Optimization of pulp drying line
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2020-06-16
Department
Major/Subject
Biomass Refining
Mcode
CHEM3021
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
en
Pages
90 + 6
Series
Abstract
The aim of this thesis was to optimize pulp drying line and enhance tensile strength of pulp. The experimental part was divided into three parts: preliminary screening, screening experiment and optimization experiment. In the experimental part, tensile properties were tested using Valmet’s Paper Lab and fibre analysis was carried out using Valmet’s FS5. Addition to these, hornification was measured with WRV and internal bond strength was measured with a Scott bond tester. Experiments were carried out to bleached softwood kraft pulp. The objective of preliminary screening was to map pulp drying lines physical and chemical conditions from pulp storage tower to bale press and pinpoint equipment or process part that influences to pulp quality in a negative manner. Results showed that tensile index did not increase as expected in the press section. Screening experiment was based on the results of the preliminary screening and the literature review. The target was to investigate factors that affects tensile index in the press section. Plackett-Burman design was conducted for five factors: temperature, grammage, applied pressures of first, second and third presses. Results showed that applied pressures of second press and grammage were the main factors for tensile index. Results showed an indication that higher applied pressures could lead to increased tensile index and lower product hornification, as drying machine can be operated with milder temperatures. Optimization was based on the results of screening and observations that were made during the previous screening experiment. The objective of optimization experiment was to optimize the process with the first and second press pressures. Full factorial design was conducted. Results showed that applied pressures slightly increased tensile index. However, the increase in tensile strength was not significant enough to draw clear conclusions. Additional testing for hornification in the drying line is needed. Further studies are needed for applied pressures in the press section and their effects on hornification.Tämän työn tavoitteena oli optimoida sellunkuivatuskonetta parantaen sellun vetolujuutta. Kokeellinen osio oli jaettu kolmeen osaan: alustavaan seulontaan, seulontaan ja optimointiin. Lujuusominaisuudet mitattiin Valmetin Paper Labilla ja kuituanalyysit suoritettiin Valmetin FS5:lla. Lisäksi kuidun sarveistuminen mitattiin WRV:llä ja palstautumislujuus testattiin Scott Bondilla. Materiaalina käytettiin valkaistua kemiallista havupuumassaa. Alustavan seulonnan tavoitteena oli kartoittaa sellun kuivatuskoneen kemialliset ja fysikaaliset olosuhteet massatornilta paalipuristimelle asti ja löytää laite tai prosessiosio, joka heikentää sellun lujuusominaisuuksia. Tulokset osoittivat, että vetolujuudet eivät kasvaneet oletetulla tavalla puristinosalla. Seulonta koeajo tehtiin alustavan seulonnan tulosten ja kirjallisuusosion pohjalta. Seulonta tutkimuksen tavoitteena oli löytää päätekijöitä, jotka vaikuttavat sellun vetolujuuteen. Plackett-Burmanin koeajo tehtiin viidelle tekijälle: neliöpainolle, lämpötilalle ja ensimmäisen, toisen ja kolmannen puristimien puristuksille. Tulokset osoittivat, että toisen puristimen paineet ja neliöpaino olivat päätekijät vetolujuuksille. Tulokset antoivat myös viitettä siitä, että korkeammat puristuspaineet voisivat nostaa lujuusominaisuuksia ja johtaa alhaisempaan sarveistumiseen, joka on mahdollistettu alhaisempien lämpötilojen käyttämisellä kuivatusosalla. Optimointi faktorikoe perustui seulonnan tuloksiin ja havaintoihin joita tehtiin seulonnan koeajossa. Optimoinnin tavoitteena oli optimoida ensimmäisen ja toisen puristimen puristuksia. Tulokset osoittivat, että nostetut paineet kasvattivat vetolujuuksia vain niukasti. Vetolujuuksien kasvu ei kuitenkaan ollut riittävän merkittävä selvien johtopäätöksien tekemiseen. Lisää tutkimuksia tarvitaan tutkimaan puristusten vaikutusta vetolujuuteen ja sarveistumiseen puristinosalla.Description
Supervisor
Paltakari, JouniThesis advisor
Antila, HenrikKeywords
pulp drying line, tensile index, press section, hornification, Plackett-Burman design