Reactor techniques in ozone delignification
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2007
Department
Major/Subject
Selluloosatekniikka
Mcode
Puu-23
Degree programme
Language
en
Pages
56
Series
Abstract
Sellun valkaisu ilman klooripohjaisia kemikaaleja (TCF) on ollut mahdollista yli kymmenen vuoden ajan. Otsonin käyttö kloorikaasun ja klooridioksidin sijaan valkaisusekvenssin alkupäässä on ollut yksi tämän tekniikan kulmakivistä. Otsoni on kaasumainen erittäin tehokas hapetin ja sen reaktiot ligniinin kanssa ovat hyvin nopeita. Valitettavasti otsoni reagoi myös sellun hiilihydraattien kanssa ja alentaa massan lujuusominaisuuksia korkeampia annoksia käytettäessä. Otsonin käyttöä sellumassan delignifoinnissa haittaa myös tarvittavan laitteiston monimutkaisuus. Otsonikaasu valmistetaan paikan päällä otsonigeneraattorissa happikaasusta sähköpurkauksen avulla ja syntyvässä kaasuseoksessa otsonin konsentraatio on melko alhainen. Otsonin alhainen konsentraatio aiheuttaa aineensiirrollisia ongelmia ja näiden vuoksi otsonin sekoittaminen keskisakeusmassan joukkoon vaatii erittäin tehokkaan sekoituksen, useimmiten fluidisoivan keskisakeussekoituksen. Fluidisoiva sekoitus aiheuttaa massaan suuria leikkausvoimia ja on osoitettu, että suuret leikkausvoimat aiheuttavat mekaanisia vaurioita massaan. Mekaanisten vaurioiden sekä voimakkaiden hapettavien reaktioiden vuoksi otsonidelignifoidun massan lujuusominaisuudet ovat yleensä huonommat kuin klooripohjaisia kemikaaleja käytettäessä. Otsonidelignifoinnin tekniikassa on paljon kehittämistä. Työn kirjallisuusosassa selvitettiin otsonidelignifoinnin nykyisen laitetekniikan perusperiaatteita ja pohdittiin mahdollisuuksia tekniikan yksinkertaistamiselle. Kirjallisuuden perusteella todettiin, että otsonidelignifiointi on todennäköisesti mahdollista suorittaa miedommalla sekoituksella, jos otsonin aineensiirtoa kaasufaasista sellukuidun seinämässä sijaitsevan ligniinin luokse voidaan parantaa käyttämällä korkeapitoisuuksista otsonia. Kokeellisessa osassa tutkittiin laboratoriossa keskisakeusmassan otsonidelignifiointia. Kokeissa käytettiin korkeapaineista korkeapitoisuuksista otsoni-happiseosta sekä kahta erilaista massan sekoitustekniikkaa. Kokeissa käytetty sellumassa oli havupuumassaa, joka oli tehtaalla keiton jälkeen happidelignifoitu. Käytetyt sekoitusmenetelmät olivat suuren leikkausvoiman sekoitus sekä niin sanottu keski-intensiteetin sekoitus. Keski-intensiteetin sekoitus toteutettiin käyttämällä kaksoiskierukkasekoitinta, jossa ulompi kierukka kuljettaa massaa reaktoriastiassa ylöspäin, josta massa ohjautuu reaktorin kannessa olevien siivekkeiden ohjaamina sisempänä olevalle kierukalle, joka vie massan alaspäin. Delignifloinnin jälkeen massasta määritettiin kappaluku, viskositeetti, vaaleus sekä kuidunvetolujuus. Eri sekoitusmenetelmillä saatuja tuloksia verrattiin keskenään. Tulosten perusteella voitiin todeta, että molempien sekoitustekniikoiden tutkiminen laboratoriossa onnistui ja mitatuissa massaominaisuuksissa ei käytännössä havaittu eroa. Suuren leikkausvoiman sekoitus voidaan korvata keski-intensiteetin sekoituksella käytettäessä esitettyjä reaktio-olosuhteita.Description
Supervisor
Dahl, OlliThesis advisor
Vos, Rolf deTikka, Panu
Keywords
ozone, otsoni, delignification, delignifiointi, medium-consistency, keskisakeus, mixing, sekoitus, medium intensity, keski-intensiteetti