Master’s thesis: Smältakemi med relevans för svartlutsförbränning i sodapanna

Förbränning av svartlut inom massa- och pappersindustrin syftar dels till att tillvarata svartlutens energiinnehåll genom att producera ånga till bruket, dels till att återvinna natrium (Na) och svavel (S) från kokkemikalierna i massaprocessen. Förbränning av svartlutens organiska innehåll resulterar till biogena rökgaser bestående av CO2 och H2O, medan svartlutens oorganiska delar återvinns som en smälta i botten av sodapannan. Smältan går sedan vidare till kemikalieåtervinning.

Förbränning av svartlut inom svensk massa- och pappersindustrin släpper årligen ut ca 20 miljoner ton biogent CO2 till atmosfären. Genom att implementera oxyfuelförbränning i befintliga sodapannor skulle det vara möjligt att enkelt fånga in CO2 och därigenom skapa negativa nettoutsläpp vid dessa stora punktutsläppskällor. Oxyfuelförbränning innebär att förbränningsluften ersätts med ren syrgas (O2) som blandas i lagom proportioner med återcirkulerade rökgaser för att matcha normala förbränningsbetingelser. Efter kondensation av vattenånga består rökgaserna därför av en högkoncentrerad CO2-ström som potentiellt skulle gå att komprimera direkt inför vidare permanent lagring.

Oxyfuelbetingelserna kan dock påverka smältakemin, och sedermera kemikalieåtervinningen, negativt. Med ett högre partialtryck av CO2 i sodapannan finns indikationer på att halten natriumkarbonat (Na2CO3) kan öka, vilket därigenom förskjuter förhållandet mellan Na2CO3 och Na2S/Na2SO4 i smältan.

Syfte
Syftet med detta exjobbsförslag är att ta fram grundläggande förståelse för smältakemin genom att studera olika blandningar av Na2CO3 / Na2SO4 och ta fram kristallografiska data med röntgendiffraktion, s.k. XRD (x-ray diffraction).

Metod
Preparera syntetiska blandningar bestående av Na2CO3 och Na2SO4 i olika proportioner och därefter utsätta dem för olika upphettnings- och nerkylningshastigheter för att studera vilka kristallina former som erhålls. Långsamma upphettnings- och nerkylningsförsök genomförs i muffelugn, medan snabba upphettnings- och nerkylningsförlopp genomförs i falltubsreaktor. Resulterande material analyseras sedan med XRD.

Resultatredovisning
Resultaten från projektet sammanställs i en teknisk rapport (examensarbete) som distribueras till examinator, samt till handledare från RISE. Ersättning betalas ut från RISE efter godkänt arbete.

Organisation
Arbetet utförs under handledning av personal från forskningsinstitutet RISE i Piteå.

Välkommen med din ansökan!
Vill du veta mer är du välkommen att kontakta rekryterande chef Christopher Muller, christopher.mueller@ri. Sista ansökningsdag är 31 oktober 2024. 

Om oss
RISE Research Institutes of Sweden är Sveriges forskningsinstitut och innovationspartner. I internationell samverkan med företag, akademi och offentlig sektor bidrar vi till ett konkurrenskraftigt näringsliv och ett hållbart samhälle. Våra 3 300 medarbetare driver och stöder alla typer av innovationsprocesser. RISE är ett oberoende, statligt forskningsinstitut som erbjuder unik expertis och ett 100-tal test- och demonstrationsmiljöer för framtidssäkra teknologier, produkter och tjänster. www.ri.se.