Risk management measures for REACH registered intermediate substances in pulp mill

Tämän työn tavoitteena on antaa kuvaus riskinhallintamenetelmistä viidelle välituotekemikaalille, joita käytetään Stora Enson Imatran tehtailla. Välituotekemikaalit ovat mustalipeä, viherlipeä, valkolipeä, natriumbisulfiitti ja natriumsulfiitti. Nämä kemikaalit ovat jo rekisteröityjä ECHA:an ja rekisteröintiin liittyen ECHA:an on toimitettava myös kuvaus riskinhallintamenetelmistä. Työn alussa kuvaillaan työn kannalta olennaiset säädökset ja viranomaiset, jotka valvovat kemikaalien käyttöä ja valmistusta Euroopan Unionin alueella. Tämän jälkeen kerrotaan yleisesti välituotekemikaalien rekisteröintikriteereistä. Työn loppuosa käsittää kuvauksen riskinhallintamenetelmistä jokaiselle kemikaalille. Riskinhallintamenetelmät sisältävät eristyksen teknisin keinoin, menettelytapa- ja valvontatekniikat, johtamistavat ja henkilökunnan koulutuksen ja välituotekemikaalien kuljetuksen. Myös jokaisen kemikaalin ominaisuudet on kuvattu ja lyhyt prosessikuvaus kemikaalien valmistuksesta ja käytöstä on esitetty helpottamaan ymmärtämistä.

Ligniinin hienojauhatus planeettamyllyllä

Kirjallisuusosassa tarkastellaan ligniiniä luonnon polymeerinä sekä sen kemiallisia perustietoja. Aiheena on myös sen tuotanto ja käyttö uusiutuvana raaka-ainelähteenä energian-, materiaali- ja kemikaalituotantoon sekä niiden mahdolliset tulevaisuudennäkymät. Mekaanisten prosessien osalta keskitytään kiintoaineen hienontamiseen. Lisäksi perehdytään planeettamyllyn toiminnan teoriaan sekä tuoreimpiin tutkimuksiin planeettamyllyjauhatukseen liittyen. Työn kokeellisen osan tarkoituksena oli tutkia ligniinin jauhautuvuutta, sillä partikkelien pienentämisellä voidaan kasvattaa ligniininijauheen ominaisalaa ja tasoittaa sen kokojakaumaa. Jauhautuvuuden avulla voidaan esimerkiksi arvioida ligniinille tehtävän hienojauhatuksen kannattavuutta jatkoprosesseja varten. Tutkimuskysymyksinä oli ”kuinka hyvin ligniini jauhautuu planeettamyllyllä?”, ”onko kylmäkäsittelyllä vaikutusta jauhatustulokseen?”, ”miten eri parametrit (jauhatusaika, kuulakoko ja kierrosnopeus) vaikuttavat jauhatustulokseen?” sekä ”muuttaako hienojauhatus ligniinin kemiallista koostumusta?”. Tutkittavana materiaalina oli kaupallinen kraft-ligniini ja koelaitteena käytettiin planeettamyllyä. Syötölle ja kaikille jauhatustuotteille suoritettiin partikkelikokoanalyysi, ja lisäksi syötölle ja erittäin hienoksi jauhetulle tuotteelle suoritettiin FTIR-analyysi. Kokeiden mukaan ligniini oli hyvin jauhautuvaa, eikä kylmäkäsittelyllä ollut merkittävää vaikutusta jauhatukseen. Kuulakoon pienentäminen sekä jauhatusajan ja kierrosnopeuden kasvattaminen alensivat ligniininjauheen partikkelikokoa. Lisäksi hienojauhatuksen ei todettu muuttaneen ligniinin kemiallista koostumusta.

Modeling of fireside deposit formation in two industrial furnaces

Fireside deposits can be found in many types of utility and industrial furnaces. The deposits in furnaces are problematic because they can reduce heat transfer, block gas paths and cause corrosion. To tackle these problems, it is vital to estimate the influence of deposits on heat transfer, to minimize deposit formation and to optimize deposit removal. It is beneficial to have a good understanding of the mechanisms of fireside deposit formation. Numerical modeling is a powerful tool for investigating the heat transfer in furnaces, and it can provide valuable information for understanding the mechanisms of deposit formation. In addition, a sub-model of deposit formation is generally an essential part of a comprehensive furnace model. This work investigates two specific processes of fireside deposit formation in two industrial furnaces. The first process is the slagging wall found in furnaces with molten deposits running on the wall. A slagging wall model is developed to take into account the two-layer structure of the deposits. With the slagging wall model, the thickness and the surface temperature of the molten deposit layer can be calculated. The slagging wall model is used to predict the surface temperature and the heat transfer to a specific section of a super-heater tube panel with the boundary condition obtained from a Kraft recovery furnace model. The slagging wall model is also incorporated into the computational fluid dynamics (CFD)-based Kraft recovery furnace model and applied on the lower furnace walls. The implementation of the slagging wall model includes a grid simplification scheme. The wall surface temperature calculated with the slagging wall model is used as the heat transfer boundary condition. Simulation of a Kraft recovery furnace is performed, and it is compared with two other cases and measurements. In the two other cases, a uniform wall surface temperature and a wall surface temperature calculated with a char bed burning model are used as the heat transfer boundary conditions. In this particular furnace, the wall surface temperatures from the three cases are similar and are in the correct range of the measurements. Nevertheless, the wall surface temperature profiles with the slagging wall model and the char bed burning model are different because the deposits are represented differently in the two models. In addition, the slagging wall model is proven to be computationally efficient. The second process is deposit formation due to thermophoresis of fine particles to the heat transfer surface. This process is considered in the simulation of a heat recovery boiler of the flash smelting process. In order to determine if the small dust particles stay on the wall, a criterion based on the analysis of forces acting on the particle is applied. Time-dependent simulation of deposit formation in the heat recovery boiler is carried out and the influence of deposits on heat transfer is investigated. The locations prone to deposit formation are also identified in the heat recovery boiler. Modeling of the two processes in the two industrial furnaces enhances the overall understanding of the processes. The sub-models developed in this work can be applied in other similar deposit formation processes with carefully-defined boundary conditions.

Myndighetsperson, själasörjare eller driftkucku : en studie av prästgestalter i svenska romaner 1809–2009

Syftet med avhandlingen är att undersöka hur prästgestalter i svenska romaner skildras. Eftersom sockenprästerna under lång historisk tid har innehaft en långtgående världslig och andlig makt över församlingsborna i kraft av prästämbetet, var och är prästskildringar intressanta för många romanläsare. Prästen som romangestalt har många liknande drag från roman till roman och går att kategorisera. Mitt studium av lutherska prästgestalter i svenska romaner 1809–2009 tar sin utgångspunkt i följande kategorier: Prästen som myndighetsperson (ämbetsbärare, patriark och förebild), som själasörjare (församlingsherde, predikant, biktfader och troskämpe) och prästen som driftkucku (hycklare, hatobjekt och skrattspegel). Avhandlingens teoretiska utgångspunkter tar sikte på skildringen av prästgestalterna och utgår från Blakey Vermeule som har undersökt varför romaner och romangestalter är intressanta för läsaren. Jon Helt Haarder har formulerat teorin om den performativa biografismen som är givande i studiet eftersom många romaner med prästkaraktärer är (själv)biografiska. Med Eric Donald Hirsch Jr. hävdar jag att författaren har betydelse för texten och menar att författarens avsikter med en prästkaraktär kan påverka analysen av karaktärerna. Mitt typologiska studium genom cirka 150 romaner visar hur de humoristiska prästskildringarna finns representerade under hela perioden av 200 år. Tidigare teorier som förbundit vissa prästtyper till litterära epoker, till exempel den hycklande prästen vid det moderna genombrottet i Norden, blir genom min studie modifierade. Ett annat fynd är att prästers utomäktenskapliga förbindelser tenderar att skildras som en svårare synd i senare historiska romaner än i samtida 1800-talsromaner. ---------------------------------------------------------- Tutkimuksen tarkoituksena on selvittää, miten pappien hahmot eroavat toisistaan ruotsinkielisissä romaaneissa. Koska pitäjän papeilla on pitkään historiassa ollut mittavaa maallista ja hengellistä valtaa seurakuntalaisiin nähden pappisviran puolesta, ovat pappishahmojen eroavaisuudet mielenkiintoisia monille romaanien lukijoille. Papeilla romaanien hahmoina on monia romaanista toiseen toistuvia piirteitä, joita voi kategorisoida. Lähtökohtana tutkielmalleni luterilaisten pappien hahmoista ruotsalaisissa romaaneissa vuosina 1809-2009 ovat seuraavat kategoriat: papit viranomaisina (viranhaltijoina, patriarkkoina ja esikuvina), sielunpaimenina (seurakuntien paimenina, saarnaajina, rippi-isinä ja uskon taistelijoina) sekä papit pilkan kohteena (tekopyhinä, vihan ja naurun kohteina). Väitöskirjan teoreettiset lähtökohdat ottavat näkökulmaa pappishahmojen eroavaisuuksiin, ja pohjautuvat Blakey Vermeulen tutkimukseen siitä, miksi romaanit ja romaanien hahmot ovat mielenkiintoisia lukijalle. Jon Helt Haarder on kehittänyt teorian performatiivisesta elämäkerrallisuudesta, joka on antoisaa tälle tutkielmalle, sillä monet pappishahmoja sisältävät romaanit ovat (oma)elämäkerrallisia. Väitän yhdessä Eric Donald Hirsch Jr.:n kanssa, että kirjailijan persoonalla on merkitystä tekstille, tarkoittaen sitä, että kirjailijan tarkoitusperät pappishahmoa kohtaan voivat vaikuttaa hahmojen analyysiin. Noin 150 romaanin typologinen tutkimukseni osoittaa, kuinka humoristiset pappishahmojen kuvaukset ovat esillä koko kahdensadan vuoden ajanjakson. Tulen käyttämään tutkielmassani muunnelmia aiemmista teorioista, jotka ovat liittäneet tietyt pappishahmojen tyypit kirjalliseen aikakauteen, kuten esimerkiksi tekopyhien pappien esiintulo modernissa läpimurrossa Pohjoismaissa. Toinen löytö on, että pappien avioliittojen ulkopuoliset suhteet ollaan taipuvaisia näkemään vakavampana syntinä myöhemmissä historiallisissa romaaneissa kuin samanaikaisissa 1800-luvun romaaneissa.

Bevegelsens lindring - lindringens bevegelse : omsorgssamtale med barn

Den overordnede hensikten med avhandlingen er å utvikle kunnskap om omsorgssamtalen og hva som er lindrende i omsorgssamtale med barn, og presentere en teorimodell om dette i et omsorgsvitenskapelig perspektiv. Studien har tre typer datamateriale: i) begrepsbestemmelse av samtale, ii) utforskning av samtalebegrepet ved hjelp av tekster av Gadamer, Ricoeur, Wittgenstein og Vygotsky samt iii) casestudier bestående av observasjoner av barn og psykisk helsearbeidere og samtaler med barna. Studiens design er hermeneutisk. Det innebærer at det brukes en fortolkende metodologi der ny forståelse skapes gjennom sammensmelting av ulike forståelseshorisonter. Gadamers filosofiske hermeneutikk tjener som et teoretisk fundament i denne fortolkningsprosessen. Den filosofiske hermeneutikken kombineres med den omsorgsvitenskapelige tradisjonen slik den er utviklet ved Åbo Akademi. Dette er rammen rundt avhandlingen, som ser på mennesket som del av et fellesskap, og lidelse som en naturlig del av både barn og voksnes liv. Fortolkningsprosessen som er gjort i denne avhandlingen, kan betraktes som ulike samtaler mellom forsker og materialet, mellom ulike deler av materialet og mellom deler av og helheten til materialet. Disse samtalene finner sted i det omsorgsvitenskapelige rommet. Teorimodellen som presenteres, består av tre hovedkomponenter. Bevegelse er den første av hovedkomponentene: Lengselen etter fellesskap, det å få være et medmenneske, bevirker en kraft som i omsorgssamtalen bidrar til samskaping av den lindrende bevegelsen. Fellesskapets forutsetninger og bevegende kraft er den neste hovedkomponenten i teorimodellen: Her legges det vekt på autentisitet og tillit som nødvendige fundamenter for fremvekst av et kjærlighetsfylt fellesskap som gir kraft og retning til den lindrende bevegelsen. Den tredje hovedkomponenten i teorimodellen har fått benevnelsen helhetsspråk: En omsorgssamtale kjennetegnes ved et helhetsspråk der enheten kropp, sjel og ånd utgjør menneskebildet. Bevegelsene i samtalen kretser i en helhetsspråklig sfære, og slik frigjøres mange og varierte språklige uttrykk og inntrykk. Et frigjørende helhetsspråk kan sies å utgjøre omdreiningsaksen i den lindrende bevegelsen. Studien bidrar til å avdekke hva som er lindrende ved en omsorgssamtale. Viktige deler av materialet omhandler lindring av barns lidelse, men den nye forståelsen er ikke kun relevant for målgruppen barn. Teorimodellen har en allmennmenneskelig karakter og er like relevant i kontekster med voksne. At studien har barns lidelse og lindring i sitt sikte har imidlertid muliggjort fremveksten av akkurat denne teorimodellen.

Raskaan liikenteen uudet enimmäismitat : Toimenpideselvitys Uudenmaan ELY-keskuksen alueella

Lokakuussa 2013 voimaan astuneella asetuksella ja sen sallimilla suuremmilla ajoneuvomassoilla ja -mitoilla on pyritty parantamaan Suomen logistista kilpailukykyä. Uudenmaan ELY-keskus halusi selvittää toiminta-alueellaan eli Uudellamaalla, Kanta- ja Päijät-Hämeessä suurempien ajoneuvojen käyttöönottoa, sijoittumista liikenneverkolla, vaikutuksia kuljetustoimintaan sekä edelleen muutok-sista aiheutuvia liikenteellisiä pullonkauloja ja kehittämistarpeita. Toteutetussa selvityksessä pyrittiin tunnistamaan lisäksi tärkeimmät lähivuosien kehittämistoimenpiteet. Selvitystyö toteutettiin lokakuun 2013 ja huhtikuun 2014 välisenä aikana. Keskeisiä työmenetelmiä työssä ovat olleet aineisto- ja paikkatietoanalyysit sekä kuljetustoimintaa harjoittavien yritysten ja muiden sidosryhmien kuuleminen. Yrityksiltä ja näitä edustavilta etujärjestöiltä on selvitetty arvioita massa- ja mittamuutoksen vaikutuksista kuljetustoimintaan, kuljetus-reittien muutoksista sekä tietoa mahdollisista tunnistamatta jääneistä liikenteellisistä pullonkauloista. Eri toimialat ovat ottaneet uusien mittojen ja massojen mukaisia ajoneuvoja käyttöön eri tahdissa. Selvityksen perusteella etenkin metsäteollisuus, maanrakentaminen ja muut raskaita tavaraeriä liikuttavat toimialat ovat ottamassa laajasti käyttöön kuljetuskalustoa uusilla massoilla ja mitoilla. Näiden alojen oletettiin jo ennakolta hyötyvän asetusmuutoksesta. Suurempien ajoneuvojen käyttöönotto tulee vähentämään jonkin verran ajoneuvosuoritteen määrää. Asetuksen todelliset vaikutukset kuljetuksiin ja liikenteeseen todentuvat tulevina vuosina, kun uutta kuljetuskalustoa otetaan laajemmin käyttöön. Yritystenkin suunnitelmat kuljetusten muutoksista, kaluston käyttöönoton aikataulusta ja reiteistä ovat vielä monelta osin puutteellisia tai epävarmoja. Merkittävimmän esteen uusien massojen ja mittojen käyttöönotolle muodostavat painorajoitteiset ja alikulkukorkeudeltaan rajoittavat sillat. Siltojen kehittämistarpeet priorisoitiin työssä. Uudenmaan ELY-keskuksen toiminta-alueella kuljetuksia rajoittavat siltakohteet sijoittuvat pääsääntöisesti vähäliikenteiselle tieverkolle. Tällä hetkellä Uudenmaan ELY-keskuksen alueella on 53 painorajoitettua siltaa ja 22 alikulkurajoitetta. Päätieverkon osalta ongelmakohteet saadaan jo lähiaikoina korjattua. Lisäksi verkon tiheydestä johtuen kuljetuksille löytyy yleensä jokin suhteellisen lyhyt ja kustannustehokas vaihtoehtoinen reitti. Uudenmaan ELY-keskuksen alueella tilanne on kohtalainen. Keskeisiä toimenpiteitä ovat rajoittavien siltojen parantaminen kehittämisinvestoinneilla, talvikunnossapidon kehittäminen, tiedostuskanavan kehittäminen sekä tieverkon ja siltojen kunnon tehostettu seuranta uusia teknologioita hyödyntäen.

Polysulfidiprosessi sulfaattisellutehtaassa

Kandidaatintyön tavoitteena on kartoittaa merkittävimmät muutokset sellutehtaalla siirryttäessä sulfaattimassan valmistuksesta polysulfidiselluprosessiin. Työssä esitellään sulfaattisellun valmistusprosessi ja polysulfidin vaatimat muutokset selluprosessissa erityisesti höyrynkulutuksen kannalta. Sellutehtaan höyrynkulutusta ja sen mahdollisia muutoksia tarkastellaan suhteessa tehtaan selluntuotantoon. Tutkimus tehdään tutustuen dokumenttilähteisiin sekä erityisesti hankkimalla lisätietoa ja käytännön näkemystä asiantuntijahaastatteluista. Työssä käytetään esimerkkinä tyypillistä modernia sellutehdasta, jonka perusteella tarkasteltavat osaprosessit ovat valikoituneet. Sulfaattiprosessiin tehtävät muutokset käsittävät keittolipeän muuttamisen polysulfidipitoiseksi, polysulfidin valmistusprosessin (MOXY) sekä keiton muuttamisen siten, että polysulfidin vaikutus voidaan maksimoida. Polysulfidiprosessi vaikuttaa merkittävästi lipeäkiertoon, keittämöön sekä kuivauskoneeseen. Muilla osastoilla ominaishöyrynkulutuksen odotetaan pysyvän tavanomaista sulfaattiprosessia vastaavalla tasolla. Höyrynkulutuksella on huomattava merkitys modernin sellutehtaan tuotanto- ja kustannustehokkuuteen, sillä säästetyllä ylijäämähöyryllä voidaan tuottaa myyntisähköä. Uusiutuvan energian tuottajana ja ympäristövastuullisena toimijana sellutehtaiden on järkevää pyrkiä vähentämään omaa höyrynkulutustaan ja lisäämään sitä kautta sähköntuotantoaan.

Polysulfidiprosessin vaikutukset höyrynkulutukseen sulfaattisellutehtaassa

Diplomityön tavoitteena on kartoittaa höyrynkulutuksen merkittävimmät muutokset sellutehtaalla siirryttäessä sulfaattimassan valmistuksesta polysulfidiselluprosessiin. Työssä esitellään sulfaattisellun valmistusprosessi ja polysulfidin vaatimat muutokset selluprosessissa erityisesti höyrynkulutuksen kannalta. Sellutehtaan höyrynkulutusta ja sen mahdollisia sekä todennettuja muutoksia tarkastellaan suhteessa tehtaan selluntuotantoon. Diplomityössä analysoidaan muutoksiin johtaneita syitä ja erityisesti peilataan niitä ennalta odotettuihin muutoksiin, joita kandidaatintyö ”Polysulfidiprosessi sulfaattisellutehtaassa” (Szepaniak 2014) esitti kirjallisuuden pohjalta. Tutkimus tehdään tutustuen dokumenttilähteisiin sekä erityisesti hankkimalla lisätietoa ja käytännön näkemystä asiantuntijahaastatteluista. Työssä käytetään esimerkkinä tyypillistä modernia sellutehdasta, jonka perusteella tarkasteltavat osaprosessit ovat valikoituneet. Tutkimustulosten perusteella esitetään jatkotutkimus- ja kehityskohteita. Sulfaattiprosessiin tehtävät muutokset käsittävät keittolipeän muuttamisen polysulfidipitoiseksi, polysulfidin valmistusprosessin (MOXY) sekä keiton muuttamisen siten, että polysulfidin vaikutus voidaan maksimoida. Polysulfidiprosessi vaikuttaa merkittävästi lipeäkiertoon ja keittämöön. Keittämön höyrynkulutus kasvaa, haihduttamon kuorma vähenee ja soodakattilan lämmöntuotanto heikkenee. Muilla osastoilla ominaishöyrynkulutuksen muutokset ovat tilastollisesti merkityksettömiä. Höyrynkulutuksella on huomattava merkitys modernin sellutehtaan tuotanto- ja kustannustehokkuuteen, sillä säästetyllä ylijäämähöyryllä voidaan tuottaa myyntisähköä. Uusiutuvan energian tuottajana ja ympäristövastuullisena toimijana sellutehtaiden on järkevää pyrkiä vähentämään omaa höyrynkulutustaan ja lisäämään sitä kautta sähköntuotantoaan.

Behavior of black liquor nitrogen in combustion : formation of cyanate

The Kraft pulping process is the dominant chemical pulping process in the world. Roughly 195 million metric tons of black liquor are produced annually as a by-product from the Kraft pulping process. Black liquor consists of spent cooking chemicals and dissolved organics from the wood and can contain up to 0.15 wt% nitrogen on dry solids basis. The cooking chemicals from black liquor are recovered in a chemical recovery cycle. Water is evaporated in the first stage of the chemical recovery cycle, so the black liquor has a dry solids content of 65-85% prior to combustion. During combustion of black liquor, a portion of the black liquor nitrogen is volatilized, finally forming N2 or NO. The rest of the nitrogen remains in the char as char nitrogen. During char conversion, fixed carbon is burned off leaving the pulping chemicals as smelt, and the char nitrogen forms mostly smelt nitrogen (cyanate, OCN-). Smelt exits the recovery boiler and is dissolved in water. The cyanate from smelt decomposes in the presence of water, forming NH3, which causes nitrogen emissions from the rest of the chemical recovery cycle. This thesis had two focuses: firstly, to determine how the nitrogen chemistry in the recovery boiler is affected by modification of black liquor; and secondly, to find out what causes cyanate formation during thermal conversion, and which parameters affect cyanate formation and decomposition during thermal conversion of black liquor. The fate of added biosludge nitrogen in chemical recovery was determined in Paper I. The added biosludge increased the nitrogen content of black liquor. At the pulp mill, the added biosludge did not increase the NO formation in the recovery boiler, but instead increased the amount of cyanate in green liquor. The increased cyanate caused more NH3 formation, which increased the NCG boiler’s NO emissions. Laboratory-scale experiments showed an increase in both NO and cyanate formation after biosludge addition. Black liquor can be modified, for example by addition of a solid biomass to increase the energy density of black liquor, or by separation of lignin from black liquor by precipitation. The precipitated lignin can be utilized in the production of green chemicals or as a fuel. In Papers II and III, laboratory-scale experiments were conducted to determine the impact of black liquor modification on NO and cyanate formation. Removal of lignin from black liquor reduced the nitrogen content of the black liquor. In most cases NO and cyanate formation decreased with increasing lignin removal; the exception was NO formation from lignin lean soda liquors. The addition of biomass to black liquor resulted in a higher nitrogen content fuel mixture, due to the higher nitrogen content of biomass compared to black liquor. More NO and cyanate were formed from the fuel mixtures than from pure black liquor. The increased amount of formed cyanate led to the hypothesis that black liquor is catalytically active and converts a portion of the nitrogen in the mixed fuel to cyanate. The mechanism behind cyanate formation during thermal conversion of black liquor was not clear before this thesis. Paper IV studies the cyanate formation of alkali metal loaded fuels during gasification in a CO2 atmosphere. The salts K2CO3, Na2CO3, and K2SO4 all promoted char nitrogen to cyanate conversion during gasification, while KCl and CaCO3 did not. It is now assumed that cyanate is formed when alkali metal carbonate or an active intermediate of alkali metal carbonate (e.g. -CO2K) reacts with the char nitrogen forming cyanate. By testing different fuels (bark, peat, and coal), each of which had a different form of organic nitrogen, it was concluded that the form of organic nitrogen in char also has an impact on cyanate formation. Cyanate can be formed during pyrolysis of black liquor, but at temperatures 900°C or above, the formed cyanate will decompose. Cyanate formation in gasifying conditions with different levels of CO2 in the atmosphere was also studied. Most of the char nitrogen was converted to cyanate during gasification at 800-900°C in 13-50% CO2 in N2, and only 5% of the initial fuel nitrogen was converted to NO during char conversion. The formed smelt cyanate was stable at 800°C 13% CO2, while it decomposed at 900°C 13% CO2. The cyanate decomposition was faster at higher temperatures and in oxygen-containing atmospheres than in an inert atmosphere. The presence of CO2 in oxygencontaining atmospheres slowed down the decomposition of cyanate. This work will provide new information on how modification of black liquor affects the nitrogen chemistry during thermal conversion of black liquor and what causes cyanate formation during thermal conversion of black liquor. The formation and decomposition of cyanate was studied in order to provide new data, which would be useful in modeling of nitrogen chemistry in the recovery boiler.

Dammsäkerhetsguide

Den nya dammsäkerhetslagen (494/2009) trädde i kraft 1.10.2009 och statsrådets förordning om dammsäkerhet (319/2010) 5.5.2010. Denna dammsäkerguide ersätter anvisningarna för dammsäkerhet (Jord- och skogsbruksministeriets publikationer 7/1997) som togs ur bruk 1.10.2009. Dammsäkerhetsguiden är inte bindande för dammens ägare. Avsikten är att komplettera, och att genom exempel och utredningar förklara, det som lagen och förordningen föreskriver. Guiden tar upp dammplanering, bland annat den hydrologiska dimensioneringen och dammens tekniska säkerhetskrav, dammbygge och ibruktagandet samt riskutredningen, dammägarens säkerhetsprogram och dammens underhåll, drift, kontroll samt årlig och återkommande inspektion. Dammar indelas på basis av skadekonsekvenserna i klasserna 1, 2 och 3. Klassificering krävs inte om dammsäkerhetsmyndigheten anser att dammen inte medför fara. Ägaren till en klassificerad damm skall utarbeta ett kontrollprogram som lämnas in till dammsäkerhetsmyndigheten för godkännande. I syfte att klargöra den skaderisk som dammen medför ska ägaren till en klass 1-damm göra en utredning om den skaderisk för människor och egendom samt miljön som dammen medför. Dammsäkerhetsmyndigheten kan besluta att en riskutredning ska göras också för andra än klass 1-dammar, om detta behövs för att klassificera en damm. Dammägaren ska göra upp en plan för åtgärder vid en olycka eller störningar vid en klass 1-damm. Säkerhetsprogrammet för en damn ska innehålla en redogörelse för dammägarens egen beredskap i ovan nämnda situationer. Räddningsmyndigheten bedömer från fall till fall behovet av en åtgärdsplan enligt räddningslagen. Dammens ägare ska till dammsäkerhetsmyndighetens datasystem lämna de uppgifter som avses i dammsäkerhetsförordningen. Dammsäkerhetsmyndigheten och dammägaren ska för varje klassificerad damm förvara uppdaterade utskrifter ur datasystemet samt andra handlingar som är av betydelse med tanke på dammsäkerheten på så sätt att de är lättillgängliga vid eventuella störningar.

New families of highly efficient, halogen-free flame retardants for polypropylene (PP)

The driving forces for current research of flame retardants are increased fire safety in combination with flame retardant formulations that fulfill the criteria of sustainable production and products. In recent years, important questions about the environmental safety of antimony, and in particular, brominated flame retardants have been raised. As a consequence of this, the current doctoral thesis work describes efforts to develop new halogen-free flame retardants that are based on various radical generators and phosphorous compounds. The investigation was first focused on compounds that are capable of generating alkyl radicals in order to study their role on flame retardancy of polypropylene. The family of azoalkanes was selected as the cleanest and most convenient source of free alkyl radicals. Therefore, a number of symmetrical and unsymmetrical azoalkanes of the general formula R-N=N-R’ were prepared. The experimental results show that in the series of different sized azocycloalkanes the flame retardant efficacy decreased in the following order: R = R´= cyclohexyl > cyclopentyl > cyclobutyl > cyclooctanyl > cyclododecanyl. However, in the series of aliphatic azoalkanes compounds, the efficacy decreased as followed: R = R´= n-alkyl > tert-butyl > tert-octyl. The most striking difference in flame retardant efficacy was observed in thick polypropylene plaques of 1 mm, e.g. azocyclohexane (AZO) had a much better flame retardant performance than did the commercial reference FR (Flamestab® NOR116) in thick PP sections. In addition, some of the prepared azoalkane flame retardants e.g. 4’4- bis(cyclohexylazocyclohexyl) methane (BISAZO) exhibited non-burning dripping behavior. Extrusion coating experiments of flame retarded low density polyethylene (LDPE) onto a standard machine finished Kraft paper were carried out in order to investigate the potential of azoalkanes in multilayer facings. The results show that azocyclohexane (AZO) and 4’4-bis (cyclohexylazocyclohexyl) methane (BISAZO) can significantly improve the flame retardant properties of low density polyethylene coated paper already at 0.5 wt.% loadings, provided that the maximum extrusion temperature of 260 oC is not exceeded and coating weight is kept low at 13 g/m2. In addition, various triazene-based flame retardants (RN1=N2-N3R’R’’) were prepared. For example, polypropylene samples containing a very low concentration of only 0.5 wt.% of bis- 4’4’-(3’3’-dimethyltriazene) diphenyl ether and other triazenes passed the DIN 4102-1 test with B2 classification. It is noteworthy that no burning dripping could be detected and the average burning times were very short with exceptionally low weight losses. Therefore, triazene compounds constitute a new and interesting family of radical generators for flame retarding of polymeric materials. The high flame retardant potential of triazenes can be attributed to their ability to generate various types of radicals during their thermal decomposition. According to thermogravimetric analysis/Fourier transform infrared spectroscopy/MS analysis, triazene units are homolytically cleaved into various aminyl, resonance-stabilized aryl radicals, and different CH fragments with simultaneous evolution of elemental nitrogen. Furthermore, the potential of thirteen aliphatic, aromatic, thiuram and heterocyclic substituted organic disulfide derivatives of the general formula R-S-S-R’ as a new group of halogen-free flame retardants for polypropylene films have been investigated. According to the DIN 4102- 1 standard ignitibility test, for the first time it has been demonstrated that many of the disulfides alone can effectively provide flame retardancy and self-extinguishing properties to polypropylene films at already very low concentrations of 0.5 wt.%. For the disulfide family, the highest FR activity was recorded for 5’5’-dithiobis (2-nitrobenzoic acid). Very low values for burning length (53 mm) and burning time (10 s) reflect significantly increased fire retardant performance of this disulfide compared to other compounds in this series as well as to Flamestab® NOR116. Finally, two new, phosphorus-based flame retardants were synthesized: P’P-diphenyl phosphinic hydrazide (PAH) and melamine phenyl phosphonate (MPhP). The DIN 4102-1 test and the more stringent UL94 vertical burning test (UL94 V) were used to assess the formulations ability to extinguish a flame once ignited. A very strong synergistic effect with azoalkanes was found, i.e. in combination with these radical generators even UL94 V0 rate could be obtained.

Livets källa kärleken : hälsans urkraft

This basic research focuses on the ethos of health and the human being's becoming in health. The theoretical perspective consists of the caring tradition within caring science developed at Åbo Akademy University. The aim of the present doctoral thesis is to uncover a new understanding as well as to deepen and attain a more nuanced understanding of the ethos of health, the essence of health, by penetrating to the core of what gives the human being the strength for experiencing a becoming in health. The research questions are as follows: l) What is the human being's source of strength? and 2) What reveals the source of strength so that the human being can perceive it and dedicate its strength in order to experience a becoming in health? The primary methodology used in the dissertation is hermeneutical. The material consists of the work Kärlekens gerningar by Kierkegaard, texts from focused interviews with respondents who have lived through severe personal suffering, as well as the book Det bländande mörkret by Wikström. These texts are interpreted through hermeneutical reading. The new horizon of understanding that emerges is reflected towards Eriksson's caritative theory, towards prior research within the tradition of caring science at Åbo Akademy University and towards previous national and international studies within this field. The new understanding shows that the human being's source of strength is love, the essence and origin of life. The substance of health is love, which, through the trinity of faith, hope and love, also makes possible the existence of the source of strength. Love has a deeper dignity than faith and hope, is connected with eternity and is the uniting link between temporality and eternity. The human being's inner longing entails an ontological attraction towards the source of strength. This source of strength is hidden, which provides and maintains its force, like a mystery connected with the darkness of suffering that hides the secret representing the source of strength, life's mystery, bu t w hi ch is revealed in both the darkness of suffering and in the light of joy. The dedication of strength requires freedom, willingness and courage to see the light, despite awareness of shame and guilt. Creative acts liberate the human being for the dedication of strength, which is preceded by a holy presence where, in solitude, the human being makes sacrifices for the sake of his or her human smallness and weakness, and allows himself or herself to be enclosed by the darkness of suffering to discover the light from the source. This entails being enraptured in a quiet "doing" in order to experience the beauty that bears witness to the holy which creates unity. The source of strength is revealed through beauty. The ethos of the human being and the ethos of health have the same fundamental substance, whilst the ethos of life possesses the deepest dimension and concerns the mysterious and infinite eternity. The ethos of life, eternity, which is a wellspring of strength, is not in itself strength-giving unless it is allied with love. Health can be understood in the light of life, of which death is an inevitable part. Life itself constitutes and creates the source which, through its alliance with eternity' s primordial wellspring of strength, generates strength from which the human being's source of strength, love, receives its eternal fervour. The human being is fundamentally interconnected with an abstract other, the first love, a universal wellspring of strength. Through Communion with this abstract other a dedication of the strength to experience a becoming in health becomes possible. Love for one's neighbour is the fundamental substance in the movement of becoming in health. Becoming in health presupposes a simultaneous movement in which the human being practices the human calling through ethos. As one loves one's neighbour through actions the still forces of eternity are in motion. When life emerges in the foreground and becomes the home of the human being, a dedication of the power of love is possible. Life itself determines the human being's becoming in health. A humble fundamental attitude towards life constitutes the basis for a continuous dedication of vitality from this source.

Intensification of hemicellulose hot-water extraction from spruce wood by parameter tuning

The growing population on earth along with diminishing fossil deposits and the climate change debate calls out for a better utilization of renewable, bio-based materials. In a biorefinery perspective, the renewable biomass is converted into many different products such as fuels, chemicals, and materials, quite similar to the petroleum refinery industry. Since forests cover about one third of the land surface on earth, ligno-cellulosic biomass is the most abundant renewable resource available. The natural first step in a biorefinery is separation and isolation of the different compounds the biomass is comprised of. The major components in wood are cellulose, hemicellulose, and lignin, all of which can be made into various end-products. Today, focus normally lies on utilizing only one component, e.g., the cellulose in the Kraft pulping process. It would be highly desirable to utilize all the different compounds, both from an economical and environmental point of view. The separation process should therefore be optimized. Hemicelluloses can partly be extracted with hot-water prior to pulping. Depending in the severity of the extraction, the hemicelluloses are degraded to various degrees. In order to be able to choose from a variety of different end-products, the hemicelluloses should be as intact as possible after the extraction. The main focus of this work has been on preserving the hemicellulose molar mass throughout the extraction at a high yield by actively controlling the extraction pH at the high temperatures used. Since it has not been possible to measure pH during an extraction due to the high temperatures, the extraction pH has remained a “black box”. Therefore, a high-temperature in-line pH measuring system was developed, validated, and tested for hot-water wood extractions. One crucial step in the measurements is calibration, therefore extensive efforts was put on developing a reliable calibration procedure. Initial extractions with wood showed that the actual extraction pH was ~0.35 pH units higher than previously believed. The measuring system was also equipped with a controller connected to a pump. With this addition it was possible to control the extraction to any desired pH set point. When the pH dropped below the set point, the controller started pumping in alkali and by that the desired set point was maintained very accurately. Analyses of the extracted hemicelluloses showed that less hemicelluloses were extracted at higher pH but with a higher molar-mass. Monomer formation could, at a certain pH level, be completely inhibited. Increasing the temperature, but maintaining a specific pH set point, would speed up the extraction without degrading the molar-mass of the hemicelluloses and thereby intensifying the extraction. The diffusion of the dissolved hemicelluloses from the wood particle is a major part of the extraction process. Therefore, a particle size study ranging from 0.5 mm wood particles to industrial size wood chips was conducted to investigate the internal mass transfer of the hemicelluloses. Unsurprisingly, it showed that hemicelluloses were extracted faster from smaller wood particles than larger although it did not seem to have a substantial effect on the average molar mass of the extracted hemicelluloses. However, smaller particle sizes require more energy to manufacture and thus increases the economic cost. Since bark comprises 10 – 15 % of a tree, it is important to also consider it in a biorefinery concept. Spruce inner and outer bark was hot-water extracted separately to investigate the possibility to isolate the bark hemicelluloses. It was showed that the bark hemicelluloses comprised mostly of pectic material and differed considerably from the wood hemicelluloses. The bark hemicelluloses, or pectins, could be extracted at lower temperatures than the wood hemicelluloses. A chemical characterization, done separately on inner and outer bark, showed that inner bark contained over 10 % stilbene glucosides that could be extracted already at 100 °C with aqueous acetone.

Lignin oxidation by PCD technology

The purpose of this study is to investigate whether commercial Kraft lignin can be treated with pulsed corona discharge apparatus so that it becomes active. Active lignin refers to the kind of lignin that can be precipitated on the surface of a fiber by lowering the pH. A secondary agenda here is to remove the pungent smell of kraft lignin, which is caused by organically bound sulfur. It is expected that the study will identify mild processing conditions and parameters for achievement of the desired outcome. In the literature review, the properties of lignin are explained, as is their impact on any further processing. In addition, a number of processes are described for the oxidation of lignin in a variety of applications. In the experimental part of the study, test runs were conducted to determine the effects of oxygen supply and pulse frequency on oxidation results, where the purpose is to produce reactive lignin and to find a process that is feasible at an industrial scale. Based on the reported experiments, lignin could not be made active or precipitated to the surface of the fiber. Actual changes in the structure of lignin were not observed, but the pungent smell of lignin was removed. The exact reason for this change could not be established because sulfur NMR analysis did not work for the lignin samples.

Separation of lignin in Pulp Mill process and its effect on sodium sulphur balance

The aim of this thesis is to define effects of lignin separation process on Pulp mill chemical balance especially on sodium/sulphur-balance. The objective is to develop a simulation model with WinGEMS Process Simulator and use that model to simulate the chemical balances and process changes. The literature part explains what lignin is and how kraft pulp is produced. It also introduces to the methods that can be used to extract lignin from black liquor stream and how those methods affect the pulping process. In experimental part seven different cases are simulated with the created simulation model. The simulations are based on selected reference mill that produces 500 000 tons of bleached air-dried (90 %) pulp per year. The simulations include the chemical balance calculation and the estimated production increase. Based on the simulations the heat load of the recovery boiler can be reduced and the pulp production increased when lignin is extracted. The simulations showed that decreasing the waste acid stream intake from the chlorine dioxide plant is an effective method to control the sulphidity level when about 10 % of lignin is extracted. With higher lignin removal rates the in-mill sulphuric acid production has been discovered to be a better alternative to the sulphidity control.