Suovan kaasutus meesauunin polttoaineeksi

Translated title of the contribution: Gasification of tall oil soap for lime kiln fuel

Kari Saviharju, Paterson McKeough, Minna Pyykkönen, Anja Oasmaa

Research output: Book/ReportReportProfessional

Abstract

Nykyaikaiseen sellutehtaaseen tuodaan energiaa kuitutuotantoon kelpaamattomana puuna jopa 30 % yli tarpeen. Meesauuniin tuotava ostopolttoaine vielä lisää yliomavaraisuutta 5 10 %:lla. Puun uuteaineista syntyvän raakasuovan palstoitus taas huonontaa tehtaan rikkitasetta 1 3 kilolla rikkidioksidia sellutonnia kohti. Raakasuovan pyrolyysi tai kaasutus helpottaa molempien ongelmien ratkaisua. Tutkimuksessa selvitettiin raakasuovan kaasutettavuutta laboratoriokokein ja 200 kW:n koekaasuttimella. Taloudellisuustarkasteluja tai selvitystä siitä, kuinka paljon natriumia meesauuni sietää, ei tehty. Laboratoriokokeissa suopaa pyrolysoitiin verkkopyrolysaattorissa ja termovaa'assa lämmitysnopeuksilla 600 K/s ja 10 K/min. Maksimilämpötila oli 675 oC. Suovan haihtuvien aineiden määrä oli tässä lämpötilassa korkea, noin 77 %, koksia muodostui 7 % ja suoloja 16 %. Natrium jäi hiiltojäännökseen kokonaisuudessaan, pääasiassa karbonaattina. Rikistä suuri osa poistui haihtuvien aineiden mukana. Hiiltojäännöksessä rikki oli Na2SO4:na. Suovan vesihöyrykaasutuksessa termovaa'assa hiiltojäännöksen koksin kaasutusreaktiivisuus oli sama kuin vastaavan lipeän koksilla. Myös koksin määrä viittaa siihen, että raakasuovan hiiltojäännöksen koksi oli lähtöisin mustalipeästä, jota raakasuovassa oli noin 20 %. Raakasuovan käsittelykokeissa mitattiin suovan viskositeettia tavoitteena selvittää mahdollisuudet sen alentamiseen. Suovan lämpökäsittely paineessa ei vaikuttanut viskositeettiin. Suovan korkea viskositeetti rajaa painehajotuksen pois mahdollisena sumutusmuotona. Suovan kaasutuskokeet (200 kW:n koelaite) tehtiin Metsä Sellu Oy:n sekasuovalla siten, että tuotekaasun ulostulolämpötila oli 680 690 oC. Matalan toimintalämpötilan takia jäännöskoksi ei ehtinyt kaasuuntua reaktorissa. Kaasutuksen ilmakerroin oli 35 40 % stoikiometrisestä arvosta ja kaasujen viipymäaika lämpöeristetyssä kaasuttimessa noin 2,5 s. Kaasutin toimi muuten stabiilisti, mutta osoitti likaantumistaipumusta kaasuttimen sisäisen virtausjakauman takia, johon vaikutti suovan vaikea sumutettavuus. Tuotekaasun lämpöarvo kaasun tuntuva entalpia mukaan lukien oli 5,8 MJ/m3n, jolla saavutetaan meesauunin tarvitsema 1 750 oC:n adiabaattinen palamislämpötila. Kaasulle oli tyypillistä korkea tervapitoisuus, noin 20 g/m3n, asetyleenin runsaus sekä rikkivedyn puuttuminen tuotekaasusta. Natriumin erotusaste oli lähtötasosta yli 80 %, läpäisyn syynä oli pienhiukkasten läpimeno erotussyklonista. Tutkimuskokemusten perusteella tärkeimmät tekniset jatkotutkimusaiheet ovat suovan sumutus, meesauunin natriumin sieto sekä kaasutuksen talous.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages35
ISBN (Print)951-38-4458-7
Publication statusPublished - 1993
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

NameVTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes
PublisherVTT
No.1524
ISSN (Print)1235-0605
ISSN (Electronic)1455-0865

Fingerprint

Soaps
tall oil
lime

Keywords

  • paper industry
  • tall oil
  • soap
  • gasification
  • gaseous fuels
  • lime kilns
  • properties
  • pyrolysis
  • processing

Cite this

Saviharju, K., McKeough, P., Pyykkönen, M., & Oasmaa, A. (1993). Suovan kaasutus meesauunin polttoaineeksi. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, No. 1524
Saviharju, Kari ; McKeough, Paterson ; Pyykkönen, Minna ; Oasmaa, Anja. / Suovan kaasutus meesauunin polttoaineeksi. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1993. 35 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1524).
@book{7bd2d9aacde64a5199b417dcf81bae04,
title = "Suovan kaasutus meesauunin polttoaineeksi",
abstract = "Nykyaikaiseen sellutehtaaseen tuodaan energiaa kuitutuotantoon kelpaamattomana puuna jopa 30 {\%} yli tarpeen. Meesauuniin tuotava ostopolttoaine viel{\"a} lis{\"a}{\"a} yliomavaraisuutta 5 10 {\%}:lla. Puun uuteaineista syntyv{\"a}n raakasuovan palstoitus taas huonontaa tehtaan rikkitasetta 1 3 kilolla rikkidioksidia sellutonnia kohti. Raakasuovan pyrolyysi tai kaasutus helpottaa molempien ongelmien ratkaisua. Tutkimuksessa selvitettiin raakasuovan kaasutettavuutta laboratoriokokein ja 200 kW:n koekaasuttimella. Taloudellisuustarkasteluja tai selvityst{\"a} siit{\"a}, kuinka paljon natriumia meesauuni siet{\"a}{\"a}, ei tehty. Laboratoriokokeissa suopaa pyrolysoitiin verkkopyrolysaattorissa ja termovaa'assa l{\"a}mmitysnopeuksilla 600 K/s ja 10 K/min. Maksimil{\"a}mp{\"o}tila oli 675 oC. Suovan haihtuvien aineiden m{\"a}{\"a}r{\"a} oli t{\"a}ss{\"a} l{\"a}mp{\"o}tilassa korkea, noin 77 {\%}, koksia muodostui 7 {\%} ja suoloja 16 {\%}. Natrium j{\"a}i hiiltoj{\"a}{\"a}nn{\"o}kseen kokonaisuudessaan, p{\"a}{\"a}asiassa karbonaattina. Rikist{\"a} suuri osa poistui haihtuvien aineiden mukana. Hiiltoj{\"a}{\"a}nn{\"o}ksess{\"a} rikki oli Na2SO4:na. Suovan vesih{\"o}yrykaasutuksessa termovaa'assa hiiltoj{\"a}{\"a}nn{\"o}ksen koksin kaasutusreaktiivisuus oli sama kuin vastaavan lipe{\"a}n koksilla. My{\"o}s koksin m{\"a}{\"a}r{\"a} viittaa siihen, ett{\"a} raakasuovan hiiltoj{\"a}{\"a}nn{\"o}ksen koksi oli l{\"a}ht{\"o}isin mustalipe{\"a}st{\"a}, jota raakasuovassa oli noin 20 {\%}. Raakasuovan k{\"a}sittelykokeissa mitattiin suovan viskositeettia tavoitteena selvitt{\"a}{\"a} mahdollisuudet sen alentamiseen. Suovan l{\"a}mp{\"o}k{\"a}sittely paineessa ei vaikuttanut viskositeettiin. Suovan korkea viskositeetti rajaa painehajotuksen pois mahdollisena sumutusmuotona. Suovan kaasutuskokeet (200 kW:n koelaite) tehtiin Mets{\"a} Sellu Oy:n sekasuovalla siten, ett{\"a} tuotekaasun ulostulol{\"a}mp{\"o}tila oli 680 690 oC. Matalan toimintal{\"a}mp{\"o}tilan takia j{\"a}{\"a}nn{\"o}skoksi ei ehtinyt kaasuuntua reaktorissa. Kaasutuksen ilmakerroin oli 35 40 {\%} stoikiometrisest{\"a} arvosta ja kaasujen viipym{\"a}aika l{\"a}mp{\"o}eristetyss{\"a} kaasuttimessa noin 2,5 s. Kaasutin toimi muuten stabiilisti, mutta osoitti likaantumistaipumusta kaasuttimen sis{\"a}isen virtausjakauman takia, johon vaikutti suovan vaikea sumutettavuus. Tuotekaasun l{\"a}mp{\"o}arvo kaasun tuntuva entalpia mukaan lukien oli 5,8 MJ/m3n, jolla saavutetaan meesauunin tarvitsema 1 750 oC:n adiabaattinen palamisl{\"a}mp{\"o}tila. Kaasulle oli tyypillist{\"a} korkea tervapitoisuus, noin 20 g/m3n, asetyleenin runsaus sek{\"a} rikkivedyn puuttuminen tuotekaasusta. Natriumin erotusaste oli l{\"a}ht{\"o}tasosta yli 80 {\%}, l{\"a}p{\"a}isyn syyn{\"a} oli pienhiukkasten l{\"a}pimeno erotussyklonista. Tutkimuskokemusten perusteella t{\"a}rkeimm{\"a}t tekniset jatkotutkimusaiheet ovat suovan sumutus, meesauunin natriumin sieto sek{\"a} kaasutuksen talous.",
keywords = "paper industry, tall oil, soap, gasification, gaseous fuels, lime kilns, properties, pyrolysis, processing",
author = "Kari Saviharju and Paterson McKeough and Minna Pyykk{\"o}nen and Anja Oasmaa",
year = "1993",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-4458-7",
series = "VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "1524",
address = "Finland",

}

Saviharju, K, McKeough, P, Pyykkönen, M & Oasmaa, A 1993, Suovan kaasutus meesauunin polttoaineeksi. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, no. 1524, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Suovan kaasutus meesauunin polttoaineeksi. / Saviharju, Kari; McKeough, Paterson; Pyykkönen, Minna; Oasmaa, Anja.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1993. 35 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1524).

Research output: Book/ReportReportProfessional

TY - BOOK

T1 - Suovan kaasutus meesauunin polttoaineeksi

AU - Saviharju, Kari

AU - McKeough, Paterson

AU - Pyykkönen, Minna

AU - Oasmaa, Anja

PY - 1993

Y1 - 1993

N2 - Nykyaikaiseen sellutehtaaseen tuodaan energiaa kuitutuotantoon kelpaamattomana puuna jopa 30 % yli tarpeen. Meesauuniin tuotava ostopolttoaine vielä lisää yliomavaraisuutta 5 10 %:lla. Puun uuteaineista syntyvän raakasuovan palstoitus taas huonontaa tehtaan rikkitasetta 1 3 kilolla rikkidioksidia sellutonnia kohti. Raakasuovan pyrolyysi tai kaasutus helpottaa molempien ongelmien ratkaisua. Tutkimuksessa selvitettiin raakasuovan kaasutettavuutta laboratoriokokein ja 200 kW:n koekaasuttimella. Taloudellisuustarkasteluja tai selvitystä siitä, kuinka paljon natriumia meesauuni sietää, ei tehty. Laboratoriokokeissa suopaa pyrolysoitiin verkkopyrolysaattorissa ja termovaa'assa lämmitysnopeuksilla 600 K/s ja 10 K/min. Maksimilämpötila oli 675 oC. Suovan haihtuvien aineiden määrä oli tässä lämpötilassa korkea, noin 77 %, koksia muodostui 7 % ja suoloja 16 %. Natrium jäi hiiltojäännökseen kokonaisuudessaan, pääasiassa karbonaattina. Rikistä suuri osa poistui haihtuvien aineiden mukana. Hiiltojäännöksessä rikki oli Na2SO4:na. Suovan vesihöyrykaasutuksessa termovaa'assa hiiltojäännöksen koksin kaasutusreaktiivisuus oli sama kuin vastaavan lipeän koksilla. Myös koksin määrä viittaa siihen, että raakasuovan hiiltojäännöksen koksi oli lähtöisin mustalipeästä, jota raakasuovassa oli noin 20 %. Raakasuovan käsittelykokeissa mitattiin suovan viskositeettia tavoitteena selvittää mahdollisuudet sen alentamiseen. Suovan lämpökäsittely paineessa ei vaikuttanut viskositeettiin. Suovan korkea viskositeetti rajaa painehajotuksen pois mahdollisena sumutusmuotona. Suovan kaasutuskokeet (200 kW:n koelaite) tehtiin Metsä Sellu Oy:n sekasuovalla siten, että tuotekaasun ulostulolämpötila oli 680 690 oC. Matalan toimintalämpötilan takia jäännöskoksi ei ehtinyt kaasuuntua reaktorissa. Kaasutuksen ilmakerroin oli 35 40 % stoikiometrisestä arvosta ja kaasujen viipymäaika lämpöeristetyssä kaasuttimessa noin 2,5 s. Kaasutin toimi muuten stabiilisti, mutta osoitti likaantumistaipumusta kaasuttimen sisäisen virtausjakauman takia, johon vaikutti suovan vaikea sumutettavuus. Tuotekaasun lämpöarvo kaasun tuntuva entalpia mukaan lukien oli 5,8 MJ/m3n, jolla saavutetaan meesauunin tarvitsema 1 750 oC:n adiabaattinen palamislämpötila. Kaasulle oli tyypillistä korkea tervapitoisuus, noin 20 g/m3n, asetyleenin runsaus sekä rikkivedyn puuttuminen tuotekaasusta. Natriumin erotusaste oli lähtötasosta yli 80 %, läpäisyn syynä oli pienhiukkasten läpimeno erotussyklonista. Tutkimuskokemusten perusteella tärkeimmät tekniset jatkotutkimusaiheet ovat suovan sumutus, meesauunin natriumin sieto sekä kaasutuksen talous.

AB - Nykyaikaiseen sellutehtaaseen tuodaan energiaa kuitutuotantoon kelpaamattomana puuna jopa 30 % yli tarpeen. Meesauuniin tuotava ostopolttoaine vielä lisää yliomavaraisuutta 5 10 %:lla. Puun uuteaineista syntyvän raakasuovan palstoitus taas huonontaa tehtaan rikkitasetta 1 3 kilolla rikkidioksidia sellutonnia kohti. Raakasuovan pyrolyysi tai kaasutus helpottaa molempien ongelmien ratkaisua. Tutkimuksessa selvitettiin raakasuovan kaasutettavuutta laboratoriokokein ja 200 kW:n koekaasuttimella. Taloudellisuustarkasteluja tai selvitystä siitä, kuinka paljon natriumia meesauuni sietää, ei tehty. Laboratoriokokeissa suopaa pyrolysoitiin verkkopyrolysaattorissa ja termovaa'assa lämmitysnopeuksilla 600 K/s ja 10 K/min. Maksimilämpötila oli 675 oC. Suovan haihtuvien aineiden määrä oli tässä lämpötilassa korkea, noin 77 %, koksia muodostui 7 % ja suoloja 16 %. Natrium jäi hiiltojäännökseen kokonaisuudessaan, pääasiassa karbonaattina. Rikistä suuri osa poistui haihtuvien aineiden mukana. Hiiltojäännöksessä rikki oli Na2SO4:na. Suovan vesihöyrykaasutuksessa termovaa'assa hiiltojäännöksen koksin kaasutusreaktiivisuus oli sama kuin vastaavan lipeän koksilla. Myös koksin määrä viittaa siihen, että raakasuovan hiiltojäännöksen koksi oli lähtöisin mustalipeästä, jota raakasuovassa oli noin 20 %. Raakasuovan käsittelykokeissa mitattiin suovan viskositeettia tavoitteena selvittää mahdollisuudet sen alentamiseen. Suovan lämpökäsittely paineessa ei vaikuttanut viskositeettiin. Suovan korkea viskositeetti rajaa painehajotuksen pois mahdollisena sumutusmuotona. Suovan kaasutuskokeet (200 kW:n koelaite) tehtiin Metsä Sellu Oy:n sekasuovalla siten, että tuotekaasun ulostulolämpötila oli 680 690 oC. Matalan toimintalämpötilan takia jäännöskoksi ei ehtinyt kaasuuntua reaktorissa. Kaasutuksen ilmakerroin oli 35 40 % stoikiometrisestä arvosta ja kaasujen viipymäaika lämpöeristetyssä kaasuttimessa noin 2,5 s. Kaasutin toimi muuten stabiilisti, mutta osoitti likaantumistaipumusta kaasuttimen sisäisen virtausjakauman takia, johon vaikutti suovan vaikea sumutettavuus. Tuotekaasun lämpöarvo kaasun tuntuva entalpia mukaan lukien oli 5,8 MJ/m3n, jolla saavutetaan meesauunin tarvitsema 1 750 oC:n adiabaattinen palamislämpötila. Kaasulle oli tyypillistä korkea tervapitoisuus, noin 20 g/m3n, asetyleenin runsaus sekä rikkivedyn puuttuminen tuotekaasusta. Natriumin erotusaste oli lähtötasosta yli 80 %, läpäisyn syynä oli pienhiukkasten läpimeno erotussyklonista. Tutkimuskokemusten perusteella tärkeimmät tekniset jatkotutkimusaiheet ovat suovan sumutus, meesauunin natriumin sieto sekä kaasutuksen talous.

KW - paper industry

KW - tall oil

KW - soap

KW - gasification

KW - gaseous fuels

KW - lime kilns

KW - properties

KW - pyrolysis

KW - processing

M3 - Report

SN - 951-38-4458-7

T3 - VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes

BT - Suovan kaasutus meesauunin polttoaineeksi

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Saviharju K, McKeough P, Pyykkönen M, Oasmaa A. Suovan kaasutus meesauunin polttoaineeksi. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1993. 35 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1524).