The aim with this project was to investigate how the amount and composition of resins varied during the process producing bleached birch pulp at the mill SCA Packaging Munksund. A literature study about how the resin removal can be improved has also been included. Problems with resins in the process are common at pulp and paper mills, especially when birch is used as a raw material. The resin can cause deposits on the equipment leading to process stops, but also lowered mechanical properties and spots on the paper products. The addition of tall oil to the digester is one way of improving the removal of resins, seasoning of wood, and a good debarking are other ones. Also the different washing and bleaching steps can affect the amount of resin remaining in the pulp. In this study pulp samples from eight different positions in the process were analyzed. To extract the samples a Soxtec device was used. Results showed that the most effective resin removal happened during the washing in their first washing step after the digester, a DD-washer. Here 77 % of the resin was removed, of totally 88 % during the whole process. Another step which was effective was the final washing step, the PO-press. About 36 % of the remaining resins in the pulp which entered the PO-press were washed out here. The extracts were analyzed with GC-FID and GC-MS to identify and quantify the substances, and determine how the composition varied over the manufacturing process. Twelve different compounds were identified, and the birch bark resin, betulinol, turned out to be the hardest component to remove. Over all, the sterols and triterpenols were hard to deresinate, while the removal of resin acids, fatty acids, and fatty alcohols was more effective. The PO-reactors showed a positive effect on the fragmentation of components consisting of long carbon chains and double bonds, like squalene and betulaprenols. / Målet med projektet var att utreda hur mängden och sammansättningen av hartser varierade i den blekta björkmassan under tillverkningsprocessen på pappersbruket SCA Packaging Munksund. Att göra en litteraturstudie för att ta reda på vilka metoder som kan användas för att förbättra avhartsningen var en annan del av målet. Att pappers- och massatillverkare har problem med hartser är vanligt, speciellt när björkved används som råmaterial. Hartserna kan orsaka beläggningar på utrustningen som i sin tur kan leda till processtop, men även prickar och försämrade mekaniska egenskaper hos pappersprodukten. Att tillsätta tallolja till kokaren är en vanlig metod som används för att förbättra hartsreningen, att lagra träet innan koket, och lägga fokus på att förbättra barkningen är andra metoder. Även de olika blek- och tvättstegen som används under tillverkningen av massan kan påverka hartshalten. I denna studie analyserades massaprover från åtta olika positioner i processen. En Soxtec-utrustning användes för att extrahera massaproverna. Resultatet visade att den mest effektiva avhartsningen sker under tvätten i det första tvättsteget efter kokaren, DD-filtret. Här tvättades 77 % av hartserna ut, och totalt minskade mängden hartser med 88 % under hela processen. PO-pressen var ett annat tvättsteg som var effektivt ur avhartsningssynpunkt. Här togs 36 % av den kvarvarande mängden hartser bort från massan. Extrakten som erhållits från extraktionen analyserades vidare med GC-MS och GC-FID. Dessa metoder användes för att identifiera och kvantifiera extraktivämnena, och bestämma hur sammansättningen varierade under tillverkningsprocessen. Tolv olika ämnen identifierades och den substans som visade sig vara svårast att tvätta bort var björkbark hartset, betulinol. Stort sett så var steroler och triterpenoler svårast att bli av med, medans avhartsingen av hartssyror, fettsyror och fettalkoholer var mer effektiv. Det visade sig även att PO-reaktorerna hade en sönderdelande effekt på substanser såsom squalen och betulaprenoler, dessa består av långa kolkedjor med många dubbelbindningar mellan kolatomerna.

Syftet med detta examensarbete var att öka reaktiviteten hos förhydrolyserad kraftmassa genom att använda tidigare förhydrolysat och svavelsyra under förhydrolysen. Först bestämdes den kemiska sammansättningen av två olika vedråvaror (Acacia crassicarpa och Eucalyptushybrider) för att observera och korrelera med förhydrolysprocessen. Därefter studerades effekten av att för förhydrolyskraftkokning använda vatten, förhydrolysat och svavelsyra med olika koncentration under förhydrolysen vilket korrelerades med avlägsnandet av pentosan, utbyte, viskositet, kappanummer och ljushet. Därefter valdes en av vardera syrabaserad förhydrolyskraftmassa att blekas helt till dissolvingmassa för bestämning av Fock-reaktivitet, vilket jämfördes mot den vattenbaserade förhydrolysen som referens. Den slutliga kvaliteten på de olika förhydrolyskraftmassorna studerades också. Detta examensarbete visade att användandet av förhydrolysat och svavelsyra kan ge högre Fock-reaktivitet jämfört med vatten under liknande processförhållanden. Däremot gav syrabaserad förhydrolyskraftmassa lägre utbyte än vattenbaserad förhydrolyskraftmassa. Syrabaserad förhydrolyskraftkokning gav även lägre pentosanhalt, lägre halt extraktivämnen och lägre viskositetsvärden. Förhydrolysatbaserad förhydrolyskraftmassa hade värden mellan de som uppvisades av vattenbaserade- och svavelsyrabaserade förhydrolyskraftmassor. Dessutom hade förhydrolyskraftmassor från Eucalyptushybrider högre Fock-reaktivitet, lägre pentosanhalt, lägre halt extraktivämnen och högre viskositet än förhydrolyskraftmassor från Acacia crassicarpa. / The worldwide demand for dissolving pulp has been increasing significantly in Asia which is majorly produced from prehydrolysis kraft pulping and most of the prehydrolysis kraft pulp are consumed in viscose rayon production. Thus, it is interesting to have research in the process of prehydrolysis kraft pulping to make it a cleaner and more sustainable production. One of the most important qualities of prehydrolysis kraft pulp in viscose rayon is reactivity, which can lead to less chemical consumption and lower production cost. The aim of this research project is to increase the reactivity of prehydrolysis kraft pulp by using prehydrolysate and sulfuric acid during prehydrolysis cooking. Firstly, the wood chemical composition of two different hardwood species (Acacia crassicarpa and Eucalyptus hybrids) were determined and correlated with the prehydrolysis kraft pulping process. Secondly, prehydrolysis kraft cooking using water, prehydrolysate, and sulfuric acid with different concentration during prehydrolysis were studied and correlated with pentosan removal, yield, viscosity, kappa number, and brightness. Later, one of each acid based prehydrolysis kraft pulping were chosen to be proceed to fully bleached dissolving pulp for determining Fock reactivity which was compared to water prehydrolysis kraft pulping as the reference. The final quality of different prehydrolysis kraft pulps were also studied. From this research project, it showed that prehydrolysate and sulfuric acid prehydrolysis kraft pulp improved the Fock reactivity as compared to water prehydrolysis in similar pulping condition. However, acid based prehydrolysis kraft pulping gave lower yield than water prehydrolysis kraft pulping. Acid based prehydrolysis kraft cooking provided lower pentosan and extractive content, but lower viscosity values. Meanwhile, the prehydrolysate kraft pulp had the intermediate values between water and sulfuric acid prehydrolysis kraft pulping. In addition, Eucalyptus hybrids prehydrolysis kraft pulping had higher Fock reactivity, lower pentosan content, lower extractives, and higher viscosity than Acacia crassicarpa. To conclude, the more acidic prehydrolysis increased Fock reactivity with lower pulp yield, pentosan, extractive and viscosity.

The kraft pulping process is the most dominant pulping process consisting of 90% of the chemical virgin pulp production in the world. This process is extensive, especially considering the large chemical recycling, and improvements are constantly ongoing [1]. In 1966, G.H. Tomlinson II published a patent in where a white liquor of 100% sulphidity was used, i.e. only sodium sulphide (Na2S) as a cooking chemical and not sodium hydroxide (NaOH). A higher sulphidity gives an improved delignification and a stronger pulp with a higher yield. In addition, when NaOH is not used in the process, the causticizing plant can be eliminated. According to Tomlinson II, this would mean lower investment and operating costs.  The smelt from the recovery boiler undergoes leaching or evaporating to separate the sodium carbonate (Na2CO3) and Na2S. Na2CO3 recirculates to the black liquor to reduce the sulphur/sodium ratio, which is necessary for the function of the recovery boiler. A sufficiently high proportion of recirculated Na2CO3 is used to ensure that no SO2-emissions occur from the recovery boiler [2]. The purpose of this thesis is to investigate different cases of high sulphidity processes through heat and mass balances and compare it with a reference case of kraft pulp, in order to potentially find a more efficient process. The high sulphidity cases vary with e.g. dry solids content, effective alkali charge and the amount of recirculated Na2CO3. Also, a combination between the conventional kraft pulping process and high sulphidity process will be investigated. Tools for these calculations are given from AFRY and is done in excel. The focus is on the recovery boiler, since it is the most critical aspect in the process, but overall flow charts will also be made.  It turns out that the amount of recirculated Na2CO3 is one of the major factors that determine the outcome of the results. An increased amount of Na2CO3, which contains inert carbon, leads to a lower heating load in the recovery boiler, resulting in too low temperatures. For the high sulphidity process to be feasible, a lower effective alkali charge is required in the digester to reduce the amount of chemicals in the process. This can be achieved through a pre-impregnation step in the digester. All high sulphidity cases also resulted in a decrease in CAPEX and OPEX compared to the reference case. The most interesting result is a combination between the high sulphidity and kraft pulping process, as the results was comparable with the reference case, but at the same time containing advantages of the high sulphidity process. / Kraftmassaprocessen är den dominerade massaframställningen bestående av 90% av världens kemiska jungfrumassa. Denna process är omfattande och förbättringar pågår ständigt, särskilt med tanke på den stora kemikalieåtervinningen [1]. 1966 publicerade G.H. Tomlinson II ett patent där en vitlut av 100% sulfiditet användes, alltså endast natriumsulfid (Na2S) och inte natriumhydroxid (NaOH) som kokkemikalie. En högre sulfiditet ger en förbättrad delignifiering och därmed en starkare massa med ett högre utbyte. När NaOH inte används i kokeriet kan dessutom kaustiseringen elimineras. Det skulle, enligt Tomlinson II, innebära lägre investerings- och driftskostnader.  Smältan som kommer ut från sodapannan genomgår en laknings- eller indunstningsprocess för att separera ut natriumkarbonatet (Na2CO3) och Na2S. Na2CO3 återcirkulerar till svartluten innan sodapannan för att på så sätt minska på svavel till natriumkvoten, vilket är nödvändigt för sodapannans funktion. En tillräckligt hög andel av Na2CO3 återcirkuleras för att inga SO2-emissioner ska förekomma [2]. Syftet med denna rapport är därför att undersöka olika fall av högsulfiditetsprocesser genom värme och massbalanser och jämföra med ett referensfall av kraftmassa, för att i slutändan undersöka en potentiellt mer effektiv process. Fallen varierar med torrhalt på svartluten, effektiv alkali laddning, och mängden återcirkulerad Na2CO3. Ett kombinerat fall mellan den konventionella kraftmassa- och högsulfiditetsprocessen kommer även att undersökas. Verktyg för dessa beräkningsbalanser fås via AFRY och används i Excel. Fokuset ligger på sodapannan då denna del av processen är avgörande för processens genomförbarhet.  Övergripande flödesscheman kommer även att göras för de olika fallen.  Det ska visa sig att mängden återcirkulerad Na2CO3 är en av de större faktorerna till förändringar i resultatet. En ökad mängd Na2CO3, som innehåller inert kol, ger en lägre värmebelastning i sodapannan, och därmed för låga temperaturer i pannan. För att högsulfiditetsprocessen ska kunna vara genomförbar krävs en lägre effektiv alkali laddning i kokeriet för att minska på mängden kemikalier i processen, detta kan göras via ett förimpregneringssteg i kokeriet. Alla högsulfiditetsfall gav även en minskning i CAPEX och OPEX jämfört med referensfallet. Mest intressant resultat gavs av en kombination mellan högsulfiditet och kraftmassaprocess, då den mest efterliknade referensfallet, men samtidigt innehåller fördelar av högsulfiditetsfallet.