eucalyptus wood pulp in pulp industry

Utvärdering av industriell produktion av olika PHK-kvaliteter av upplösande massa

Valet av fabrikskoncept måste noggrant utvärderas ur teknisk, ekonomisk och miljömässig synvinkel

Av Emma Kärkkäinen och Jarno Peltonen

Efterfrågan på att upplösande massa förväntas öka till följd av därmed sammanhängande miljöfördelar (som ersättning av mycket vattenintensiva bomullsprodukter). Massatekniken är kärnan i produktionen av träbaserade textilfibrer, eftersom dessa huvudsakligen produceras av upplösande massa.

Upplösande massa kan framställas av en mängd olika lignocellulosamaterial, inklusive både lövträ och barrved. Eukalyptus valdes som råvara för fallberäkningarna för avhandlingen, eftersom det är globalt tillgängligt och lämpligt för PHK-metoden (prehydrolysis kraft).

Fyra fabrikskoncept för upplösande massa jämfördes

Fyra blekningssekvenser med i övrigt snarlika utgångsvärden jämfördes, för att genom balans- och investeringskostnadsberäkningar påvisa skillnader i produktion i fabriksskala. Fabrikerna i fall 1–3 producerar upplösande massa av rayonkvalitet, medan fabriken i fall 4 växlar mellan massa av rayon- och acetatkvalitet.

Tabell 1. Produktkvaliteter, blekningssekvenser och årlig produktionskapacitet i fall 1–4.

table-cases-emmakarkkainen-2
*Med 50 % av produktionen med CCE (kall alkaliextraktion) och 50% med syrgasdelignifiering

Medan avdelningskapaciteterna för fall 1–3 mestadels var snarlika, krävde CCE-steget (kall alkaliextraktion) i fall 4 ytterligare kapacitet inom indunstning, kaustisering och kalkombränning. Eftersom storleken på sodapannan var konstant i samtliga fall, minskades massaproduktionskapaciteten i CCE-produktionen, vilket resulterade i en minskning av den årliga produktionen av upplösande massa.

Investeringskostnaderna jämfördes

De uppskattade investeringskostnaderna (exklusive vissa fabriksspecifika kostnader) var mycket likartade i fall 2 och 3, medan fall 1 hade de lägsta investeringskostnaderna. Eftersom tillägget av ett CCE-steg kräver ytterligare utrustning och kapacitet, var CAPEX högst i fall 4.

Totalinvestmentcostsincases-article-EmmaKarkkainen
Figur 1. Totala investeringskostnader för fall 1–4, vilket också visar skillnaderna mellan avdelningskraven.

OPEX visade skillnader mellan koncept

I en begränsad OPEX-granskning subtraherades de direkta kemikaliekostnaderna från vinsten från den årliga elförsäljningen, för att visa effekten av både kemikalieproduktion på plats och kostnaden för inköpta kemikalier (figur 2). TCF-blekningen i fall 2 gav störst vinst, medan den lägsta vinsten från elförsäljning var förknippad med fall 1 (och fall 4 i CCE-produktion).

Electricitysales-chemicalcosts-article-EmmaKarkkainen
Figur 2. Elförsäljning – kostnad för inköpta kemikalier.

Slutsatser

Jämförelsen av fallen visade att upplösande massa av olika kvaliteter ställer olika krav på massafabriken. Dessutom måste andra faktorer beaktas, som massableking (ECF eller TCF), som direkt påverkar fabrikens anläggning för blekningskemikalier. Fabrikens energikoncept och lokala miljökrav påverkar också processutformningen. Konceptvalet påverkar också fabrikens lönsamhet. Därför måste sammanhängande tekniska aspekter och OPEX-aspekter utvärderas noggrant. Det framgick tydligt att beslut om processutformning kan medföra betydande skillnader (exempelvis kemikaliekostnader). Därför bör fabriken alltid utformas speciellt för varje fall.

 

AFRY har mycket god global expertis inom massateknik och managementkonsultation, med dussintals projektreferenser inom fabriker för upplösande massa. Vi kan självständigt utvärdera olika fabrikskoncept ur de perspektiv som krävs och hjälpa våra kunder att utveckla, implementera och driva hållbara, effektiva och ekonomiskt hållbara fabriker för upplösande massa. AFRY kan vara din partner vid utvärdering av processerna och deras verkan, eftersom en mer hållbar framtid står i fokus för alla intressenter inom skogsindustrin.

Vill du veta mer?

Emma Kärkkäinen

Process Engineer

Jarno Peltonen

Senior Technology Manager