<p>The wastewater treatment plant at GE Healthcare's facility in Uppsala deployed a three step vacuum evaporator in 2007. The purpose of this was to pre-treat wastewater containing amines. The purpose of this thesis was to optimize thisprocess by reducing the amount of concentrate without releasing more nitrogen tothe environment and to examine if density could be used as a measurement of whenthe process should be ended.To create a foundation for optimization six test cycles were conducted with samples taken from all three steps. Both concentrate and condensate were tested as well as the incoming solution. Furthermore, the thesis has been expanded with a benchmarking part examining two different evaporators. The first visit was conducted at AstraZeneca in Mölndal and the second at Korsnäs pulp mill in Gävle.The optimization part of this project ran into technical problems during its initial period. The amount of nitrogen in the condensate was above levels considerednormal and this led to a thorough cleaning of the evaporator. The experiments thenproceeded according to plan with nitrogen levels considered normal. The analysis ofthe collected data did not lead to any result suitable to run the process by.The benchmarking phase went according to plan and resulted in the conclusion thatevaporation processes are generally stabile and similar. The incoming solution was found to be the parameter that limits the process.</p>

The wastewater treatment plant at GE Healthcare's facility in Uppsala deployed a three step vacuum evaporator in 2007. The purpose of this was to pre-treat wastewater containing amines. The purpose of this thesis was to optimize thisprocess by reducing the amount of concentrate without releasing more nitrogen tothe environment and to examine if density could be used as a measurement of whenthe process should be ended.To create a foundation for optimization six test cycles were conducted with samples taken from all three steps. Both concentrate and condensate were tested as well as the incoming solution. Furthermore, the thesis has been expanded with a benchmarking part examining two different evaporators. The first visit was conducted at AstraZeneca in Mölndal and the second at Korsnäs pulp mill in Gävle.The optimization part of this project ran into technical problems during its initial period. The amount of nitrogen in the condensate was above levels considerednormal and this led to a thorough cleaning of the evaporator. The experiments thenproceeded according to plan with nitrogen levels considered normal. The analysis ofthe collected data did not lead to any result suitable to run the process by.The benchmarking phase went according to plan and resulted in the conclusion thatevaporation processes are generally stabile and similar. The incoming solution was found to be the parameter that limits the process.

Sodapannan hos Smurfit Kappa Piteå är en av flaskhalsarna i produktionsflödet. Detta har till följd att tjockluten ackumulerar medan resterande lutar minskar, på grund av detta måste övriga enheter tidvis minska produktionen. Sodapannan har dessutom gett en varierad ångproduktion per ts (torrsubstans) lut vilket tros vara relaterat till lutens såpinnehåll, tidigare analyser påvisat stora variationer i avsåpning. Eftersom såpa har högre energivärde än svartlut ligger detta som grund till kopplingen mellan variationen i ångproduktion per ts lut och avsåpningen. Avskild såpa vidareförädlas till tallolja i hartskokeriet, Smurfit Kappa Piteå använder en HDS (hydrodynamisk separator) för att avskilja tallolja från spjälkvätska. Tallolja används bland annat för framställning av biodiesel och de senaste årens intresse för biobränslen har även bidragit med större fokus på talloljetillverkningen vid pappersbruken. Smurfit Kappa Piteå har på senare tid gjort två större förändringar som har en direkt påverkan på talloljeproduktionen. Avsåpningsparken har byggts ut och flödet av spjälkvätska har lagts om till efter avsåpning istället för före avsåpning. Företaget är därför intresserade av en djupare analys för att undersöka hur förändringarna påverkat talloljeproduktionen och vad som kan göras för att ytterligare förbättra den. I detta projekt undersöks förluster av såpa och tallolja till sodapannan, hur förlusterna påverkar ångproduktionen per ts lut samt möjliga förbättringsåtgärder för en ökad talloljeproduktion. För att utreda förlusterna genomfördes en kartering vid tio olika tillfällen där talloljeinnehåll i svartlut samt såpans talloljeinnehåll fastställdes. Från detta erhölls följande resultat; avsåpningens verkningsgrad var cirka 94 % i blandlutssteget och 0 % i mellanlutssteget. Medelutbytet av tallolja i hartskokeriet var 70 %. Resultatet från karteringen analyserades med SIMCA tillsammans med tillgängliga variabler som påverkar avsåpningen, ingen specifik variabel visades påverka avsåpningen i betydande grad. Via en sammanställning av tallolje- och såpförlusterna visades en förbättringspotential för ökad talloljeproduktion på 42 % över HDS:en och 4 % över blandlutssteget vid hypotetiska utbyten på 100 % för vardera enhet. Ur förlusterna beräknades även den extra belastning som erläggs sodapannan och hur ångproduktionen per ts lut varierade med avseende på detta. Variationen i ångproduktion per ts lut gick inte att korrelera till förlorad såpa och tallolja. Vid drift av HDS:en, bidrog dess talloljeförluster med 1,1 % ökning av medelenergi på brännluten samtidigt som förlusten av såpa vid avsåpning bidrog med en medelenergiökning på 0,3 %. Utöver detta undersöktes även talloljeproduktionen med avseende på massaproduktionen för perioden 2010-2016. Från detta kunde en tydlig årstidsvariation urskiljas. Totalutbytet av tallolja från massa hade stigit samtidigt som kvoten löv/barr minskat. De senaste månaderna påvisade ett minskat totalutbyte av tallolja från massan vilket kopplades till omläggning av spjälkvätska till efter avsåpning från att tidigare återinförts före avsåpning.

Samhällets omställning till en hållbar bioekonomi ställer krav på de industrier som idag nyttjar stora mängder av skogsråvara. Av det virke som idag avverkas i Sverige använder pappers- och massaindustrin ungefär hälften av den mängden. Hos ett sulfatmassabruk nyttjas ungefär hälften av vedråvaran till produktionen av pappersmassa och den resterande restströmmen förbränns för att producera ånga och el. Pappers- och massaindustrin är en energikrävande industri och står för ungefär 50% av den svenska tillverkningsindustrins energianvändning. Effektivisering av energikrävande processer som till exempel indunstningen är nödvändigt för att reducera energianvändningen och att förbättra resurseffektiviteten av biomassa. Målet med studien är att skapa en simuleringsmodell som behandlar energi- och massflöden hos en indunstning för att undersöka energianvändningen vid en applicerad förvärmning av lut, samt utreda den potentiella energibesparingen vid reducerat värmemotstånd. Sedan har ytterligare ett mål med studien vart att skapa en överblick av forskningsläget och utvecklingen gällande en hållbar bioekonomi inom pappers- och massaindustrin. I arbetet skapades en beräkningsmodell som hanterar energi- och massflöden hos indunstningen. Därefter undersöktes hur en eventuell förvärmning av lut genom spillvärme skulle påverka energianvändningen genom att reducera uppvärmningsbehovet hos luten. Ytterligare analyserades värmemotståndets variation under ett år och tre olika fall för effekt 1A-1D genomfördes för att undersöka vilken inverkan de olika fallen har på energianvändningen. För att undersöka utvecklingen gällande en hållbar bioekonomi inom pappers- och massaindustrin granskades litteratur som täckte området i fråga. Resultaten visar att en förvärmning av lut kan potentiellt reducera energibehovet av ånga med 40–50 GWh per år om spillvärmen kan värma luten till 50% av temperaturdifferensen mellan föregående och nästkommande effekt. Reduceringen av värmemotståndet visade sig vara mest nödvändigt i effekt 1A.  Energibesparingen varierade beroende på vilket fall och vilken effekt som undersöktes. Energibesparingen för fall 1 varierade mellan 0,2–0,4 GWh per år, för fall 2 varierade det mellan 1,5–5 GWh per år och för fall 3 varierade det mellan 6–13 GWh per år. Gällande litteraturstudien var det tydligt att en hållbar bioekonomi inom pappers- och massaindustrin innebär en stor omställning, där produktutbudet behöver diversifieras genom att integrera bruken med ett bioraffinaderi som kan producera samhällsviktiga produkter.

<p>Evaporation is a part of the chemical recovery department at wood pulping mills. The purpose of evaporation is to remove water from the black liquor, which makes the liquor combustible. The process is very energy demanding, and having a well-functioning model of the system is of greatest interest. The model can then be used to study energy consumption and to test different control strategies. </p><p>Two models have been developed during the master thesis. The main model is a complete model of the evaporation at Södra Cell Mönsterås and has been constructed using the simulation program Extend. The Extend model is a block based, static model, which describes energy and mass flows of liquor, steam and condensate. </p><p>The other model consists of a dynamic, parametric model created using the System Identification Toolbox in MATLAB. However, the dynamic model only considers some parts of the evaporation. </p><p>Finally, some suggestions of further development and usage of the models are given.</p>

Evaporation is a part of the chemical recovery department at wood pulping mills. The purpose of evaporation is to remove water from the black liquor, which makes the liquor combustible. The process is very energy demanding, and having a well-functioning model of the system is of greatest interest. The model can then be used to study energy consumption and to test different control strategies. Two models have been developed during the master thesis. The main model is a complete model of the evaporation at Södra Cell Mönsterås and has been constructed using the simulation program Extend. The Extend model is a block based, static model, which describes energy and mass flows of liquor, steam and condensate. The other model consists of a dynamic, parametric model created using the System Identification Toolbox in MATLAB. However, the dynamic model only considers some parts of the evaporation. Finally, some suggestions of further development and usage of the models are given.

Alla fordonstvättar för Stockholms bussar i kollektivtrafiken har olika varianter på efterföljande vattenrening. Trafikförvaltningen önskar prova en ny sluten reningsmetod som inkluderar en indunstare som koncentrerar föroreningar och avdunstar vattnet för i princip 100 % vattenrecirkulation. Arbetets syfte är därmed att jämföra den slutna reningsmetoden med de tre nuvarande reningsmetoder som har en vattenrecirkulation på 80 %. En av de nuvarande metoderna består av biologisk rening med efterföljande poleringssteg, den andra av hydrocykloner med efterföljande elektroflockation och den tredje av ozonrening. Jämförelse baserades på för-och nackdelar utifrån reningsresultat, drift, underhåll, drift-och underhållskostnader samt livscykelkostnader. Studien visade att en sluten metod med indunstning genererar en högre avskiljning av föroreningar och återanvänder allt renat vatten till tvätthallen, på så vis belastas inte det kommunala spillvattennätet. För den biologiska reningen och elektroflockationen finns en tydlig tendens för överskridande av utsläpp av zink. För elektroflockationen finns även en tendens för överskridande av uppsamlad halt bly, nickel och krom.Indunstningen medför också en del högre kostnader. Grundinvesteringen är upp till fem gånger så stor och elförbrukning upp till sex gånger dyrare jämfört med de nuvarande reningsmetoderna. Indunstningen medför en högre energiförbrukning men genererar överskottsvärme som upp till 80 % kan återföras via fläktluftvärmare för att värma upp tvätthallen. Uppvärmning att tvätthallar är den mest kostsamma energiförbrukning på bussdepåerna och på så vis kan den kostnaden minska väsentligt. Totala kostnader för maskinutrustningarnas livslängd beräknades utifrån nuvärdesmetoden som räknar om alla betalningar över tid till tidpunkten vid investeringen. Livscykelkostnaden visade sig vara lägst för ozonrening främst då metoden inte kräver några större driftkostnader. Den mest kostsamma livscykelkostnaden var för den biologiska reningen. Det fanns dock indikationer på att vattenrecirkulationen inte fungerar som den ska då färskvattenförbrukning var den dyraste driftparametern.