Faasi- ja reaktiotasapainojen mallinnuksesta kuumavesiuutossa, keitossa, ja valkaisussa

Susanna Kuitunen

    Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

    Abstrakti

    Tämä työ on osa kokonaisuutta, jonka tavoitteena on kehittää sellun keiton ja valkaisunsimulaatiomalli käyttäen perustavanlaatuisia termodynaamikan, reaktiokinetiikan jaaineensiirron yhtälöitä. Hiilihydraatti- ja ligniinipolymeerit kuvataan monomeerisilla pseudokomponenteilla, joilla on toisistaan eriävät ominaisuudet ja reaktiivisuus. Muuten pyritään siihen, että kemiallisista reaktioista kootussa kirjastossa käytetään oikeita kemiallisiayhdisteitä. Tämän työn ensisijainen tavoite oli tutkia reaktio-ja faasitasapainojen mallinnuksen tärkeyttämallinnettaessa kineettisiä reaktioita. Käyttäen kirjallisuudessa esitettyjäreaktiomekanismeja, kemiallisten reaktioiden kirjastot muodostettiin seuraaville prosesseille:puun kuumavesiuutto, kraft-keittoliuoksen imeytys puuhun, ligniinin hapetushappidelignifiointi olosuhteissa ja klooridioksididelignifioidun sellun alkaliuutto. Tutkittaessa edellä mainittuja prosesseja huomattiin, että monet kemikaalit ja ligniinissä jahiilihydraateissa olevat ryhmät dissosioituvat asteelle, joka riippuu ryhmien pKa arvosta japH:sta. Riippuen siitä ovatko ryhmät dissosioituneita vai eivät, ne reagoivat eri tavoin tai eivätreagoi lainkaan. pH:n käyttäytyminen riippuu lisätyistä kemikaaleista, kuitujen kemiallisestarakenteesta, ja reaktioista. Lisäksi, kuitujen ioninvaihtoilmiön vuoksi, pH kuituseinämäänimeytyneessä nesteessä on alhaisempi kuin kuituseinämän ulkopuolella olevassa nesteessä.Johtopäätöksenä voidaan todeta, että eri ilmiöiden yhtä aikainen mallinnus tarjoaamahdollisuuden reaktiomekanismien syvälliselle tutkimiselle. Malli, joka perustuu todellistenfysikkalis-kemiallisten ilmiöiden kuvaamiselle, voidaan olettaa olevan parempi ennustamaanprosessin käyttäytymistä kuin perinteiset korrelaatiomallit. Tässä työssä kuvattiin myös eri yksikköoperaatioiden (sekoitin, retentiotorni, pesuri), joistavoidaan koota erilaisia prosessi-sekvenssejä, implementointia. Laboratoriokokeet simuloitiinkäyttäen panosreaktorimallia, joka kemiallisen koostumuksen lisäksi simuloi myös paineenkäyttäytymisen. Lisäksi esiteltiin uusi menetelmä faasi-ja reaktiotasapainojen ratkaisuun. Simuloinnit tuottavat todellisten rakenteiden ja aineiden konsentraatiot, jolloin mallinvalidointiin voidaan käyttää sofistikoituneita analyysimenetelmiä, kutenkapillaarielektroforeesia. Korrelaatiot, joiden avulla kemiallinen koostumus voidaan muuttaayleisesti käytettyihin insinööriparametreihin, mahdollistavat myös jokapäiväisten analyysien(kappa-luku, viskositeetti, TOC, jne.) käytön mallin validoinnissa.
    Julkaisun otsikon käännösFaasi- ja reaktiotasapainojen mallinnuksesta kuumavesiuutossa, keitossa, ja valkaisussa
    AlkuperäiskieliEnglanti
    PätevyysTohtorintutkinto
    Myöntävä instituutio
    • Aalto-yliopisto
    Valvoja/neuvonantaja
    • Alopaeus, Ville, Vastuuprofessori
    • Alopaeus, Ville, Ohjaaja
    Kustantaja
    Painoksen ISBN978-952-60-5617-3
    Sähköinen ISBN978-952-60-5618-0
    TilaJulkaistu - 2014
    OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

    Tutkimusalat

    • mallinnus
    • reaktiokinetiikka
    • aineensiirto
    • faasitasapaino
    • Donnan tasapaino
    • reaktiotasapaino
    • kuumavesiuutto
    • keitto
    • valkaisu

    Sormenjälki

    Sukella tutkimusaiheisiin 'Faasi- ja reaktiotasapainojen mallinnuksesta kuumavesiuutossa, keitossa, ja valkaisussa'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

    Siteeraa tätä