Effect of autohydrolysis on the kinetics of alkaline cooking

No Thumbnail Available

URL

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

Authors

Date

2010

Department

Puunjalostustekniikan laitos

Major/Subject

Selluloosatekniikka

Mcode

Puu-23

Degree programme

Language

en

Pages

vi + 98 + [18]

Series

Abstract

In this thesis the delignification kinetics of autohydrolysed birch (Betula pendula) is investigated applying mild autohydrolysis intensity, P-factor 200, suitable for paper pup production. The purpose of autohydrolysis is to selectively extract carbohydrates for further conversion to value-added products. It has been observed that the delignification rate during Kraft pulping increases after autohydrolysis of wood. This study comprises a comparative evaluation of the kinetics of conventional Kraft and autohydrolysis-Kraft cooking. In the literature survey, the effect of autohydrolysis on the wood structure and chemistry is reviewed. The factors affecting the autohydrolysis efficiency and the effects of autohydrolysis on the subsequent alkaline cooking is discussed. The factors affecting on alkaline cooking kinetics of wood meal are comprehensively studied and the kinetic models of alkaline cooking are reviewed. In the experimental part the cooking kinetics of autohydrolysed and untreated birch meal are compared in four temperature levels (130, 140, 155 and 170°C) to achieve a sufficient data matrix. A kinetic model was constructed to describe the delignification of untreated and autohydrolysed birch. The proposed model successfully described delignification kinetics in bulk and the residual phase. The applied mild autohydrolysis doubled the bulk delignification rate of both Klason and acid soluble lignin and slightly reduced the residual delignification rate of both lignin species. The 11 percent yield loss of the applied autohydrolysis could not be compensated in the subsequent alkaline cook. The temperature of alkaline cook had a minor influence on the carbohydrate yield of the autohydrolysed birch. From the observed results, it could be concluded that the pre-autohydrolysis is more suitable for the production of dissolving pulp than paper grade pulp.

Diplomityössä tutkittiin lievästi, P-tekijä 200, autohydrolysoidun koivun (Betula pendula), delignifiointumiskinetiikkaa paperin valmistukseen sopivan sellun valmistamiseksi. Autohydrolyysin tarkoituksena on selektiivisesti uuttaa hiilihydraatteja puusta, jotta niistä voitaisiin valmistaa lisäarvoa tuottavia tuotteita. Autohydrolyysin on havaittu nostavan sulfaattikeiton delignifiointumisnopeutta. Tässä työssä vertailtiin perinteisen sulfaattikeiton ja autohydrolysoidun sulfaattikeiton kinetiikkaa. Kirjallisuusosassa arvioidaan autohydrolyysin vaikutusta puun rakenteeseen ja kemiaan. Autohydrolyysin tehokkuuteen vaikuttavia tekijöitä ja autohydrolyysin vaikutusta alkali keittoon tarkastellaan. Puujauhon sulfaattikeittoon vaikuttavia tekijöitä tarkastellaan kokonaisvaltaisesti ja alkalisen keiton kineettisiä malleja arvioidaan Kokeellisessa osassa tutkittiin autohydrolysoidun ja käsittelemättömän koivujen jauhon keiton kinetiikkaa. Kokeita tehtiin neljässä keittolämpötilassa (130, 140, 155 ja 170 °C) jotta saavutettiin riittävä tilastotietomatriisi. Autohydrolysoidun ja käsittelemättömän koivun delignifioitumista ennustettiin kineettisellä mallilla. Rakennetun mallin havaittiin kuvaavan delignifioitumisnopeuksia onnistuneesti bulkki- ja jäännösvaiheessa. Käytetty mieto autohydrolyysi kaksinkertaisti ligniinin delignifiointinopeuden buIkkivaiheessa ja pienensi nopeutta jäännös vaiheessa. Tämä havaittiin sekä Klason että happoliukoisella ligniinillä. Autohydrolyysin 11 prosentin saanto häviötä ei pystytty kompensoimaan alkalikeiton aikana. Lämpötilalla oli vähäisempi vaikutus hiilihydraattisaantoon autohydrolysoidulla koivulla. Tästä työstä saatujen tulosten perusteella voidaan sanoa, että autohydrolyysi esikäsittely sopisi paremmin liukosellun kuin paperimassan valmistamiseen.

Description

Supervisor

Sixta, Herbert

Thesis advisor

Tamminen, Tarja

Keywords

Betula pendula, autohydrolyysi, autohydrolysis, sulfaattikeitto, kraft delignification, esihydrolyysi, pre-hydrolysis, reaktiokinetiikka, reaction kinetics, kineettinen malli, kinetic model, lehtipuu, hardwood, puujauho, wood

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020122357542

Collections

[dipl] Kemian tekniikan korkeakoulu / CHEM