FI92109B - Process for determining combustion properties of residual liquor formed in the production of cellulose - Google Patents
Process for determining combustion properties of residual liquor formed in the production of cellulose Download PDFInfo
- Publication number
- FI92109B FI92109B FI915436A FI915436A FI92109B FI 92109 B FI92109 B FI 92109B FI 915436 A FI915436 A FI 915436A FI 915436 A FI915436 A FI 915436A FI 92109 B FI92109 B FI 92109B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- combustion
- properties
- measured
- sample
- spectral peaks
- Prior art date
Links
Landscapes
- Paper (AREA)
- Incineration Of Waste (AREA)
Description
9210992109
Menetelmä selluloosan valmistuksessa muodostuvan jätelie-men poltto-ominaisuuksien määrittämiseksiA method for determining the combustion properties of a waste liquor formed in the manufacture of cellulose
Keksinnön kohteena on menetelmä selluloosavalmis-5 tuksessa muodostuvan fysikaalisilta ja kemiallisilta omi naisuuksiltaan vaihtelevan jäteliemen poltto-ominaisuuksien määrittelemiseksi, jossa menetelmässä jäteliemestä määritetään ennen sen syöttämistä soodakattilaan ennaltamää-rätyt poltto-ominaisuuksia kuvaavat arvot jäteliemestä 10 otetusta näytteestä.The invention relates to a method for determining the combustion properties of a waste liquor of varying physical and chemical properties in cellulose production, in which method predetermined values describing the combustion properties of a waste liquor from a sample taken from the waste liquor 10 are determined before it is fed to a recovery boiler.
Selluloosakeitossa puuraaka-ainetta keitetään yleensä voimakkaasti alkaalisessa liuoksessa, jolloin sel-luloosakuituja toisiinsa sitova ligniini erottuu. Keiton aikana muodostunut jäteliemi, jota yleisesti nimitetään 15 mustalipeäksi, käsittää näin ollen ligniiniä, sen hajoamistuotteita sekä myös hiilihydraattiaineksen eli selluloosan ja liemiselluloosien hajoamistuotteita sekä erilaisia uuteaineita. Mustalipeän koostumus vaihtelee varsin suuresti riippuen siitä, minkälaista puuraaka-ainetta on 20 käytetty ja siten sen kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet vaihtelevat suuresti.In cellulose cooking, the wood raw material is generally boiled vigorously in an alkaline solution, whereby the lignin which binds the cellulose fibers together is separated. The effluent formed during cooking, commonly referred to as black liquor, thus comprises lignin, its degradation products as well as the degradation products of the carbohydrate material, i.e. cellulose and broth celluloses, and various extractants. The composition of black liquor varies quite a lot depending on the type of wood raw material used and thus its chemical and physical properties vary greatly.
Mustalipeä sisältää melkoisesti erilaisia ainesosia, jotka ovat taloudellisesti merkittäviä ja joiden talteenotto on kannattavaa. Lisäksi mustalipeä sisältää 25 materiaalia, jota voidaan polttaa ja siten saadaan talteen energiaa, joka muuten jouduttaisiin hankkimaan. Mustalipeä hyödynnetään haihduttamalla siitä ensin pois vettä ja polttamalla se sen jälkeen tyypillisesti 60 - 70 % kuiva-ainepitoisena soodakattilassa. Tällöin mustalipeän sisäl-30 tämät epäorgaaniset suolat saadaan talteen niin, että ne ovat uudelleen käytettävissä keittoliuokseen sopivien käsittelyvaiheiden jälkeen. Koska energian hinta on jatkuvasti noussut, on poltto pyritty toteuttamaan mahdollisimman tehokkaasti. Tällöin tarkoituksena on sekä saada ai-35 kaan mahdollisimman hyvä energian hyötysuhde, mahdollisiin- 92109 2 man tehokas kemikaalien regenerointi ja lisäksi pienet hukkapäästöt. Polton säädön ongelmana on kuitenkin se, että mustalipeän erilaiset ominaisuudet vaikuttavat hyvin suuresti sen palamiseen ja lipeän fysikaalisten ja kemial-5 listen ominaisuuksien vaihtelu aiheuttaa myöskin sen, että lipeän palaminen edellyttää erilaisia olosuhteita ja säätötoimenpiteitä. Samoin kuiva-ainepitoisuuden vaihtelu vaikuttaa suuresti palamisominaisuuksiin. Aikaisemmin tätä ongelmaa on pyritty välttämään sillä, että selluloosan 10 keittoprosessi ja sen seurauksena siten mustalipeän fysikaaliset ja kemikaaliset ominaisuudet on pyritty pitämään mahdollisimman vakiona. Tällöin oli mahdollista suorittaa poltto suhteellisen kiinteillä asetusarvoilla, joihin päädyttiin käytännön koeajojen perusteella. Tämän menettely-15 tavan soveltaminen edellyttää kuitenkin useimmiten vain yhden hakelaadun käyttämistä ja tietynlaisen saman sellu-loosamassalaadun valmistamista, jolloin prosessivaihtelut pysyvät pienenä ja syntyvä mustalipeä suhteellisen tasalaatuisena. Nykyoloissa on kuitenkin varsin tyypillistä, 20 että käytetään erilaisia hakelaatuja tilanteen mukaan, tuotetaan ominaisuuksiltaan erilaisia selluloosamassoja, käytetään suljettua kiertoa jätevesien välttämiseksi jne, jonka seurauksena samassa laitoksessa muodostuvan mustalipeän koostumus vaihtelee niin kemiallisesti kuin fysikaa-25 lisestikin paljon ja joskus jopa varsin nopeastikin.Black liquor contains quite a variety of ingredients that are economically significant and profitable to recover. In addition, the black liquor contains 25 materials that can be burned and thus recover energy that would otherwise have to be obtained. The black liquor is utilized by first evaporating off the water and then burning it, typically at a dry matter content of 60-70% in a recovery boiler. In this case, the inorganic salts contained in the black liquor are recovered so that they can be re-used after the treatment steps suitable for the cooking solution. As the price of energy has been constantly rising, efforts have been made to carry out incineration as efficiently as possible. In this case, the aim is both to achieve the best possible energy efficiency, efficient chemical regeneration and, in addition, low waste emissions. However, the problem with combustion control is that the different properties of black liquor greatly influence its combustion, and the variation in the physical and chemical properties of the liquor also causes different conditions and control measures for the combustion of the lye. Similarly, variation in dry matter content greatly affects combustion properties. In the past, this problem has been avoided by keeping the physical and chemical properties of the cellulose 10, and consequently the physical and chemical properties of the black liquor, as constant as possible. In this case, it was possible to perform the combustion with relatively fixed setpoints, which were decided on the basis of practical test runs. However, the application of this procedure-15 usually requires the use of only one chip grade and the production of a certain type of the same cellulose pulp grade, whereby the process variations remain small and the resulting black liquor is relatively uniform. However, in the current circumstances it is quite typical to use different chip grades depending on the situation, to produce different cellulosic pulps, to use a closed loop to avoid wastewater, etc., as a result of
Mustalipeän poltossa käytetään erilaisia säätöpara-metreja, kuten mustalipeän ominaisuuksia kuvaavia parametreja, prosessin toimintaa kuvaavia parametreja sekä erilaisia tuotanto- ja päästöarvoja. Yleisesti mustalipeän 30 polttokäyttäytymistä on pyritty mittaamaan soveltamalla erilaisia menetelmiä, jotka perustuvat DTA-tekniikalla määriteltäviin lipeiden aktivoitumisenergioihin ja oletettuihin yhteyksiin niiden ja lipeiden poltettavuuden välillä. Saavutetut tulokset tässä suhteessa eivät kuitenkaan 35 ole riittävän hyvät eikä polttoa pystytä tehokkaasti oh- 92109 3 jaamaan näiden perusteella. Lipeän poltettavuutta on myös tutkittu polttamalla lipeäpisaroita laboratoriouunissa ilman läsnäollessa samalla, kun polttotapahtuma on kuvattu videokameralla. Tällä tavalla tutkimalla on todettu, että 5 mustalipeän palaminen soodakattilassa voidaan jakaa neljään erilliseen peräkkäiseen vaiheeseen, jotka kukin ovat selvästi riippuvaisia poltettavan lipeän koostumuksesta. Vaihe yksi on suhteellisen pitkä kuivumisvaihe, jossa pisarasta haihtuu vettä. Tämän jälkeen pisara leimahtaa 10 äkillisesti liekkiin, jolloin niin sanotussa pyrolyysivai-heessa eli toisessa vaiheessa vapautuvat pyrolyysikaasut palavat suhteellisen lyhyen ajan kuluessa. Tässä vaiheessa pisara tavallisesti myös paisuu voimakkaasti. Tämän jälkeen alkuperäiseen pisaraan verrattuna monta kertaa suu-15 remmaksi paisunut huokoinen koksijäännös alkaa palaa pinnaltaan. Tämän kolmannen vaiheen kesto vaihtelee hyvin voimakkaasti erityyppisten lipeiden välillä. Lopuksi neljännessä palamisvaiheessa epäorgaaninen jäännös hapettuu yleisesti tunnettujen reaktioiden mukaisesti. Nämä eri 20 palamisvaiheet ovat sinänsä yleisesti tunnettuja eikä niitä sen yksityiskohtaisemmin tämän vuoksi selvitetä. Lipeän polttamisen kannalta olisi kuitenkin erityisen välttämätöntä tietää syötettävän lipeän ominaisuudet näiden pala-misvaiheiden suhteen, jotta poltto olisi säädettävissä 25 mahdollisimman hyvin. Tätä ei nykyisillä tunnetuilla säätötekniikoilla kuitenkaan ole kyetty toteuttamaan millään tavalla.Various control parameters are used in black liquor combustion, such as parameters describing the properties of black liquor, parameters describing the operation of the process, and various production and emission values. In general, efforts have been made to measure the combustion behavior of black liquor 30 by applying various methods based on the activation energies of the lyes determined by the DTA technique and the hypothesized relationships between them and the combustibility of the lyes. However, the results obtained in this respect are not good enough and the combustion cannot be efficiently controlled on the basis of these. The combustibility of the liquor has also been studied by burning the droplets of lye in a laboratory furnace in the presence of air while the combustion event was recorded with a video camera. Examining in this way, it has been found that the combustion of 5 black liquors in a recovery boiler can be divided into four separate successive stages, each of which is clearly dependent on the composition of the lye to be burned. Step one is a relatively long drying step in which water evaporates from the droplet. The droplet then flashes 10 abruptly in the flame, whereby the pyrolysis gases released in the so-called pyrolysis stage, i.e. the second stage, burn within a relatively short time. At this point, the drop usually also swells strongly. Thereafter, the porous coke residue, which swells many times compared to the original droplet, begins to burn from its surface. The duration of this third stage varies very strongly between different types of lyes. Finally, in the fourth combustion step, the inorganic residue is oxidized according to generally known reactions. These various combustion steps are generally known per se and will therefore not be explained in more detail. However, from the point of view of burning the liquor, it would be particularly necessary to know the properties of the liquor to be fed in relation to these combustion steps, so that the combustion can be adjusted as well as possible. However, this has not been achieved in any way with current known control techniques.
Lipeän palamiseen vaikuttaa muun muassa lipeän pisarakoko, johon vaikuttavat sekä lipeän viskositeetti että 30 pintajännitys. Pisarakoko puolestaan määrittelee lipeän lämpöä vastaanottavan pinnan ja siten kuivumisajan sekä kuivumisvaiheen päättymispaikan lipeän syöttökohdasta tu-lipesään. Kuiva-aineen paisuntaominaisuus vaikuttaa musta-lipeästä syntyneen kuiva-ainepartikkelin lentorataan tuli-35 pesässä ja siten pyrolyysin tapahtumapaikkaan kattilassa 92109 4 sekä koksin jäännöksen palamiseen. Edelleen lipeäpisaroi-den heikko paisuminen näyttää vaikuttavan merkittävästi soodakattilan pohjalla olevan keon korkeuden kasvuun. Lisäksi paisuntaominaisuus kuvaa lipeän palavuusominaisuut-5 ta, koska paisuminen lisää hapen reagoivan pinnan alaa ja siten parantaa palavuutta. Vastaavasti muutos lipeän paisumisessa muuttaa pisaroiden lentorataa soodakattilassa ja saattaa ylenmääräisenä aiheuttaa pisaroiden kulkeutumisen kattilan yläosiin. Runsaasti paisuvan lipeän koksi palaa 10 myös nopeammin kuin vähän paisuneen lipeän koksi, mikä ainakin osittain johtuu suuremmasta reaktiopinta-alasta. Edelleen koksin palamisnopeus on tekijä, joka määrittelee ehkä merkittävimmin mustalipeän palavuutta soodakattilassa.The combustion of the liquor is affected by, among other things, the droplet size of the lye, which is affected by both the viscosity of the lye and the surface tension. The droplet size, in turn, determines the heat-receiving surface of the liquor and thus the drying time and the end point of the drying phase from the liquor inlet to the inlet. The expansion property of the dry matter affects the trajectory of the dry matter particle generated from the black liquor in the fire-35 housing and thus the pyrolysis site in the boiler 92109 4 as well as the combustion of the coke residue. Furthermore, the slight swelling of the lye droplets appears to have a significant effect on the increase in the height of the heap at the bottom of the recovery boiler. In addition, the expansion property describes the flammability properties of the liquor because the expansion increases the area of the reactive surface of the oxygen and thus improves the flammability. Correspondingly, a change in the expansion of the liquor changes the trajectory of the droplets in the recovery boiler and, in excess, may cause the droplets to travel to the tops of the boiler. Coke of high-expansion liquor also burns 10 faster than coke of low-expansion liquor, which is due, at least in part, to a larger reaction area. Furthermore, the burning rate of coke is a factor that perhaps most significantly determines the flammability of black liquor in a recovery boiler.
15 Mustalipeiden kemiallisia ominaisuuksia on määri telty erilaisten kromatografisin analyysimenetelmin, jolloin muun muassa puunjalostukseen liittyvissä, lähinnä selluloosakuidun ja muun selluloosapitoisen materiaalin määrittelyn yhteydessä on ryhdytty soveltamaan infrapunas-20 pektrometria ja erityisesti Fourier-muunnos infrapunas-pektrometria (FTIR), jonka avulla on mahdollista saada sinänsä tunnetulla ns. DRIFT-tekniikalla IR-säteilyä vastaava heijastusspektri. FTIR on analyysimenetelmänä varsin tarkka ja nopea ja huolimatta siitä, että sitä ei voi ai-25 nakaan nykyisellään soveltaa online-mittaukseen, sen vaatima näytteen valmistus on helppo ja nopea tehdä. DE-julkaisusta 35 04 486 on tunnettua mitata selluloosan keiton etenemistä mittaamalla keittoliuosta FTIR-menetelmän mukaisesti. Tämän julkaisun mukainen sovellutus ei kuiten-30 kaan millään tavalla liity mustalipeän poltto-ominaisuuksiin tai niiden määrittelyyn.15 The chemical properties of black liquors have been determined by various chromatographic methods, including the use of infrared-20 spectrometry, in particular Fourier transform infrared spectrometry (FIR), which can be used in wood processing, mainly in the determination of cellulose fiber and other cellulosic material. known as the so-called. With DRIFT technology, a reflection spectrum corresponding to IR radiation. As an analytical method, FTIR is quite accurate and fast, and despite the fact that it is not currently applicable to online measurement, the sample preparation it requires is easy and quick to do. It is known from DE 35 04 486 to measure the progress of cellulose cooking by measuring the cooking solution according to the FTIR method. However, the application of this publication is in no way related to the combustion properties of black liquor or their definition.
Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä selluloosan valmistuksessa syntyneen jäteliemen poltto-ominaisuuksien määrittelemiseksi mahdollisimman 35 helposti ja yksinkertaisesti mittaamalla. Keksinnön mukai- 92109 5 selle menetelmälle on ominaista, että näytteestä mitataan infrapunaspektri, että infrapunaspektrin eri taajuuksilla ilmenevistä spektripiikeistä valitaan kaksi spektripiikkiä kutakin määritettävää poltto-ominaisuutta varten, että 5 kunkin poltto-ominaisuuden määrittelemiseksi lasketaan valittujen spektripiikkien intensiteettien suhde.The object of the present invention is to provide a method for determining the combustion properties of waste liquor generated in the production of cellulose by measuring it as easily and simply as possible. The method according to the invention is characterized in that the infrared spectrum is measured from a sample, that two spectral peaks are selected from the spectral peaks occurring at different frequencies of the infrared spectrum for each burning characteristic to be determined, that the intensities of the selected spectral peaks are calculated to determine each burning characteristic.
yllättäen on havaittu, että FTIR-tekniikalla suoritetussa mittauksissa tiettyjen infrapunaspektrin spektri-piikkien intensiteettien keskinäisen suhteen ja mustali-10 peän tiettyjen poltto-ominaisuuksien välillä on löydettävissä aritmeettisesti esitettävissä olevat olennaisesti lineaariset riippuvuudet. Keksinnön olennaisena ajatuksena on, että kattilaan syötettävä mustalipeä mitataan IR- tai FTIR-tekniikalla ja sen tietyt poltto-ominaisuudet määri-15 tellään ennalta valittujen infrapunaspektrin taajuuspiik- kien intensiteettisuhteiden avulla, jolloin kattilan poltto-olosuhteita voidaan säätää näiden mittaamalla määritettyjen parametrien mukaan. Keksinnön edulliselle sovellu-tusmuodolle olennaista on, että mustalipeästä otettu näyte 20 mitataan FTIR-menetelmällä ja tiettyjen ennaltamäärättyjen piikkien intensiteettien suhteen perusteella määritellään suhteellinen kuivumis-, pyrolyysi- ja koksinpalamisaika sekä ominaispaisunta, jolloin lipeän polttoa soodakattilassa voidaan säätää näiden poltto-ominaisuuksia ilmaise-25 vien tunnuslukuarvojen mukaan.surprisingly, it has been found that measurements performed by the FTIR technique show arithmetically substantially linear relationships between the relationship between the intensities of certain spectral peaks in the infrared spectrum and certain combustion properties of the black-10 head. The essential idea of the invention is that the black liquor fed to the boiler is measured by IR or FTIR technology and its certain combustion properties are determined by means of preselected intensity ratios of the frequency peaks of the infrared spectrum, whereby the boiler combustion conditions can be adjusted according to these measurement parameters. It is essential for a preferred embodiment of the invention that the sample 20 taken from the black liquor is measured by the FTIR method and the relative drying time, pyrolysis and coke burning as well as the specific expansion are determined on the basis of certain predetermined peak intensities, so that the combustion properties of the liquor can be adjusted. according to key figures.
Keksintöä selostetaan lähemmin oheisissa esimerkeissä ja niihin liittyvissä piirustuksissa, jolloin kuviossa 1 on esitetty mäntysulfaattimustalipeän kuiva-aineen suhteellinen koostumus keittoajän funktiona, 30 kuviossa 2 on esitetty spektripiikkien I145i ja I1505 intensiteettien suhde suhteellisen kuivumisajan funktiona mäntysulfaattimustalipeälle, kuviossa 3 on esitetty spektripiikkien Il456 ja I1505 intensiteettien suhde suhteellisen pyrolyysiajan funktiona 35 mäntysulfaattimustalipeälle, 92109 6 kuviossa 4 on esitetty spektripiikkien I1595 ja I17J5 intensiteettien suhde koksin suhteellisen palamisajan funktiona mäntysulfaattimustalipeälle, kuviossa 5 on esitetty spektripiikkien I14S6/I1505 in-5 tensiteettien suhde suhteellisen ominaispaisunnan funktiona mäntysulfaattimustalipeälle, kuviossa 6 on esitetty koivusulfaattimustalipeän kuiva-aineen suhteellinen koostumus keittoajan funktiona, kuviossa 7 on esitetty spektripiikkien I1350 ja I1U7 10 intensiteettien suhde kuivumisajan funktiona koivusulfaattimustalipeälle, kuviossa 8 on esitetty spektripiikkien I1350 ja IU17 intensiteettien suhde suhteellisen pyrolyysiajän funktiona koivusulfaattimustalipeälle ja 15 kuviossa 9 on esitetty spektripiikkien I1350 ja I1S50 intensiteettien suhde ominaispaisunnan funktiona koivusulfaattimustalipeälle .The invention is described in more detail in the accompanying examples and the accompanying drawings, in which Figure 1 shows the relative composition of pine sulphate black liquor dry matter as a function of cooking time, Figure 2 shows the ratio of intensities as a function of the relative pyrolysis 35 mäntysulfaattimustalipeälle, 92109 6 in Figure 4 is shown the spectral I1595 and I17J5 a function of the intensity ratio of coke relatively burning time mäntysulfaattimustalipeälle, shown in Figure 5 the spectral I14S6 / I1505 in-5 ratio of intensity as a function of the relative ominaispaisunnan mäntysulfaattimustalipeälle, shown in Figure 6 koivusulfaattimustalipeän dry matter relative composition as a function of cooking time, Figure 7 shows the ratio of the intensities of the spectral peaks I1350 and I1U7 10 as a function of spawning time for birch sulphate black liquor, Fig. 8 shows the ratio of the intensities of the spectral peaks I1350 and IU17 as a function of relative pyrolysis time for birch sulphate black liquor and Fig. 9 shows the ratio of the intensities of the spectral peaks I1350 and I1S50 to
Seuraavissa esimerkeissä on yksityiskohtaisemmin selostettu, miten tiettyjen FTIR-spektrin piikkien inten-20 siteettien suhde ja mäntysulfaattimustalipeän ja vastaavasti koivusulfaattimustalipeän palamisominaisuudet korreloivat keskenään. Vaikka tässä yhteydessä onkin käsitelty pelkästään mäntysulfaattimustalipeää ja koivusulfaattimus-talipeää, on itsestään selvää, että vastaavalla tavalla 25 menetelmää on sovellettavissa muihin selluloosankeitto-prosesseihin ja niistä saataviin jäteliemiin. On myöskin alan ammattimiehelle selvää jäljempänä esitettyjen esimerkkien perusteella, kuinka näiden lipeiden ominaisuuksia vastaavat intensiteettipiikit määritellään ja valitaan 30 keksinnön soveltamiseksi. Esimerkeissä on valmistettu kemialliselta koostumukseltaan ja fysikaalisilta ominaisuuksiltaan vaihtelevia mustalipeitä ottamalla sopivin välein näytteitä lipeästä mänty- ja koivusulfaattikeiton aikana. Näytteet on tämän jälkeen analysoitu FTIR-tekniikalla ja 35 niiden poltto-ominaisuudet on kussakin tapauksessa määri- i 92109 7 telty erikseen polttamalla ne laboratorio-olosuhteissa tunnetulla tavalla.The following examples describe in more detail how the ratio of the intensities of certain peaks in the FTIR spectrum and the combustion properties of pine sulphate black liquor and birch sulphate black liquor, respectively, correlate. Although only pine sulphate black liquor and birch sulphate tallow liquor have been discussed in this context, it is self-evident that in a similar way 25 methods are applicable to other cellulose cooking processes and waste liquors derived therefrom. It will also be apparent to those skilled in the art from the examples below how intensity peaks corresponding to the properties of these lipids are defined and selected for the application of the invention. In the examples, black liquors of varying chemical composition and physical properties have been prepared by sampling the liquor at appropriate intervals during pine and birch sulphate cooking. The samples have then been analyzed by FTIR and their combustion properties have been determined in each case separately by incineration under laboratory conditions in a known manner.
Esimerkki 1Example 1
Teollisesta mäntyhakkeesta fPinus svlvestris) seulottiin tankoseuloilla 2-4 mm jae. Hakkeita keitettiin 8-paikkai-5 sessa (8 x 225 mL) öljyhaudekeittimessä ja mustalipeänäyt-teitä otettiin keiton aikana keittoajän vaihdellessa 75 minuutista 250 minuuttiin.From industrial pine chips (fPinus svlvestris), 2-4 mm fractions were screened with rod screens. The chips were boiled in an 8-position (8 x 225 mL) oil bath digester and black liquor samples were taken during cooking with cooking times ranging from 75 minutes to 250 minutes.
Keitto-olosuhteet olivat seuraavat: 10 aktiivialkali 22 % puusta (NaOH:nä) sulfiditeetti 30 % neste/puu-suhde 4 L/kg lämpötilan nostoaika 90 minCooking conditions were as follows: 10 active alkali 22% wood (as NaOH) sulphidity 30% liquid / wood ratio 4 L / kg temperature rise time 90 min
15 maksimilämpötila 175 °C15 maximum temperature 175 ° C
Kussakin koepisteessä autoklaavi poistettiin öljy-hauteesta tietyn keittoajan jälkeen ja jäähdytettiin vesi-hauteessa. Mustalipeä erotettiin suodattamalla massasta, 20 joka pestiin ja kuivatettiin vakiopainoon.At each test point, the autoclave was removed from the oil bath after a certain cooking time and cooled in a water bath. The black liquor was separated by filtration from a mass which was washed and dried to constant weight.
Ennen keittoa hakkeista määritettiin kuiva-aine, uuteainepitoisuus (asetoni- ja dikloorimetaaniuutto; 8 ja 8 tuntia) ja ligniinipitoisuus. Keitetyistä hakkeista tai massoista määritettiin kuiva-aine kokonaissaannon laskemi-25 seksi ja klooriluku. Ligniinipitoisuuden määrittämiseksi klooriluku kerrottiin klooriluvun suuruudesta riippuen luvulla 0,82 - 0,90. Mustalipeän sisältämät hydroksimono-ja dikarboksyylihapot analysoitiin kaasukromatografisesti trimetyylijohdannaisinaan. Näytteiden muurahais- ja etik-30 kahappopitoisuudet määritettiin vastaavasti valmistamalla kyseisistä hapoista bentsyyliesterit. Lisäksi analysoitiin mustalipeän tiheys ja kuiva-aine. Keitossa oletettiin 90 % uuteaineista poistuvan keittoliuoksen jo keitoksesta läm- 921 09 8 pötilan nosto-vaiheen aikana. Mustalipeän kuiva-aineen koostumus on esitetty kuvassa 1.Prior to cooking, the dry matter, extractant content (acetone and dichloromethane extraction; 8 and 8 hours) and lignin content were determined from the chips. From the cooked chips or pulps, the calculation of the total dry matter yield and the chlorine number were determined. To determine the lignin content, the chlorine number was multiplied by 0.82 to 0.90, depending on the magnitude of the chlorine number. The hydroxymono and dicarboxylic acids in the black liquor were analyzed by gas chromatography as their trimethyl derivatives. The formic and acetic acid contents of the samples were determined by preparing benzyl esters from these acids, respectively. In addition, the density and dry matter of black liquor were analyzed. In the soup, it was assumed that 90% of the extractants would escape from the cooking solution already during the heating process. The dry matter composition of black liquor is shown in Figure 1.
Mustalipeänäytteiden polttokokeet tehtiin tunnetun tekniikan mukaisesti. Kussakin tapauksessa määritettiin 5 800°C:ssa kuivumis-, pyrolyysi- ja koksinpalamisaika sekä suhteellinen paisunta.Combustion tests of black liquor samples were performed according to the prior art. In each case, at 5,800 ° C, the drying, pyrolysis and coke combustion times as well as the relative expansion were determined.
Mustalipeänäytteiden FTIR-analyysia varten kalium-bromidijauheen pinnalle annosteltiin pisara tutkittavaa lipeää ja seosta ravisteltiin kolme minuuttia vibraatio-10 kuulamyllyssä, minkä jälkeen näyte tasoitettiin ns. mikro-kuppiin (halkaisija 3 mm ja syvyys 2 mm). Mittaukset tehtiin aaltolukualueella 4000 - 400 1/cm DRIFT-tekniikan avulla ja saaduista transmittanssispektreistä laskettiin Kubelka-Munk-muunnokset.For FTIR analysis of black liquor samples, a drop of test liquor was added to the surface of potassium bromide powder and the mixture was shaken for three minutes in a vibrating-10 ball mill, after which the sample was smoothed. in a micro-cup (diameter 3 mm and depth 2 mm). Measurements were made in the wavelength range of 4000 to 400 1 / cm using DRIFT technique, and Kubelka-Munk transforms were calculated from the obtained transmittance spectra.
15 Edellä esitetyt analyysit ja määritykset sekä mit- tauspiikkien intensiteetin laskeminen ovat sinänsä alan ammattimiehelle täysin tunnettuja ja itsestään selviä eikä niitä sen vuoksi tämän tarkemmin tässä selitetä.The above analyzes and assays, as well as the calculation of the intensity of the measurement peaks, are in themselves fully known and self-evident to a person skilled in the art and will therefore not be explained in more detail here.
Kuvassa 2 on esitetty suhde I1456/I1505 suhteellisen 20 kuivumisajan funktiona, kuvassa 3 suhde Ι145β/Ι1505 suhteellisen pyrolyysiajan, kuvassa 4 suhde I1595/I1735 suhteellisen koksinpalamisajan ja kuvassa 5 suhde I1456/I1505 ominais-paisunnan funktiona. Merkintä In tarkoittaa taajuudella xx mitatun spektripiikin intensiteettiä eli piikin pinta-alaa 25 ja vastaavasti Ιβ/Ι„ kertoo taajuuksilla xx ja vastaavasti yy saatujen spektripiikkien pinta-alojen suhdetta. Kuten kuvista ilmenee, jokaisessa tapauksessa on selvä korrelaatio ja saatua informaatiota on helppo hyödyntää soodakattilassa tapahtuvan lipeäpolton ennakoimisessa. Muita män-30 tysulfaattimustalipeän poltto-ominaisuuksien määrittelyssä kysymykseen tulevia FTIR-piikkien intensiteettisuhteita ovat mm. Ι145β/Ι14ί1* ^1650^1735' ^1595/^1505 ia ^leso/^isos· 92109 9Figure 2 shows the ratio I1456 / I1505 as a function of relative drying time, Figure 3 the ratio Ι145β / Ι1505 as a function of relative pyrolysis time, Figure 4 the ratio I1595 / I1735 as a function of relative coke burn time and Figure 5 the ratio I1456 / I1505 as a function of specific expansion. The notation In denotes the intensity of the spectral peak measured at frequency xx, i.e. the area of the peak 25 and Ιβ / Ι „, respectively, denotes the ratio of the areas of the spectral peaks obtained at frequencies xx and yy, respectively. As can be seen from the figures, there is a clear correlation in each case and the information obtained is easy to utilize in predicting lye combustion in a recovery boiler. Other intensity ratios of the FTIR peaks that are relevant in determining the combustion properties of pine-30 thysulfate black liquor are e.g. Ι145β / Ι14ί1 * ^ 1650 ^ 1735 '^ 1595 / ^ 1505 ia ^ leso / ^ isos · 92109 9
Esimerkki 2Example 2
Teollista koivuhaketta keitettiin esimerkin 1 mukaisesti, jolloin keitto-olosuhteet olivat seuraavat: 5 aktiivialkali 20 % puusta (NaOH:nä) sulfiditeetti 30 % neste/puu-suhde 4 L/kg lämpötilan nostoaika 90 minIndustrial birch chips were boiled according to Example 1, the cooking conditions being as follows: 5 active alkali 20% wood (as NaOH) sulphidity 30% liquid / wood ratio 4 L / kg temperature rise time 90 min
maksimilämpötila 165 °Cmaximum temperature 165 ° C
10 Näytteitä otettiin kuvan 6 esittämin väliajoin ja ne sekä hake- ja massanäytteet analysoitiin esimerkin 1 mukaisesti. Samoin mustalipeänäytteiden polttokokeet ja FTIR-analyysit tehtiin esimerkin 1 mukaisesti.Samples were taken at the intervals shown in Figure 6 and analyzed as well as chip and pulp samples according to Example 1. Similarly, combustion tests and FTIR analyzes of black liquor samples were performed according to Example 1.
15 Mustalipeän kuiva-aineen koostumus on tässä tapauk sessa esitetty kuvassa 6.15 The dry matter composition of black liquor in this case is shown in Figure 6.
Kuvassa 7 on esitetty suhde Il350/I1117 suhteellisen kuivumisajan funktiona, kuvassa 8 suhde Il350/I1117 suhteellisen pyrolyysiajan ja kuvassa 9 suhde I1350/I1650 ominais-20 paisunnan funktiona. Kuten kuvista ilmenee myös tässä tapauksessa on selvä korrelaatio FTIR-spektritiedon ja lipeän poltto-ominaisuuksien välillä ja saatua informaatiota on helppo hyödyntää soodakattilassa tapahtuvan lipeäpolton ennakoimisessa. Muita koivusulfaattimustalipeän poltto-25 ominaisuuksien määrittelyssä kysymykseen tulevia FTIR-piikkien intensiteettisuhteita ovat mm. I1350/Il461, ^1231^1117 ja ^1231^^1650 *Figure 7 shows the ratio Il350 / I1117 as a function of relative drying time, Figure 8 the ratio Il350 / I1117 as a function of relative pyrolysis time and Figure 9 the ratio I1350 / I1150 as a function of specific expansion. As can be seen from the figures, in this case too there is a clear correlation between the FTIR spectral information and the combustion properties of the liquor, and the obtained information is easy to utilize in predicting the lye combustion in the recovery boiler. Other intensity ratios of FTIR peaks that can be considered in determining the combustion-25 properties of birch sulphate black liquor are e.g. I1350 / Il461, ^ 1231 ^ 1117 and ^ 1231 ^ ^ 1650 *
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI915436A FI92109C (en) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | Method for determining the combustion properties of residual liquor formed in the production of cellulose |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI915436 | 1991-11-18 | ||
| FI915436A FI92109C (en) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | Method for determining the combustion properties of residual liquor formed in the production of cellulose |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI915436A0 FI915436A0 (en) | 1991-11-18 |
| FI915436A FI915436A (en) | 1993-05-19 |
| FI92109B true FI92109B (en) | 1994-06-15 |
| FI92109C FI92109C (en) | 1994-09-26 |
Family
ID=8533520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI915436A FI92109C (en) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | Method for determining the combustion properties of residual liquor formed in the production of cellulose |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FI (1) | FI92109C (en) |
-
1991
- 1991-11-18 FI FI915436A patent/FI92109C/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI915436A0 (en) | 1991-11-18 |
| FI92109C (en) | 1994-09-26 |
| FI915436A (en) | 1993-05-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5616214A (en) | Determination of sodium sulfide and sulfidity in green liquors and smelt solutions | |
| Degano et al. | Trends in high performance liquid chromatography for cultural heritage | |
| CA2138048C (en) | Determination and control of effective alkali in kraft liquors by ir spectroscopy | |
| Kelley et al. | Rapid analysis of the chemical composition of agricultural fibers using near infrared spectroscopy and pyrolysis molecular beam mass spectrometry | |
| Adams | Analysis of printing and writing papers by using direct analysis in real time mass spectrometry | |
| Li et al. | An improved methodology for the quantification of uronic acid units in xylans and other polysaccharides | |
| Reza et al. | Hydrothermal carbonization (HTC): Near infrared spectroscopy and partial least-squares regression for determination of selective components in HTC solid and liquid products derived from maize silage | |
| US5486915A (en) | On-line measurement of lignin in wood pulp by color shift of fluorescence | |
| Agblevor et al. | Analysis of biomass sugars using a novel HPLC method | |
| FI92109B (en) | Process for determining combustion properties of residual liquor formed in the production of cellulose | |
| EP1240511B1 (en) | Determination of kappa number in chemical pulps by raman spectrometry | |
| Ullah et al. | A comparable study on the hot-water treatment of wheat straw and okra stalk prior to delignification | |
| Yoon et al. | In-digester reduction of organic sulfur compounds in kraft pulping | |
| Strlič et al. | Evaluating and enhancing paper stability-Needs and recent trends | |
| Reina et al. | The relationship between Eucalyptus grandis lignin structure and kraft pulping parameters | |
| Battistel et al. | Evaluation of the volatile organic compound emissions in modern and naturally aged Japanese paper | |
| Koch et al. | Topochemical investigations on delignification of Picea abies [L.] Karst. during alkaline sulfite (ASA) and bisulfite pulping by scanning UV microspectrophotometry | |
| Fullerton et al. | Lignin analysis by pyrolysis-GC-MS | |
| Leclerc | Fourier Transform Infrared spectroscopy in the pulp and paper industry | |
| Antczak et al. | Determination of the structural substances content in the field maple wood (Acer campestre L.)-comparsion of the classical methods with instrumental | |
| FI94446B (en) | Method for determining combustion characteristics of spent liquor formed in the manufacture of cellulose | |
| Ehrman | Methods for the chemical analysis of biomass process streams | |
| Zhu et al. | Quantification and reduction of organic sulfur compound formation in a commercial wood pulping process | |
| CN108051389B (en) | Method for quantitatively determining content of lignin in wood fiber without separation | |
| Wulfhorst et al. | Compositional analysis of pretreated (beech) wood using differential scanning calorimetry and multivariate data analysis |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Owner name: TAMPELLA POWER OY |
|
| BB | Publication of examined application | ||
| MM | Patent lapsed |