Vliv výrobních parametrů na výrobu a vlastnosti pelet z ligninu

Bc. Vojtěch Podzimek

Master's thesis

Influence of production parameters on production and properties of lignin pellets

Abstract:

Diplomová práce se zabývala problematikou tvorby pelet z ligninu, vyráběného z černého louhu při procesu výroby sulfátové buničiny, a jeho následnou precipitací za použití H2SO4. Řešeny byly jak parametry výroby, tak následné testování vyrobených pelet. V teoretické části práce byly zkoumány výrobní procesy peletizace, složení a vlastnosti vstupní suroviny a její získávání v rámci papírenského průmyslu. V rámci metodického postupu byly nejprve stanoveny výrobní parametry pro výrobu pelet. Toho bylo dosaženo za pomoci literárních zdrojů a provedením předběžných experimetů pro eliminaci faktorů, které na výrobu neměly zásadnější vliv. Pro výrobu bylo použito tlaku 100 MPa, rychlosti lisování 20 mm/min, teploty matrice 22 °C a 100 °C. Absolutní vlhkost ligninu byla 4 % a 8 %. U vytvořených pelet byla následně testována mechanická odolnost při dopravě, rozpustnost v H2O a NaOH a byla zjištěna jejich hustota. Z výsledků práce vyplývá, že je možné vytvoření pelet za použití těchto parametrů. Pelety disponovaly různou mírou plastifikace a poměrně značnou variabilitou v rámci jejich délky. Mechanická odolnost pelet se pohybovala v rozmezí 52-70 %. Rozpustnost pelet v H2O byla v rozmezí 8-15 %, v NaOH kolem 99,9 %. Hustota byla naměřena v rozmezí 957 až 1248 kg/m3. Výsledky byly diskutovány a byly navrhnuty postupy pro zlepšení výroby pelet. Zároveň vznikl metodický list, který je k dispozici v příloze této práce.

Abstract:

This diploma thesis dealt with the issue of creating pellets out of lignin powder obtained from black liquor which has been acquired during kraft pulping process and afterwards precipitated using H2SO4. Both production parametres and subsequent pellet testing were examined. In theoretical part of the thesis, pelletization processes, structure and propertites of raw materials and its acquisition during papermaking processes were examined. In methodical procedure, pellet production parametres were established. This has been achieved using theoretical knowledge followed by preliminary experiments. This method eliminated pelleting factors that did not have essential influence on pellet performance. Pressure of 100 MPa, pelleting speed of 20 mm/min and matrice temperature of 22 and 100 °C was used as pelletization parametres. As material parameter moisture content of 4 and 8 % was set. Pellets produced by using this method were tested for mechanical durability during trasport, solubility in NaOH and H2O. Also, their density was measured. Results of the work show that pellets from lignin powder can be produced by using those parameters. The variability of lignin glass transition degree within pellet and variability in pellets lenght was observed. Pellet durability was measeured in range of 52 to 70 %. Solubility of pellets in H2O was ranging between 8 to 15 %, and in NaOH it was measured around 99,9 %. Density of pellets was ranging between 957 to 1248 kg/m3. Results were discussed and possible procedures for enhancement of pellet production were proposed. Also, methodical sheet was created and it is available as an appendix to this thesis.

Keywords

biomasa, dřevo, materiálové využití, výroba papíru

Keywords

biomass, wood, material utilization, paper production

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 23. 5. 2023
• Supervisor: Ing. Ing. Štěpán Hýsek, Ph.D.
• Reader: Tomáš Pipíška, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Forestry and Wood Sciences

Master programme:
Wood Engineering