade and the tear index in the pine 90 grade have increased, and bleach ability has improved. Furthermore, yield has decreased in pine 90 grade and viscosity has decreased in both grades. Consequently, the Joutseno mill has decided to continue with the down flow Compact Cooking modification.

Metsä-Botnian Joutsenon tehtaalla on ollut käytössä kolme erilaista keittomodifikaatioita vuoden 2001 jälkeen: Compact Cooking, myötävirta Compact Cooking sekä Lo-Solids. Metsä-Botnian Joutsenon tehtaan kuitulinja uudistettiin vuonna 2001. Tehdas käytti Kvaemerin kehittämää Compact Cooking keittomallia. Toukokuussa 2004 Joutsenon tehdas vaihtoi myötävirta Compact Cooking keittomalliin. Syksyllä 2008 keittomalli muutettiin Andritzin kehittämäksi myötävirta Lo-Solids keittomalliksi. Tämän työn tarkoitus on löytää optimaalinen keittomodifikaatio Joutsenon tehtaalle. Tavoitteena on vertailla käytössä olleita keittomalleja analysoimalla tilastollisilla menetelmillä tehtaan historiallista dataa sekä suorittamalla myötävirtakeittokoe. Tarkastelun painopiste on kahdessa viimeksi käytössä olleissa keittomalleissa, myötävirta Compact Cooking ja Lo-Solids. Kokeiden tulosten avulla tarkoitus on tehdä johtopäätöksiä optimaalisista keitto-olosuhteista ja parhaasta keittomallista Joutsenolle. Historiallisen datan analyysin perusteella voidaan tehdä seuraavia johtopäätöksiä: verrattuna myötävirtakeittoon, Lo-Solids mallissa vetojäykkyys on samalla tasolla, repäisyindeksi ja viskositeetti ovat alhaisemmat. Lo-Solids prosessi vaatii suuremman jauhatustehon armeerausmassan jauhatuksessa. Ajettavuus on huonompi Lo-Solids keittomallissa: keittimen ITC -sihtien paine-ero ja myös paine-eron varianssi ovat korkeammat kuin myötävirtamallissa. Laatu- ja ajettavuusmuuttujien korrelaatioiden analysoinnilla prosessimuuttujien kanssa voitiin tehdä seuraavia johtopäätöksiä: imeytyslämpötilaa ja nestevirtauksen määrää keittimeen tulisi nostaa. Valkolipeälisäykset tulisi pitää optimaalisella tasolla sillä niillä on vastakkaiset vaikutukset laatuun ja ajettavuuteen. Joutsenon keittomalli vaihdettiin uudelleen myötävirta Compact Cooking keittomalliin 3. toukokuuta 2010. Vaihdon jälkeen keittimen ajettavuus on parantunut ja tuotantonopeus kasvanut. Toukokuussa 2010 tehtiin tuotantoennätys, joka oli 57039 tonnia. Keittomallin muutoksen seurauksena vetojäykkyys CSF 500 on noussut pine 88 lajissa ja repäisyindeksi pine 90 lajissa. Myös valkaistavuus on parantunut. Saanto on laskenut pine 90 lajissa ja viskositeetti on laskenut molemmissa lajeissa. Joutsenon tehdas on keittomuutoksen tulosten perusteella päättänyt jatkaa myötävirta Compact Cooking keittomallilla.
Description
Supervisor
Sixta, Herbert
Thesis advisor
Vilkkilä, Janne
Kovasin, Kari
Keywords
continuous kraft cooking, jatkuvatoiminen keitto, cooking modification, keittomalli, runnability, ajettavuus, pulp quality, sellun laatu, downflow compact cooking trial, myötävirtakeittokoe
Other note
Citation