Kaasun dispergoituminen tehdasmittakaavaisessa keskisakean massan sekoittimessa

Työn tarkoituksena oli selvittää Proto 10 kemikaalisekoittimen kyky dispergoida kaasua keskisakean valkaistun mäntysellun joukkoon. Työssä käytettiin kuvantamistekniikkaa, jonka avulla pystyttiin näkemään sekoittimen ja putkiston sisälle sekoitustapahtuman aikana. Muodostunutta dispersiota tarkasteltiin kolmesta kuvauspisteestä, joista yksi sijaitsi sekoittimen pesässä ja kaksi putkistossa sekoittimen jälkeen. Työssä verrattiin myös laboratoriosekoittimella saatuja tuloksia teollisen mittakaavan sekoittimella saatuihin tuloksiin, sekä määritettiin tarvittava pinta-aktiivisen aineen konsentraatio, jolla saavutettiin ruskeaa massaa vastaava vaahtoaminen. Työn kokeellinen osuus koostui kolmesta osasta. Ensimmäisessä vaiheessa tutkittiin ruskeasta mänty- ja koivumassasta lingotun suodoksen vaahtoamista ja verrattiin sitä vedellä ja pesuaineella saatavaan vaahtoon. Toisessa vaiheessa suoritettiin referenssiajot laboratoriosekoittimen ja teollisen mittakaavan sekoittimen vertailua varten Quantum Mark IV laboratoriosekoittimella. Kolmannessa vaiheessa tutkittiin Proto 10 sekoittimen kykyä dispergoida kaasua mäntysellun joukkoon eri pyörimisnopeuksilla ja virtaamilla. Työn tuloksien perusteella energiankäytön kannalta paras pyörimisnopeus Proto 10 sekoittimelle on 1500 min-1. Nostamalla kierrosnopeutta yli tämän ei saavutettu merkittävää parannusta dispersion laadussa varsinkaan suuremmilla virtaamilla. Virtaamalla todettiin olevan suuri merkitys sekoitustulokseen. Laboratoriosekoittimella tehtyjen kokeiden todettiin vastaavan parhaiten teollisen mittakaavan tuloksia pyörimisnopeudella 1200 min-1.

The purpose of this thesis was to resolve Proto 10 chemical mixer ability to disperse gas into medium consistent bleached pine kraft. New imaging equipment was used to take pictures inside the mixer and pipeline after mixer during the mixing process. Dispersion was studied through three imaging assemblies. One of the assemblies was located inside the mixer and two other assemblies were located inside the pipeline after the mixer. The comparison between laboratory mixing and mill-size mixing was also one subject of this thesis. The concentration of surface active agent was studied to create a similar dispersion with unbleached kraft by using bleached pulp suspensions. The experimental part of this thesis consisted of three separate parts. The purpose of the first part was to compare the foaming abilities of brown pine/birch pulp filtrates and pure water-soap mixture. The purpose of the second part was to determine the right concentration of a surface active agent to create similar foaming with bleached pulp than by using unbleached pulp in laboratory mixer. Third and the main part of this thesis were to resolve the Proto 10 high-shear mixer ability to disperse gas inside pulp suspension by using different retention times and rotation speeds. The results of this work show that the best rotational speed for Proto 10 mixer is 1500 rpm. The consumption of energy increases but the quality of the dispersion does not improve significantly if the rotational speed increases over that. Retention time inside the mixer is very important factor affecting to mixing quality. The best analogy between laboratory mixing and mill-size mixing was achieved when used the rotational speed 1200 rpm in laboratory mixer.