2024-03-13

TRS-övervakning i pappersmassaindustrin

Den lukt som förknippas med massaproduktion härrör från olika svavelföreningar. Den mest välkända är förmodligen vätesulfid, H₂S (H-S-H), men det finns också föreningar som metylmerkaptan (CH₃-S-H), dimetylsulfid (CH₃-S-CH₃) och dimetyldisulfid (CH₃-S-S-CH₃). Dessa fyra ämnen kallas gemensamt för ”totalt reducerat svavel”, TRS. Utsläpp av TRS tillsammans med de vanliga förbränningsgaserna SO₂ och NO_X (NO och NO₂) är reglerade och övervakas ofta kontinuerligt vid massaproduktionsanläggningar.

MASSA- OCH PAPPERSTILLVERKNING

Produktionsprocessen börjar med massaved. Den förvandlas till flis, blandas med kemikalier och kokas. På så sätt separeras cellulosafibrerna från lignin och andra material. Cellulosan fångas upp och aggregeras till massa. Massan skickas sedan vidare till den egentliga papperstillverkningen där den kan behandlas ytterligare för att ge papperet de önskade egenskaperna. Efterföljande pressning och torkning bildar de slutliga pappersprodukterna.

Den dominerande metoden för det processteg där cellulosan utvinns är sulfatprocessen, även kallad kraftprocessen. De aktiva kemikalierna är i huvudsak en blandning av natriumsulfid (Na₂S) och natriumhydroxid (NaOH), så kallad vitlut. Kemikalierna förbrukas i stora volymer och måste därför återvinnas av både kostnads- och miljöskäl. Flera av processtegen vid en massafabrik handlar om denna återvinning.

Det som blir kvar efter extraktionen av cellulosan är en blandning av vatten, natriumföreningar och andra kemikalier som kallas svartlut. Det mesta av svavlet från natriumsulfiden har oxiderats till natriumsulfat (Na₂SO₄) och det återstående natriumet förekommer mestadels som natriumkarbonat (Na₂CO₃). 

KEMISK ÅTERVINNING

I en sodapanna sker en reaktion mellan natriumsulfat (Na₂SO₄) och kol som återställer den ursprungliga natriumsulfiden (Na₂S). Genom ytterligare tillsats av kalciumhydroxid (Ca(OH)₂) omvandlas natriumkarbonatet tillbaka till natriumhydroxid (NaOH). Vitluten återställs därmed och kan återigen användas för att extrahera cellulosa från träflis.

Kalciumet bevaras också i ett slutet kretslopp där kalciumkarbonat från NaOH-regenereringen matas in i en roterande kalkugn av samma typ som används vid cementtillverkning. Där bildas bränd kalk, CaO, som genom reaktion med vatten omvandlas till den eftertraktade kalciumhydroxiden.

TRS kan uppstå som en biprodukt i flera processteg, men så långt det är möjligt samlas gaserna vanligtvis upp och leds in i sodapannan där de avskiljs genom förbränning. Lukten från TRS kan därmed förhindras eller åtminstone minskas avsevärt. En separat TRS-brännare kan vara standby för att ta hand om TRS-gaserna om återvinningspannan tillfälligt går offline.

BESTÄMMELSER OM ÖVERVAKNING AV UTSLÄPP

Inom EU kontrolleras utsläppen från de flesta industrier genom direktivet om industriutsläpp, IED. Detta gäller även för massa- och pappersindustrin. Här finns de specifika kraven på övervakning och utsläppsgränser i ”PP-BATC”, vilket betyder ”slutsatser om bästa tillgängliga teknik för produktion av massa, papper och kartong”.

När det gäller sodapannan finns det krav på kontinuerlig övervakning av utsläppen (CEM) av åtminstone NO_X, SO₂ och TRS, och i vissa fall även av stoft. Detta kan också gälla för mesaugnen och för en eventuell separat TRS-brännare. 

OPSIS TRS-Mätare

Som redan nämnts är TRS namnet på en grupp molekyler, varav vissa är relativt komplexa. TRS kan därför inte mätas direkt (”in situ”) med den beprövade OPSIS DOAS-tekniken med öppen mätsträcka. I stället baseras OPSIS TRS-mätsystem på extraktion av ett relativt litet rökgasflöde från kanalen. I ett första steg avlägsnas all SO₂ från gasblandningen med hjälp av en selektiv skrubber. I ett andra steg omvandlas alla återstående svavelföreningar, i praktiken TRS, till nytt SO₂ med hjälp av en högtemperaturkonverterare. Genom att mäta den kvarvarande SO₂-koncentrationen, vilket är enkelt med hjälp av DOAS-tekniken, kan TRS-koncentrationen uttryckt som svavel fastställas.

I grundkonfigurationen har ett TRS-mätsystem från OPSIS en enda mätcell och en AR600-gasanalysator för att mäta SO₂-koncentrationen. I många fall bör dock även andra typer av föroreningar övervakas. Grundsystemet kompletteras då med ytterligare en mätcell, vilket resulterar i en kostnadseffektiv mätlösning med lågt underhållsbehov. OPSIS erbjuder också CEM-system som endast övervakar H₂S, med en något annorlunda konfiguration.

De OPSIS TRS-system som hittills levererats har alla varit av den typ som även mäter andra gaser och därför har dubbla mätceller. Med vårt kostnadseffektiva, underhållsfria och flerkomponents gasmätsystem är vi övertygade om att vi erbjuder den bästa CEM-lösningen på marknaden för massaindustrin.