Voimalaitoskytkennän lämpö-ja virtaustekninen optimointi teollisuusprosessiin

Diplomityössä on selvitetty UPM-Kymmene-konserniin kuuluvan Voikkaan paperitehtaan höyryvoimalaitoksen liityntärajapintaa paperikoneprosessiin. Selvitys tehtiin, koska nykyinen voimalaitos on suunniteltu korvattavaksi uudella lähivuosina. Työn teoriaosassa tarkastellaan mm. eri voimalaitostyyppejä, prosessivoimalaitoksen säätöjärjestelmiä sekä väliottovastapaineturbiinilta saatavan sähkötehon laskemiseksi tarvittavaa teoriaa. Käytännössä suurin työ on tehty nykyisen tuotantoprosessin voimalaitokselle asettamien vaatimusten selvittämisessä. Tämä on toteutettu tarkastelemalla online-mittauspositioita hyödyntäen laitoksen eri historiatietokantoja. Tulevan voimalaitoksen väliottovastapaineturbiinilta saatavaa sähkötehoa on tarkasteltu vuoden 2000 prosessihöyryn massavirtoihin perustuen. Kirjalliseen työhön on sisällytetty kuvaajat prosessin tärkeimmistä tila-arvoista. Yksityiskohtainen rajapinnan tarkastelu kuvaajineen ja lukuarvoineen on toimitettu diplomityöpaikalle tiedostomuodossa.

Oppiminen ja kokemustiedon hyödyntäminen voimalaitosprojektin hankintaprosessissa

Tämän työn tavoitteena on kehittää kohdeyrityksen kokemustiedon hallintaa ja jatkuvaa oppimista osana hankinnan prosessia. Työn lähtökohtana oli yritykseen aiemmin tehdyt tutkimukset projektitoimitusten toiminnan puutteista sekä alihankkijatoiminnassa ilmenneistä ongelmista. Työssä tavoitteena oli analysoida hankintaprosessin kannalta kriittisiä tietovirtoja sekä löytää mahdollisuuksia parempaan kokemustiedon hallintaan. Työssä määriteltiin kirjallisuustutkimuksen avulla merkittävimmät prosessin ja projektin eroavaisuudet sekä asiantuntijaorganisaation määrittelemät toiminnan erityispiirteet. Kohdeorganisaation henkilöstön haastattelujen avulla sekä tutkijan omaan kokemukseen perustuen laadittiin kohdeyrityksen pääprosesseista prosessikartta, jonka osana kuvattiin kriittiset tietovirrat. Haastatteluaineiston käsittely tapahtui eri kysymysten ja teemojen yhteenvedolla sekä niiden perusteella tehdyistä johtopäätöksistä. Työssä saatujen tulosten perusteella kehitettiin hankintatoimen oppimisen ja kehittymisen toimintamalli sekä tasapainotetun tuloskortin mukainen mittaristo. Mittariston avulla voidaan hankintaprosessin toimintaa ohjata kohti organisaation pitkäntähtäimen tavoitteita sekä oppia entistä paremmin ymmärtämään omaa toimintaa. Kokemustietoa ei voida organisaatiossa jakaa vain työkalujen ja ohjelmien avulla. Tarvitaan kulttuuri, joka kannustaa tiedon jakamiseen ja oppimiseen.

Immateriaalioikeuksien merkitys ohjelmistotuotantoprosessissa

Työn tavoitteena on selvittää immateriaalioikeuksien merkitystä ja käytäntöä ohjelmistotuotantoprosessissa. Työn painopiste on ohjelmistojen tekijänoikeudellisten ja patenttioikeudellisten kysymysten tarkastelussa sekä niiden sitomisessa osaksi ohjelmistotuotantoprosessia. Tarkastelun lisäksi työn tarkoituksena on antaa käytännön ohjeita patentoinnin ja ohjelmistoprosessin yhteensovittamisesta. Tarkastelu on tehty suomalaisen tuotekehittelijän näkökulmasta. Pääpaino on Suomen käytännössä ja lainsäädännössä, mutta koska ohjelmistotuotteiden markkinat ovat maailmanlaajuiset, on tärkeää tietää miten tuote voidaan suojata kaikilla markkina-alueilla. Käytäntö eri markkina-alueilla vaihtelee merkittävästi. Tämän jälkeen immateriaalioikeuksia tarkastellaan itse ohjelmistoprosessin kannalta vaihe vaiheelta. Tarkastelua ei rajoiteta vain yhteen näkökulmaan, vaan ohjelmistoprosessia tarkastellaan immateriaalioikeuksien näkökulmasta ja immateriaalioikeuksia ohjelmistoprosessin näkökulmasta. Koska tarkastelu keskittyy itse prosessin teknisiin näkökohtiin, immateriaalioikeuksissa keskitytään patentointiin. Työ on tehty kirjallisuustyönä tarkastelemalla alan viimeisintä kirjallisuutta, tieteellisiä julkaisuja, lakien valmistelua sekä EU:n direktiivejä sekä ehdotuksia direktiiveiksi, Euroopan patenttiviraston valituslautakunnan päätöksiä ja oikeustapauksia. Työn tuloksena on kattava katsaus käytettävissä olevista tietokoneohjelmien suojamuodoista. Erityisesti työssä on keskitytty patentoinnin ja ohjelmistotuotantoprosessin vaiheisiin ja niiden yhteensovittamiseen. Tarkastelun tuloksena huomataan, että suurin osa vaiheista on yhteisiä, joten yhteensovittamisessa ei tarvitse tehdä merkittävää lisätyötä. Tämän ansiosta ohjelmistotuotantoprosessin ja patentoinnin yhteensovittaminen on edullista, vaikka omia patentteja ei olisi tarkoitus hankkiakaan. Tämä tiedostamalla ohjelmistoprosessia voidaan tehostaa. Vaikka omia patentteja ei olisikaan tarkoitus hankkia, patentoinnin huomioiminen kannattaa ottaa osaksi ohjelmistotuotantoprosessia kilpailijoiden patenttien havaitsemiseksi.

Nelitietrukin ohjausjärjestelmän suunnittelu QFD-laatutyökalua hyväksikäyttäen

Tämä työ käsittelee tuotekehitysprojektia, jonka tarkoituksena on suunnitella uusi nelitietyöntömastotrukki asiakaslähtöisesti QFD-laatutyökalua hyväksi käyttäen. Työ esittelee QFD-laatutyökalun, sekä varsinkin sen nelivaiheisen ASI:n toimintamallin. Työ antaa myös perusvalmiudet ASI:n toimintamallin käyttöön tuotekehitysprojektissa. Työssä keskitytään tarkastelemaan uuden ohjausjärjestelmän mekaanista kehittelyä. Suunnittelutyössä käytetään hyväksi ASI:n (American Supplier Institute) nelivaiheista QFD-laatutyökalua, joka on autoteollisuuden toimintatapoihin perustuva QFD-tekniikka. QFD tulee sanoista Quality Funcktion Deployment ja vapaasti suomennettuna se merkitsee asiakaslähtöinen tuotesuunnittelu. Nelivaiheinen QFD-malli koostuu seuraavista matriiseista: 1. Tuotteen suunnittelu, 2. osien suunnittelu ja kehittäminen, 3. prosessin suunnittelu sekä 4. tuotannon suunnittelu. Matriisin tulokset muodostavat aina seuraavan matriisin lähtökohdat. Ensimmäisen matriisin lähtökohdat muodostuvat asiakastarvekuvauksesta, joka saadaan haastatteluista, tutkimuksista yms. Tuotekehitysprojektissa kehitetty TEM-monitietrukki, jossa rajattomasti ympäripyöriviä tukipyöriä ohjataan CAN-väylän kautta älykkäällä ohjauslogiikalla, on markkinoilla erittäin kilpailukykyinen sekä ominaisuuksiensa että hintansa puolesta. QFD yhdessä huolellisesti analysoidun asiakastarvekuvauksen kanssa selkeyttää ja priorisoi tuotteen spesifikaation määrittelyä sekä ohjaa tuotteen kehittelyä ja tuotannollistamista. Tuotekehitysprojekti pysyy aikataulussaan ja tuotannollistamisen kynnyksellä tehtävät muutokset vähenevät selkeän jäsentelyn ansiosta.

Core Competence of a Small or Medium Sized Content Providing Company Operating in the Information and Communication Technologies Secto

Tutkimuksen tavoitteena on tarkastella tekijöitä, joista ydinosaaminen muodostuu, sekä sitä kuinka yritykset voisivat parhaiten hyödyntää omia resurssejaan ja osaamistaan tunnistetun ydinosaamisen avulla. Teoria osuudessa käydään läpi kuinka ydinosaaminen on kirjallisuudessa määritelty ja miten yritykset voivat sen määritellä sisäisesti itselleen. Empiirisessä osiossa käydään läpi Telecom Business Research Centerissä tehdyn kvantitatiivisen selvityksen pohjalta valitut kolme sisällöntuottaja case - yritystä sekä kuvataan näiden osaamista. Tiedot yrityksistä perustuvat niiden edustajille tehtyihin haastatteluihin ja heidän käsitykseensä omasta yrityksestään. Tämä näkemys on tutkimuksen kannalta äärimmäisen relevanttia, koska ydinosaamisen määrittely tehdään yrityksessä sisäisesti juuri haastatellun kaltaisten yrityksen ydintoimijoiden toimesta. Varsinaisten case -yritysten lisäksi käydään läpi käytännön tapaus action-oriented -tutkimusosuudessa. Tutkimusta ja siinä käsiteltyjä esimerkkejä tulisi hyödyntää yrityksen oman ydinosaamisselvityksen apuna prosessin varrella.

Rehufosfaattitehtaan raaka-ainesyöttöjen säätöpiirien kehitys

Diplomityö tehtiin Kemira Chemicals Oy:n Kokkolan tehtaiden rehufosfaattitehtaalla. Työn tavoitteena oli uusien reseptiohjauksien suunnittelu ja käyttöönotto sekä tasaussäiliön pinnansäädön ja rakeistusrummun suhdesäädön suunnittelu. Käyttöhenkilöstön koulutus uuteen prosessinohjaukseen kuului myös osaksi diplomityötä. Uuden reseptiohjauksen avulla pyrittiin saamaan prosessin ohjaus havainnollisemmaksi ja ennustettavammaksi käyttäjille, yhdenmukaistamaan käyttäjien ajotapaa sekä suunnitella tuotereseptit vastaamaan paremmin todellista tuotantoa. Uusi reseptiohjaus mahdollistaa myös lajikekohtaisten parametrien käytön ja hyväksi havaittujen ajoreseptien tallennuksen. Tasaussäiliön pinnankorkeuden säädön tavoitteena on poistaa tuotantokatkokset, jotka johtuivat säiliön tyhjenemisestä tai täyttymisestä. Rakeistusrummun suhdesäädön tavoitteena on reaktoriliemen ja kuiva-ainesyöttöjen oikean suhteen säilyttäminen. Uuden reseptiohjauksen käyttöönoton jälkeen ajoreseptit ovat vastanneet todellista tuotantoa ja tuotantovauhti on jäänyt pysyvästi korkeammalle tasolle. Tasaussäiliön pinnansäätö toimii suunnitellulla tavalla ja on myös otettu käyttöön. Reaktoriliemen ja kuivasyöttöjen suhdesäätö on testattu käytännössä ja toimii halutulla tavalla. Suhdesäädön paremman toiminnan kannalta epätarkkoja toimilaitteita tulisi kuitenkin uusia.

Ohjelmistolisenssien hallintaprosessin suunnittelu

Varsinkin suurissa yrityksissä ohjelmistolisenssien hallinta on erittäin vaikeaa, ellei sen hoitamiseen ole käytössä toimivaa menetelmää. Nykyisin markkinoilla on useita valmissovelluksia helpottamaan ohjelmistolisenssien hallintaa, mutta pelkkä ohjelmisto ei yleensä riitä. Ohjelmistolisenssien hallinnan järkevöittämiseksi, tarvitaan lisäksi suunniteltu prosessi, jota voidaan tarvittaessa tukea valmissovelluksella. Tässä työssä keskitytään ohjelmistolisenssien hallintaprosessin suunnitteluun. Suunnittelu aloitetaan selvittämällä lähtötilanne sekä prosessin todellinen tarve. Nykyisen toimintatavan ongelmien ja käyttäjien asettamien vaatimusten perusteella luodaan prosessille tarvelauseet, jotka pyritään toteuttamaan suunnitellun prosessin avulla. Prosessia tukemaan voidaan tarpeen mukaan hankkia ohjelmistolisenssien hallintajärjestelmä markkinoilla olevista vaihtoehdoista. Työn tuloksena annetaan jatkotoimenpidesuositus viemään eteenpäin Lappeenrannan teknillisen yliopiston ohjelmistolisenssien hallintaprosessia. Jatkotoimenpidesuositus sisältää perustelut ehdotetulle prosessille sekä järjestelmäsuosituksen. Näiden tarkoituksena on helpottaa ohjelmistolisenssien hallintaprosessin ja -järjestelmän lopullista valintaa sekä käyttöönottoa.

NCT-työkalujen tilaus- toimitusketjun tehostaminen

Työn tavoitteena oli kuvata Ama-Prom Oy:n erään tuoteryhmän tilaustoimitusketjun nykyprosessi ja etsiä menetelmiä, kuinka prosessi tehostetaan. Prosessin tehokkuutta tutkittiin asiakastyytyväisyyskyselyn avulla, haastattelemalla prosessissa työskenteleviä henkilöitä ja tutkimalla prosessin läpimenoaikaa. Kun nykyprosessi saatiin määriteltyä, selvitettiin kuinka kyseisestä prosessista voitaisiin karsia ylimääräistä työtä pois. Haastattelujen avulla ja seinätaulutekniikaa hyväksikäyttäen etsittiin nykyprosessista ongelmakohdat ja muodostettiin tilaus- toimitusketjulle tavoitemalli. Tavoiteprosessiin pääsemiseksi on Ama-Prom Oy:ssa tapahduttava työmenetelmienmuutos. Muutoksen aikaansaamiseksi luotiin muutokselle läpivientimalli. Läpivientimallin pohjalta määriteltiin projekti, jossa määrättiin toimenpiteet uusiin työmenetelmiin pääsemiseksi. Työssä käsiteltiin teoriapuolella prosessiajattelun teoriaa ja ajan merkitystä toimitusketjuissa. Prosessijohtamisen jälkeen käsiteltiin muutoksenhallintaa ja muutosjohtamista. Synteesiosassa tarkasteltiin Ama-Prom Oy muutoksen tarvettaja ja tarjottiin menetelmäehdotuksia, joilla tilaus- toimitusprosessia voidaan tehostaa. Lopuksi määriteltiin muutosprojekti menetelmien muuttamiseksi.

Sulfaattisellutehtaan kemikaalikierron vierasainetasot ja kalkkikierron aukaisu.

Työssä selvitettiin sulfaattisellutehtaan kemikaalikierron eräiden virtojen vierasainepitoisuudet. Tavoitteena oli myös laatia kaustisoinnin ja meesauunin vierasainetaseet sekä arvioida kalkkikierron aukaisun vaikutusta kierron vierasainetasoihin. Kirjallisuusosassa on tarkasteltu sulfaattisellutehtaan kemikaalikiertoa ja sen osaprosesseja. Kirjallisuusosassa on keskitytty tarkastelemaan eri vierasaineiden käyttäytymistä kemikaalikierrossa. Lisäksi kalkkikierron prosesseja sekä kalkkikierron taselaskentaa on tarkasteltu. Kokeellisessa osassa määritettiin Metsä-Botnia Oy:n Joutseno Pulpin sulfaattisellutehtaan kemikaalikierron vierasainetasot ja verrattiin niitä muiden tehtaiden vierasainetasoihin. Kokeellisessa osassa selvitettiin myös ne prosessin kohdat, joihin vierasaineet rikastuvat. Lisäksi laadittiin kaustisoinnin ja meesauunin vierasainetaseet sekä tehtiin arvio kalkkikierron vierasainetasojen ja kalkkikierron aukaisun välisestä korrelaatiosta. Tehtyjen määritysten perusteella Joutseno Pulpin sulfaattisellutehtaan eräiden prosessivirtojen vierasainetasot ovat selvästi muiden Metsä-Botnian tehtaiden tasoja korkeammalla. Etenkin valkolipeän kaliumpitoisuus ja meesan fosforipitoisuus ovat korkeita. Kloridi rikastuu voimakkaasti soodakattilan lentotuhkaan ja fosfori rikastuu meesauunin sähkösuodinpölyyn. Laadittujen taseiden perusteella vierasaineista fosfori ja magnesium rikastuvat selvästi kalkkikiertoon. Niiden määrät kalkkikierrossa ovat huomattavasti suuremmat kuin muiden vierasaineiden määrät. Kalkkikierron fosforitasoa voidaan alentaa poistamalla kierrosta meesauunin sähkösuodinpölyä ja korvaamalla poisto make-up kalkilla. Tällöin muiden vierasaineiden määrä kalkkikierrossa kuitenkin kasvaa.

Supplier Evaluation on the Standard Material and Component Markets in the Electronic Manufacturing Equipment Industry

Työn tavoitteena oli arvioida ja selvittää toimittajasuhteeseen vaikuttavia tekijöitä JOT Automation Group Oyj.n ja sen alihankkijoiden välisessä yhteistyössä ja muodostaa yrityksen kilpailukykyä parantava toimittaja-arviointiprosessi. Työssä keskityttiin tarkastelemaan yleisillä materiaali- ja komponenttimarkkinoilla toimivia toimittajia elektroniikkateollisuuden tuotantojärjestelmien valmistuksessa. Ensin tutustuttiin toimittajasuhdetta ja sen arviointia käsitelleeseen kirjallisuuteen. Teorian tueksi tehtiin haastatteluja ja kartoitettiin ensisijaisia tarpeita ja tavoitteita arviointiprosessille. Valmis prosessi testattiin käytännössä kahden eri case-esimerkin avulla. Prosessista muodostui kahteen eri työkaluun jakautunut kokonaisuus, joista auditointi arvioi toimittajan kyvykkyyttä vastatta sille asetettuihin vaatimuksiin. Toimittajan suorituskyvyn mittaaminen puolestaan testaa ja vertaa jatkuvasti toiminnan todellista tasoa auditoinnissa saatuihin tuloksiin. Työ sisältää selvityksen ja ohjeistuksen toimittaja-arviointiprosessin käytöstä. Prosessin käyttö alentaa toimittajaan kohdistuvaa materiaalien saatavuuteen ja hankintaan liittyviä riskejä. Esimerkeistä saadut kokemukset osoittivat, että prosessin avulla päästään pureutumaan tärkeisiin ydinalueisiin ja kehittämään niitä sekä toimittajalle, että ostajayritykselle edullisella tavalla. Toimittaja-arviointiprosessista kehittyy toimintatapa yrityksen ja sen toimittajan välisen suhteen ylläpitämiseksi.

Toiminnanohjausjärjestelmän nimikehallinnan kehittäminen

Työn tarkoituksena oli kehittää yrityksen nimikkeiden hallintaa osana uuden toiminnan-ohjausjärjestelmän käyttöönottoprojektia. Tavoitteena oli toiminnanohjausjärjestelmän ja suunnittelun tietojärjestelmien välisen tuotetiedon löydettävyyden ja käytettävyyden kehittäminen tuotteen tilaus –toimitus prosessin näkökulmasta. Työn ongelmaa tarkasteltiin ja analysoitiin tuotetiedon hallintaan ja toiminnanohjausjärjestelmiin liittyvän kirjallisuuden pohjalta. Aineistona käytettiin myös aihepiiriin liittyneitä aiempia tutkimuksia. Diplomityön tuloksena saatiin toiminnanohjausjärjestelmään standardoitu nimikkeistö ostettavista materiaaleista ja sekä itse valmistettavista tuotteista. Suunnittelun ja toiminnanohjausjärjestelmän välinen nimiketietojen siirto mahdollistettiin määrittämällä yhteydet ERP- ja CAD -järjestelmien välille. Järjestelmäintegraation ansiosta suunnittelussa muodostettuja tuoterakenteita voidaan käyttää hyväksi ERP –järjestelmän eri prosesseissa, kuten esimerkiksi tuotannossa ja hankinnoissa. Tehokkaan tuotetiedon hallinnan perusta on toimiva ja standardoitu nimikkeistö. Onnistuneen tiedonhallinnan edellytyksiä ovat tiedon yksikäsitteisyys, ajantasaisuus ja saatavuus. Olemassa olevaa tietoa tulee pystyä käyttämään mahdollisimman tehokkaasti hyväksi

SC HIOMON JA PAPERIKONEEN LÄMPÖTASAPAINON HALLINTA

Kivihiokkeen valmistus on energiaintensiivistä. Käytetystä energiasta muuttuu yli 90 prosenttia lämmöksi. Hiomolla käytetystä lämmöksi muuttuneesta tehosta voidaan paperikoneelle siirtää noin puolet. Mekaanisen massan valmistuksen ja paperikoneen vesikierrot erotetaan toisistaan häiriöaineiden kulkeutumisen estämiseksi. Vesikiertojen erottamisella katkaistaan myös lämmön siirtyminen hiomolta paperikoneelle massojen mukana. Käyttämällä lämmönsiirtimiä hiomon vesien jäähdytyksessä, voidaan hiomon hiomakoneiden suihkuvesivesilämpötilaa alentaa. Lämmönsiirto vaikuttaa paperikoneella annostelumassojen laimennusten kautta perälaatikkolämpötilaa kohottavasti. Työn tehtäväksi määritettiin kesäkuukausina esiintyvä hiomakoneiden suihkuveden raakavesijäähdytyksen tarpeen poistaminen ensisijaisesti niin, että ylimäärälämpö hyödynnetään tehtaalla. Työn muiksi tavoitteiksi muodostui annostelumassojen lämpötilan hallinta, etenkin muutokset, joilla voidaan nostaa hylkymassan annostelulämpötilaa. Työn kokeellinen osa tehtiin UPM Kymmene Oyj Kajaanin tehtailla syksyn 2004 aikana. Työssä tutkittiin WinGEMS simulointiohjelmalla tehtyjen mallien avulla lämmön siirtymistä hiomon ja paperikone 2:n välillä, sekä lämmönsiirtoa pois tasealueelta. Simulointimalli nykytilanteesta rakennettiin yksityiskohtaisesti nykyisen tuotantoprosessin kaltaiseksi ja siitä muokattiin eri vaihtoehtoja, joilla ratkaistiin tutkimukselle asetetut tehtävät. Kytkentämuutoksilla pystyttiin siirtämään hiomolta yli 85 % hiomakoneiden suihkuveden ylimäärälämmöstä ilman uusia laitehankintoja. Asentamalla lopuksi lämmönsiirrin hiomon puhdassuodoslinjaan, hiomakoneiden suihkuveden jäähdytystarve poistettiin kokonaan. Samalla alennettiin valkaisuun menevän massan lämpötilaa, jolloin peroksidivalkaisun kemikaalikulutus väheni yli 10 %. Lämmönsiirrinverkostosta tehtiin kesätilanteen pinch-analyysi, jolla selvitettiin prosessin lämmitys ja jäähdytystarpeet. Analyysin perusteella selvisi, että kytkennöissä ei rikota pinch sääntöjä ja, että prosessissa esiintyy kynnysongelma, jossa prosessi tarvitsee ainoastaan jäähdytystä.

Ydinvoimalaitoksen turbiinilaitoksen toiminnan ja kunnonvalvonnan nykytilan kuvaus ja kehittämismahdollisuuksien kartoitus sekä toteutus ja kannattavuusarviointi

Työssä selvitettiin Olkiluodon ydinvoimalaitoksen prosessiseurannassa nykyisin käytössä olevia järjestelmiä sekä tutkittiin prosessisimulointiohjelman käyttömahdollisuuksia osana prosessiseurantaa. Ensisijaisesti tutkittiin kuinka hyvin simulointimalli soveltuu pienien tehopoikkeamien havainnoimiseen. Simulointimalli rakennettiin Endat Oy:n kehittämällä Prosim-simulointiohjelmalla. Simulointimalli on tehty kahdelle eri prosessille. Erilliset mallit rakennettiin sekä vuoden 2003 vuosihuoltoa edeltäneelle prosessille, että vuosihuollossa lauhteen esilämmityksen osalta muutetulle prosessille. Simulointimallien toimintaa käytännössä testattiin suorittamalla simulointiajoja muutamilla prosessin muutostilanteilla ja vertailemalla muutostilanteiden mittapistedataa simulointiohjelman laskemiin tuloksiin. Simulointimallin suurimmat poikkeamat mittapistedataan verrattuna todettiin turbiinilaitoksen korkeapainepuolella sekä lauhduttimessa. Käytännössä havaittiin, että nämä poikkeamat hankaloittavat simulointiohjelman käyttöä käytönvalvonnan työkaluna, eikä sen käytöstä näin ollen saada varsinaista lisäarvoa.

Korkeavaaleuksisen PGW-massan valmistaminen

Työssä haettiin optimaalista valkaisukemikaalien annostelusuhdetta mahdollisimman vaalean massan valmistamiseksi. Tarkoituksena oli myös selvittää käytettävän tehdasprosessin pullonkauloja ja esittää vaihtoehtoja prosessin kehittämiseksi. Kirjallisuusosassa tutustuttiin mekaanisen massan peroksidivalkaisuun ja erilaisiin prosessimalleihin sen suorittamiseksi. Kirjallisuudesta saatuja lähtötietoja sovellettiin sitten ensin laboratorio- ja laajemmin tehdaskokein käytäntöön. Laboratoriokokeissa haettiin optimaalista lipeäannosta vakioperoksidiannoksella. Lisäksi selvitettiin lämpötilan ja viipymäajan vaikutusta valkaisutulokseen. Tuloksista oli todettavissa, että sekä lämpötilan että lipeäannoksen kasvattaminen kiihdyttää valkaisureaktiota. Korkeammassa lämpötilassa tarvittava lipeäannos on pienempi. Lyhyellä viipymäajalla ja matalammalla lämpötilalla saavutetaan hyviä tuloksia vain suurella lipeäannoksella. Suurempaa silikaattiannosta käytettäessä valkaisun jälkeen mitattu loppupH oli korkeampi ja jäännösperoksidin määrä hieman suurempi kuin referenssipisteessä. Vaaleudessa ei merkittävää muutosta näkynyt. Yleisesti laboratoriokokeiden tulokset vastasivat kirjallisuudessa esitettyjä tuloksia. Tehdaskokeet suoritettiin kahdella peroksidiannoksella. Kummallekin peroksidiannokselle haettiin optimaalinen lipeäannos. Lisäksi seurattiin silikaattiannoksen vaikutusta syntyvään vaaleuteen. Varsinaisten kokeiden lisäksi suoritettiin lyhyt maksimivaaleuskoe suurella peroksidiannoksella käyttäen kahta eri lipeäannosta. Suurin mitattu vaaleus oli 79,3 % ISO. Peroksidiannoksella 2,5 % saavutettiin noin 14 ISO-yksikön vaaleudennousu, ja annoksella 3 % vaaleudennousu oli noin 16 yksikköä. Tehdaskokeiden aikana kokeiltiin myös kemikaalien laimennusveden määrän vaikutusta vaaleuteen. Veden määrän vähetessä valkaisusakeus nousi ja vaaleus parani. Hiomon nykyprosessille laadittiin aine- ja energiatase. Taseet tehtiin myös prosessille, jossa nykyvalkaisimoon on lisätty valkaistun massan pesu ja jäännöskemikaalien kierrätys. Taseiden tarkoituksena oli selvittää virtaavien jakeiden määriä ja prosessin energiatasapainoa eri tilanteissa. Massan puhtauden paranemista pesun aikana tarkasteltiin laskennallisesti. Tämän työn aikana kävi selväksi, että oikeilla valkaisukemikaalisuhteilla pystytään valmistamaan vaaleaa massaa. Viipymäaikaa lisäämällä valkaisuun saisi lisää tehoa, mutta vain tunnin viipymäajalla päästään jo hyviin tuloksiin. Vaaleusheittoja aiheuttavat valkaistavan massan lähtövaaleuden, sakeuden ja lämpötilan muutokset. Lisäksi viipymäajan muutokset aiheuttavat huojuntaa saavutettavaan loppuvaaleuteen.

Titanyylisulfaatin elektrolyyttisen pelkistyslaitoksen esisuunnitelma

Työssä esisuunniteltiin Kemira Pigments Oy:lle uusi titanyylisulfaatin elektrolyyttinen pelkistyslaitos. Suurin syy uuden laitoksen suunnitteluun oli nykyisen laitoksen aiheuttamat korkeat H2SO4-pitoisuudet pelkistyslaitoksen läheisyydessä. Työn kirjallisuusosassa käsitellään elektrolyysilaitteiston suunnitteluun liittyviä seikkoja ja esitellään titanyylisulfaatin elektrolyyttiseen pelkistykseen liittyvää tutkimustietoa. Ennen uuden laitoksen suunnittelua suoritettiin nykyisellä pelkistyslaitoksella koeajoja, joiden tarkoituksena oli antaa lähtötiedot uuden laitoksen suunnittelulle. Koeajot osoittivat mm., että pelkistys on edullisinta suorittaa alhaisella virrantiheydellä n. 300…400 A/m2 ja vesilaimennuksen avulla anolyytin H2SO4-pitoisuus saadaan säädettyä tasolle, jossa titaani ei saostu. Kärynpoistoyhteisiin asennettujen pesuvesisuuttimien avulla saatiin titaanin saostuminen kärynpoistokanaviin estettyä. Uudesta titanyylisulfaatin elektrolyyttisestä pelkistyslaitoksesta laadittiin mm. seuraavat dokumentit: prosessin virtauskaavio ja ainevirtakenttä, PI-kaavio, layout-kuvat laitoksesta ja sen sijoituksesta sekä rakennepiirros elektrolyysialtaasta. Hankkeelle tehtiin kustannusarvio tarkkuudella ±20 %, jonka loppusummaksi saatiin 1 489 000 €. Laitoksen vuotuisten käyttökustannuksien arvioitiin olevan n. 105 000 €. Investoinnista aiheutuvien vuotuisten annuiteettikustannusten arvioitiin olevan n. 237 000 € 16,3 % korolla.