Sekoituksen merkitys kemikaalien syötössä

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Sekoituksen merkitys kemikaalien syötössä"

Esa-Pekka Hakala
6 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Sekoituksen merkitys kemikaalien syötössä Emmi Kallio Jari Käyhkö Mamk/FiberLaboratory FiberTech 216 päivät Rantasalmi

2 Retentio [%] r 3, 4 rpm 3 rpm 2, 1, n. 1/5 Painesihdin leikkausvoimista, Retentioaineiden toimintamekanismeja syöttötapahtuman t [s] kannalta 1. Initial adsorption: Milliseconds 2. Reconformation:Seconds 3. Penetration:Hours retentio [%] 1 9, 1, 8 7 8, 7, 6 6, 5 5, 4 4, 3 2 3, 2, 1 1, Sekoitusnopeuden määritys Sekoitusnopeuden määritys (C-PAM 4 s, Sakeus 1, %), Leikkausvoimat edistävät agglomeroitumista ja agglomeraattien hajoamista t [s] Time [s] 12 rpm 8 rpm 6 rpm 5 rpm 4 rpm Nopea sekoitus ja lyhyt viipymäaika pitäisi parantaa retentiopolymeerin suorituskykyä Lähde: Gupta, B., Scott, W., Tappi Papermakers Conference,1995.

3 Sekoittumisella on vaikutusta retentioaineiden toimintaan Retentioaineen sekoittumisen vaikutus retentioon 8, 7, retentio [%] 6, 5, 4, 3, Kokonaisretentio Tuhkaretentio 2, 1,, lisäys 1% lisäys 8% lisäys 6% lisäys 4% Lisäys 2% REF ilman kemikaaleja Sulpunosuus, johon retentioainetta sekoitettu 5 s ajan

4 Filler Retention, % Filler Retention, % Sekoituksella heti syötön jälkeen on merkittävä parantava vaikutus retentioaineen toimintaan Koepiste Perinteinen GCC C-PAM GCC Yhtäaikainen C-PAM rpm s -25s -4s Yhtäaikainen Perinteinen 3/1/ 1475/2rpm Mixer speed, rpm,1 %,15 %,2 %,25 % Mixer speed, rpm Dispergointiaine/ GCC:n anionisuus %,1 %,15 %,2 %,25 %

5 Variance, grey level2 Sekoituksella on vaikutusta myös paperin ominaisuuksiin Yhtäaikainen annostelu voimistaa täyteaineiden agglomeroitumista Sekoituksen kasvattaminen/parantaminen tasoittaa tilannetta verrattuna perinteiseen annosteluun Pituusalueella 2-1 mm eli kuitujen kokoluokassa ya-annostelulla saavutetaan jopa parempi formaatio kuin perinteisellä, kun sekoitus riittävän voimakas Retentioaineen parempi kontakti täyteaineen kanssa, ya-annostelu ei vaikuta juurikaan kuitujen flokkaantumiseen mm mm Variance, grey level Mixer speed, rpm Mixer speed, rpm Perinteinen Yhtäaikainen

6 Average particle size, [um] Alkusekoituksen vaikutus 2 Chemical feeding Filler + Retention aid added simultaneously Mixing speed to 3 rpm 3 rpm 7 rpm 1 rpm Time, [s] 14 rpm Voimakkaampi sekoitus 2 sekuntia injektion jälkeen

7 Mikä on optimi alkusekoituksen määrä? Retentioaineen annostelun aikainen sekoitus ja annostelun jälkeisen sekoituksen määrä/kesto C-PAM:n annostelu C-PAM:n annostelu

8 Samanlaisia tuloksia saatu tärkkelyksen syötön osalta

9 Hyvä sekoitus parantaa formaatiota 1,9E+6 1,7E+6 1,5E+6 Variance,grey level 2 1,3E+6 1,1E+6 9,E+5 7,E+5 5,E Mixing speed,rpm Pump Before screen After screen

teräs Kaasun syöttö Paine max 1 bar Vaihdettava

10 LABORATORIOREAKTORI Sekoituksen vaikutus - tutkimuslaitteet Tilavuus max 4 dm 3 Ruostumaton teräs Kaasun syöttö Paine max 1 bar Vaihdettava roottori -6 rpm, 1 kw Tiedonkeruu ph, lämpötila ja johtokyk Annostelija

11 Variance Variance Variance Filler Retention, % Filler Retention, % Filler Retention, % Sekoituksen vaikutus tärkkelyksen annostelussa Mixing time,2 s 57 % Rotor speed, rpm Sekoitusajan vaikutus retentioon Optimin löytäminen, liian voimakas sekoitus hajottaa Hyvä sekoittaminen parantaa formaatiota Mixing time,5 s 64 % Rotor speed, rpm Mixing time 1s 56 % Rotor speed, rpm Mixing time,2 s Mixing time,5 s Mixing time 1 s 1,3E+6 1,2E+6 1,1E+6 1,E+6 9,E+5 8,E+5 7,E+5 6,E+5 5,E+5 4,E+5 3,E+5 2,E+5 1,E+5,E ,3E+6 1,2E+6 1,1E+6 1,E+6 9,E+5 8,E+5 7,E+5 6,E+5 5,E+5 4,E+5 3,E+5 2,E+5 1,E+5,E ,3E+6 1,2E+6 1,1E+6 1,E+6 9,E+5 8,E+5 7,E+5 6,E+5 5,E+5 4,E+5 3,E+5 2,E+5 1,E+5,E Rotor speed, rpm Rotor speed, rpm Rotor speed, rpm

12 P/V, W/l Kemikaalien sekoittaminen käytäntö vs. laboratorio Mixing power introduced to chemical, W/l TrumpJet Conventional feeding Fan pump Laboratory reactor 2 RPM,1,2,3,4,5,6,7,8,9 1 Time, s MBF, DDJ - 1 rpm Kemikaalin sekoittuminen eri tilanteissa

13 Transparence, V Koelaitteiden kehitys: Ruiskutustekniikka 7 6,5 6 5,5 5 E V 1 2 mv2 /m 1 2 v2 Diameter,mm 1 2 Amount of holes 1 1 Area, mm2,785 3,14 Volume, mm3 2 2 Duration of the injection,s 1,2,3 Speed, m/s 21,2 21,2 4, Time, s pipettes syringes 1 mm 2 mm

Koelaitteiden kehitys: FLASH SEKOITUSASEMA Flash sekoitusasema: Max. 4 % sakeus. Max. 73 l/s. DN2 tomografia. 11 x TrumpJet- liitintä. Mittaus & säätö: Q, P, T, sähkönjohtavuus, jne.

14 Koelaitteiden kehitys: FLASH SEKOITUSASEMA Flash sekoitusasema: Max. 4 % sakeus. Max. 73 l/s. DN2 tomografia. 11 x TrumpJet- liitintä. Mittaus & säätö: Q, P, T, sähkönjohtavuus, jne. Näytteenotto Kemikaalien syöttö: 2 epäkeskoruuvipumppua Max. 1 l/s ja,3 l/s. Myös viskoottisille kemikaaleille. Injektiofluidille keskipakopumppu 13 l/s. Kaikille pumpuille invertterikäyttö. Kaasun syöttö: CO 2 ym. pullosta, paineilma verkosta. Coriolis- massavirtamittari DN25, max. 26 g/s eli 43 l/s (ilma, 5 bar(a), +1 C). Dekulaattorin kapasiteetti n. 8 l/s.

15 Yhteenveto Tapahtumat ensimmäisten sekunnin murto-osien aikana kemikaalien syötössä paperikoneen märkäosalla vaikuttavat merkittävästi kemikaalien toimintaan. Laboratoriomenetelmät eivät vastaa kemikaalien syöttöä käytännössä. Laboratoriomenetelmien vastaavuutta käytäntöön on mahdollista parantaa: Vastaavuuden saavuttaminen edesauttaisi merkittävästi kemikaalien sekä näiden syöttöjärjestelmien kehittämistä käytännössä. Tämä voisi tuoda myös merkittäviä mahdollisuuksia paperi- ja kartonkituotteiden kehittämiseen.(täyteainepitoisuuden nosto, neliömassojen alentaminen, optisten ominaisuuksien parantaminen jne )

16 Kysymyksiä? Sekoituksen merkitys kemikaalien syötössä Emmi Kallio Jari Käyhkö FiberTech 216 Päivät Rantasalmi

Samankaltaiset tiedostot

Uudet mittausinnovaatiot nopeaan sekoitukseen liittyen

Uudet mittausinnovaatiot nopeaan sekoitukseen liittyen Sami Siikanen FiberTech-seminaari, Savonlinna, 20.9.2018 17.9.2018 VTT beyond the obvious 1 Sisältö 1. Nestesekoitustutkimus Savonlinnan Kuitulaboratoriolla