1. September 2011
Companies: Ahlström, Black Clawson, Enso-Gutzeit, Georgia Pacific, Metso, Rauma-Repola, Schauman, Sunds Defibrator
People: Harri Qvintus, J.E. Heiskanen, Johan Gullichsen, Matti Jalkanen, Reijo Salminen, Seppo Kokkonen
2.7. Sellun pesulaitteistojen kehitys
Sellumassan pesuprosessien kehitysta on paljolti ohjannut muutokset toimintaymparistossa, niin ymparistonsuojelun kuin myos toiminnan jatkuvan parantamisen muodossa. Sellunvalmistusprosessien ja tuotantomaarien noustessa on erilaisia pesumenetelmia kehitetty seka keiton jalkeisen massan etta valkaisuvaiheiden valiseen pesuun. Ne perustuvat joko laimennus/saostukseen, syrjaytykseen, diffuusioon, puristukseen, tai niiden yhdistelmaan. Valkaisuun menevan massan puhtaus on ensiarvoisen tarkeaa kemikaalien kulutuksen, kuin myos lopputuotteen laadun kannalta.
Keiton jalkeisen massan pesumenetelmia:
- Kuoppapesu
- Keitinpesu
- Atmosfaarinen diffusooripesu
- Paineellinen diffusooripesu
- Paineelliset rumpusuotimet
- Tasoviirapesurit
Seka valkaisemattoman massan etta valkaisuvaiheiden pesureina, tai saostimina:
- Imulla toimivat rumpusuotimet
- Paineelliset rumpusuotimet
- Pesupuristimet
Rumpupesurien kehitys
Imutyyppisia rumpupesureita on ollut kaytossa jo 1900-luvun alusta lahtien ja niita on edelleen yleisesti kaytossa etenkin valkaisun eri vaiheissa. Suomalainen insinoori J.E. Heiskanen tyoskenteli 1940-luvulla Pohjoisamerikkalaisessa suunnittelutoimistossa, jossa han tutustui sellun saostukseen ja pesuun imutoimisilla rumpupesureilla. Siirryttyaan Rauma-Repolan palvelukseen Raumalle han alkoi suunnitella imulla toimivaa rumpupesuria, joka ei vaatisi ulkoisen imujalan edellyttamaa korkeaa rakennusta. Kehitystyon tuloksena syntyi 1950-luvun alussa JEH-suodin, jossa maksimissaan noin 3 mvp imu saavutettiin rummun sisaan rakennetulla putkistolla. Rauma-Repola toimitti satoja JEH-suotimia paaasiassa massan saostajaksi lajittelun jalkeen seka myos valkaisulaitosten pesuvaiheisiin.
Sulfiittimassojen pesun kehitys
Aina 1970 luvulle asti sellulinjojen vuosituotanto olivat parhaimmillaan noin 100.000 tonnia ja kaytossa oli viela paljon pienehkoja sulfiittitehtaita. Monet naista toimivat kalsium bisulfiitti menetelmalla, joissa kemikaalien talteenottoa happamasta keittoliemesta ei pystytty jarjestamaan. Niin sanottu mustan massan pesu keiton jalkeen suoritettiin tyypillisesti purkamalla massa keittimistä sihtipohjaisiin pesukuoppiin, joissa massaa pestiin puhtaalla vedellä jätevesien mennessä osaksi luontoon. Imuperiaatteella toimivia rumpusuotimia oli jo pitkään käytetty erilaisissa saostus- ja pesutehtävissä, mutta ne eivät toimintaperiaatteensa johdosta soveltuneet keiton jälkeisen kuuman massan pesuun, lisäksi sulfiittiprosesseissa vapautuvat rikkipitoiset kaasut piti saada hallitusti kerattyä.
Kuoppapesun korvaajaksi alettiin Raumalla kehittaa taysin suljettua ylipaineella toimivaa rumpupesuria, jonka tuloksena vuonna 1951 syntyi PW-painepesuri, joka mahdollisti myos 2-3-vaiheisen pesun samalla pesurummulla. Idean isä oli silloinen Rauman sulfiittisellutehtaan johtaja Matti Johannes Jalkanen. PW-painepesuri tuli hyvin suosituksi sekä sulfiitti- etta NSSC-massojen pesussa ja Rauma-Repola kehitti siitä lisäksi eri versioita mm. painehiomoiden saostajiksi (PWT-saostin), joissa massaa piti saostaa noin sadan asteen lämpötilassa sekä myös sulfaattimassojen ja valkaisuvaiheiden pesuun (Profeed).
Sulfaattimenetelma yleistyy
Sulfaattimenetelma alkoi kuitenkin voittaa alaa seka kemikaalien talteenottomahdollisuuden etta myos korkean massalujuuden ansiosta (Kraft massat). Sulfaattimenetelmassa myos pesuprosessi oli helppo sulkea ja johtaa liemi haihduttamoon ja edelleen kemikaalien talteenottoon. Jatkuvan keiton yleistyessa kehitettiin myos menetelmia ensimmaisen pesuvaiheen suorittamiseen jo keittimessa. Ensimmainen jatkuvatoiminen Kamyr-keitin asennettiin 1950-luvun alussa Joutsenoon. Sen toiminnassa oli kuitenkin suuria hankaluuksia alkuperaisen kuumapuskun johdosta ja ongelman ratkaisuksi poistuvaa massaa alettiin jaahdyttaa pumppaamalla keittimen alapaahan pesemolta tulevaa viileampaa lienta. Tasta syntyi samalla keittimeen syrjaytyspesuvaihe, joka kehittyneemmassa muodossa tunnetaan nykyisin termilla "Hi-Heat washing". Kamyr yhtion osaomistajana oli suomalainen A. Ahlstrom Oy, joka myohemmin jatkoi selluprosessien kehitysta omana yhtionaan. Jatkuvan keiton jalkeisessa pesussa ovat tunnettuja myos keskisakeudessa toimivat paineeton ja paineellinen diffusoori. Keskeinen henkilo keskisakeustekniikan kehittamisessa laajemminkin on professori Juhan Gullichsen. Diffusoorissa sihtipinta seuraa hydraulisen systeemin avulla massapatsaan liiketta maaratyn matkan, palautuen nopeasti lahtoasentoonsa. Menetelma mahdollistaa pidempiaikaisen pesunesteen syrjaytystapahtuman, jolloin osin myos liuennutta kuiva-ainetta diffundoituu kuidun sisalta ulos.
Perinteiset pesulaitteistot
Erilaisia rumputyyppisia pesureita kaytettiin yleisesti massan pesuun aina siihen asti kun tehdaskoot olivat viela luokkaa 300.000 ¡V 400.000 tonnia vuodessa. Perinteisten rumpupesurien rajoituksena on kuitenkin alhainen sisaantulosakeus, tyypillisesti noin 1,5%, jonka johdosta pesurikoot kasvoivat suuriksi.
Mustan massan monivaiheiseen pesuun on sovellettu myos tasoviirapesureita. Rauma-Repolan kuivauskonepuolella aiemmin tyoskennellyt DI Reijo Salminen kehitti 1970-luvulla kuivauskoneen markapaasta saamiensa ideoiden pohjalta Chemi-Washer nimella tunnetun tasoviirapesurin, jonka patenttioikeudet han myi Georgia Pacific Bellingham yhtiolle. Ensimmainen tasoviirapesuri kaynnistyi Bellinghamin tehtaalla vuonna 1977, myohemmin Black Clawson hankki omistukseensa Chemi-Washerin lisenssioikeudet.
Ruotsalainen Sunds Defibrator Ab kehitti 1980-luvulla vastaavan "Ultrawasher" nimella tunnetun tasoviirapesurin, jossa viiran asemesta suodattavana pintana oli rei´itetty haponkestavasta teraksesta valmistettu paaton nauha. Ensimmainen Ultrawasher kaynnistyi Husumin tehtailla Ruotsissa ja Suomessa vastaava laitteisto asennettiin 1980-luvun puolivalissa Schauman yhtion Pietarsaaren tehtaille (nykyisin UPM). Myos tasoviirapesureissa kapasiteettirajoituksena on radanmuodostuksen vaatima suhteellisen alhainen syottosakeus.
Tehdaskapasiteettien jatkuvasti kasvaessa jatkettiin korkeammilla syottosakeuksilla toimivien pesumenetelmien kehittamista. Tallaisia olivat esimerkiksi Rauma-Repola Profeed pesuri, Impco Compaction Baffle filter, Drum Displacer seka pesupuristimet.
Rumpupesureista eniten markkinoita valtasi keskisakeussyotolla toimiva monivaiheinen DD-pesuri (Drum Displacer), jossa massa kulkee rummun kehalla sihtipohjaisissa lokeroissa. Nykyisin Andritzin markkinoiman pesurin alkuperaiset keksijat olivat Seppo Kokkonen ja Harri Qvintus Enso Gutzeit yhtiosta. Ensimmainen pesuri asennettiin Enso Gutzeitin Kotkan tehtaalle jo vuonna 1984. Ongelmana toiminnassa oli nesteiden poisto lokeroista keskiakselin kautta. Toimintaa paranneltiin myohemmin johtamalla suodos suoraan lokeroiden paadysta rummun kehalla olevien aukkojen kautta. Massaradan ylapuolella oleva paineellinen pesuneste syrjayttaa massaradan nesteen, pesunesteen virratessa vastavirtaan massan kulkuun nahden vaiheesta toiseen.
Nykyiset mega-linjat
Uusien yksilinjaisten kuitulinjojen mitoituskapasiteetti on jopa noin 4000 tonnia paivassa. Tuotanto on niin korkea, etta ainoastaan korkealla syottosakeudella toimivien pesulaitteistojen kapasiteetti on riittava. Parhaiten nykyisiin vaatimuksiin vastaavat pesupuristimet, jotka soveltuvat linjan kaikkiin pesu- ja saostusvaiheisiin. Puristimia on ollut kaytossa jo 1950-luvulta lahtien, mutta ne olivat alun perin suunniteltu erilaisiin korkeaa poistosakeutta vaativiin saostustarkoituksiin. Metson kuituteknologialinja (ent. Sunds Defibrator) keskittyi 1980-luvulla kehittamaan puristintyyppeja, joissa saostuksen lisaksi on myos syrjaytyspesuvaihe ja jotka soveltuisivat kuitulinjojen kaikkiin pesuvaiheisiin. Uusimpien pesupuristinmallien syottosakeus on yli 10 % ja poistosakeus yli 30 %. Puristintelojen hyotypinta-ala on maksimoitu syottamalla massa telojen paalta, jolla mahdollisimman suuri osa reitetysta telasta saadaan hyodynnettya nesteen poistoon.