Now when the interest is increasing to reach a sustainable infrastructure, one possibility SCA is experimenting with is the possibility to produce renewable hydrocarbons from black liquor which can be extracted from a Kraft process. However, when extracting the black liquor, a lot of sodium-based compounds are removed from the recovery process and when hydrocarbons are produced in SCA’s biorefinery, these compounds are caught in an aqueous solution. The aqueous solution is received at 50°C, and the sodium-based compounds are mainly sodium sulfate and sodium carbonate, where the solution do also contain organic compounds and a solvent that is used in the biorefinery. This thesis focused on building a concept to extract sodium sulfate from the aqueous solution. The thesis did also include if any additional preparatory work needs to be done to the solution before extracting sodium sulfate. Finally, a flow chart that maps the energy needed for the process was created. The method that was used was crystallisation by cooling the solution. By cooling the solution, sodium sulfates solubility decreases which will result in that sodium sulfate falls out of the solution as crystals. It was determined that the solvent that the solution contains should be extracted if the solvents boiling temperature is below 100°C. Further, by cooling the solution under stirring to 15°C with a residence time of 3 hours, unwanted compounds can be extracted. By later cooling the solution under stirring to 5°C with a residence time of 1 hour, it gave sodium sulfate decahydrate (Na2SO4·10H2O) with small amounts of organic compounds. By removing the water, the dry product reached a purity of 94wt% sodium sulfate with a yield of 12% (mass of dry product/mass of aqueous solution). This result reached the specific objectives that were set at the start of this thesis, which was to reach a purity of 90wt% sodium sulfate with a yield of 5%. The energy intensity for evaporating the solvent is expected to be high. It highly depends on which solvent is used. However, this process can use the lowest quality of steam that is available from the pulp mill. It is expected that the cooling will require high amounts of cooling water and a high investment cost for the heat exchanger. Yet, this is a vital part of the process to reduce the need for coolers which is powered by electricity. / Nu när intresset ökar, för att nå en hållbar infrastruktur, så experimenterat SCA med möjligheten att producera förnybara kolväten från svartlut som kan extraheras från en sulfatprocess. Vid extrahering av svartluten tas dock mycket natriumbaserade föreningar bort från återvinningsprocessen och när kolväten produceras i SCA:s bioraffinaderi fastnar dessa föreningar i en vattenlösning. Den lösningen tas emot vid 50°C och de natriumbaserade föreningarna är huvudsakligen natriumsulfat och natriumkarbonat, där lösningen också innehåller organiska föreningar och ett lösningsmedel som används i bioraffinaderiet. Denna avhandling fokuserade på att bygga ett koncept för att extrahera natriumsulfat från vattenlösningen. Avhandlingen omfattade också om ytterligare förberedande arbete måste göras av lösningen innan man extraherar natriumsulfat. Slutligen skapades ett flödesschema som kartlägger den energi som behövs för processen. Metoden som bestämde sig för att användas var kristallisering genom kylning av lösningen. Genom att kyla lösningen minskar lösligheten av natriumsulfater vilket leder till att natriumsulfat faller ut ur lösningen som kristaller. Det bestämdes att lösningsmedlet som lösningen innehåller skulle extraheras om lösningsmedlets koktemperatur är under 100°C. Vidare, genom att kyla lösningen under omrörning till 15°C med en uppehållstid på 3 timmar, kan oönskade ämnen extraheras. Genom att senare kyla lösningen under omrörning till 5°C med en uppehållstid på 1 timme gav natriumsulfatdekahydrat (Na2SO4·10H2O) med små mängder organiska föreningar. Genom att avlägsna vattnet nådde den torra produkten en renhet av 94 vikt% natriumsulfat med ett utbyte av 12% (massa torr produkt/massa vattenlösning). Detta resultat nådde de specifika mål som sattes i början av denna avhandling, vilket var att nå en renhet av 90 vikt% natriumsulfat med ett utbyte på 5%. Energiintensiteten för att förånga lösningsmedlet förväntas vara hög. Det beror mycket på vilket lösningsmedel som används. Denna process kan dock använda den lägsta ångkvaliteten som finns tillgänglig från massafabriken. Det förväntas att kylningen kommer att kräva stora mängder kylvatten och höga investeringskostnader för värmeväxlaren. Ändå är detta en viktig del av processen för att minska behovet av kylare som drivs av elektricitet.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:ltu-85741 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Selander, André |
| Publisher | Luleå tekniska universitet, Institutionen för teknikvetenskap och matematik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0122 seconds