tìm hiểu các thiết bị đốt dịch đen của quá trình thu hồi hóa chất trong sản xuất bột kraft

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG
KHOA HÓA
Ngành CNVL Polymer
ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU CÁC THIẾT BỊ ĐỐT DỊCH ĐEN CỦA QUÁ TRÌNH
THU HỒI HÓA CHẤT TRONG SẢN XUẤT BỘT KRAFT
SINH VIÊN THỰC HIỆN: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN
HUỲNH TẤN LUÂN
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS. ĐOÀN THỊ THU LOAN
LỚP: 12H4LT
1
1. MỞ ĐẦU
2. HỆ THỐNG THU HỒI HÓA CHẤT
3. CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG ĐỐT DỊCH ĐEN
4. TÀI LIỆU THAM KHẢO
KẾT CẤU ĐỀ TÀI
2
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
MỞ ĐẦU
-
Có thể nói sự tiến bộ của mỗi quốc gia luôn gắn chặt với sự phát triển của
ngành sản xuất giấy, hoàn toàn có thể lấy năng suất sản xuất và khối lượng
tiêu thụ giấy để đánh giá sự phát triển của mỗi quốc gia hay của toàn xã hội.
-
Sự phát triển công nghiệp giấy kèm theo nhiều vấn đề lớn đặt ra, cần phải
xây dựng nhà máy giấy có hệ thống thu hồi và xử lý dịch nấu (dịch đen). Dịch
đen nếu không thu hồi mà thải ra môi trường, không những gây thất thoát
hóa chất nấu dẫn đến không hiệu quả kinh tế mà còn gây ô nhiễm môi
trường và ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người.
3
•
Đối với mỗi dây chuyền sản xuất cần phải có công nghệ xử lý riêng và phù

với đặc thù nước thải của từng loại công nghệ sản xuất khác nhau.
•
Đầu tư phát triển hệ thống thu hồi hóa chất hợp lý và hiệu quả
4
Mang lại lợi ích lớn về kinh tế.
Tăng sức cạnh tranh trên thị trường của sản phẩm
Giảm thiểu tối đa những tác động đến môi trường
MỞ ĐẦU
2. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

Thu hồi lượng kiềm (NaOH + Na
2
S) hòa tan trong dịch
đen và tái sử dụng lại trong quá trình nấu bột

Thu nhiệt năng khi đốt dịch tạo ra năng lượng phục vụ
sản xuất

Giảm lượng chất thải gây ô nhiễm cao góp phần bảo
vệ môi trường.
5
MỞ ĐẦU
3. Mục đích thu hồi hóa chất
THÀNH PHẦN DỊCH ĐEN
HỮU CƠ
(65÷70%)
VÔ CƠ
(30÷35%)
Chủ yếu
là Lignin

(>25%)
Các chất dễ
bay hơi
(axit oxalic,
axit
axetic…)
Thành phần
không tan
trong nước,
tan trong ete
(phenol, axit
nhựa, axit
béo…)
Các chất
tan trong
nước và
hỗn hợp
rượu/ete
(lactone,
các axit
chứa oxi)
Các muối vô
cơ tạo thành
từ dịch nấu
(Na
2
SO
4
, NaCl,
Na

2
CO
3…
)
6
Quá trình thu hồi hóa chất

GĐ1: Xử lý sơ bộ, tạo thuận lợi cho quá trình chưng bốc và đốt
dịch đạt hiệu quả cao

GĐ2: Chưng bốc dịch đen. Dịch này không thể đốt ngay nên cần
phải cô đặc lại. Sau khi cô đặc, nồng độ dịch đen phải đạt từ 60%.

GĐ3: Đốt dịch. Sau khi chưng bốc, dịch được phun vào khoang
đốt của lò đốt thu hồi. Lò đốt thu hồi thực hiện 2 chức năng:
+ Thu hồi hóa chất sử dụng cho quá trình nấu
+ Khai thác lượng nhiệt sinh ra và thu hơi áp suất cao.

GĐ 4: Xút hóa và thu hồi vôi. Mục đích là chuyển Na
2
CO
3
thành
NaOH.
7
8
Quá trình thu hồi hóa chất

Sự phát triển các loại lò đốt thu hồi theo hướng tăng công
suất, tăng hiệu quả sử dụng năng lượng, giảm thiểu ô nhiễm

môi trường, tăng chất lượng và hiệu suất sản xuất giấy.

Lò hơi thu hồi có cấu tạo rất đa dạng: loại lò có một, hai hoặc
ba bao hơi.

Khi thiết kế lò đốt thu hồi, thông số quan trọng nhất là khả
năng làm việc của lò phải cao với các dàn ống đứng và
nghiêng.
HỆ THỐNG LÒ ĐỐT DỊCH ĐEN
9
Hình 1. Hệ thống đốt thu hồi dịch đen (Nhà máy sản xuất bột giấy Tân Hồng)
10
Hình 2. Hệ thống lò hơi Công ty TNHH giấy Kraft Vina

11
13
10
Hơi áp suất thấp
Hơi áp suất t.bình
Hơi áp suất cao
Khí đốt
(dầu đốt)
Cửa khí vào
Khí cấp 1
Khí cấp 2
Khí cấp 3
Hơi quá nhiệt
Dịch đen từ
chưng bốc
KHÍ

Nước ngưng
1. Lò đốt 5. Cyclon tách khí 9. Bể nước công nghệ 13. Vòi phun dịch đen
2. Bể hòa tan kiềm đỏ 6. Hệ thống lắng tĩnh điện 10. Ống trao đổi nhiệt (Bộ hâm) 14. Bộ quá nhiệt
3. Bể trộn sunfat 7. Ống khói 11. Bao hơi
4. Vùng lắng tro 8. Bể nước tuần hoàn 12. Thiết bị gia nhiệt sơ bộ dịch đen
12
13
Hình 3. Dịch đen cháy trong lò đốt
QUÁ TRÌNH ĐỐT DỊCH
Hình 4. Sự thay đổi kích thước giọt dịch trong quá trình đốt
QUÁ TRÌNH ĐỐT DỊCH
14
Các phản ứng xảy ra trong quá trình đốt dịch

GĐ 1: Phản ứng giữa thành phần dịch đen với khí lò.
•
2NaOH + CO
2
→ Na
2
CO
3
+ H
2
O
•
2NaOH + SO
2
→ Na
2

SO
3
+ H
2
O
•
2NaOH + SO
3
→ Na
2
SO
4
+ H
2
O
•
2Na
2
S + 2SO
2
+ O
2
→ 2Na
2
S
2
O
3
•
Na

2
S + CO
2
+ H
2
O → Na
2
CO
3
+ H
2
S
•
Na
2
S + SO
3
+ H
2
O → Na
2
SO
4
+ H
2
S
•
2RCOONa + SO
2
+ H

2
O → Na
2
SO
3
+ 2RCOOH
•
2RCOONa + SO
3
+ H
2
O → Na
2
SO
4
+ 2RCOOH

GĐ 2: Nhiệt phân và than hóa chất khô hữu cơ, cacbonat hóa kiềm tạo ra
metylic, phenol, H
2
S, (CH
3
)
2
S, CH
3
SH, ankyl sunfua…

GĐ 3: Chủ yếu là phản ứng khử Na
2

SO
4
bằng than cốc.
•
Na
2
SO
4
+ 2C → Na
2
S + 2CO
2
•
Na
2
SO
4
+ 4C → Na
2
S + 4CO
•
Na
2
SO
4
+ 4CO → Na
2
S + 4CO
2
15

Lò đốt loại hai bao hơi
•
Là loại lò sử dụng
phổ biến.
•
Sử dụng bộ hâm
với các ống đứng.
•
Lò đốt có lớp
màng nước để bảo
vệ bộ quá nhiệt
khỏi bức xạ trực
tiếp từ buồng lửa.
16
4

5

7

9

8

11

10

12

14

15

2

1. Tường lò
2. Ống Feston
3. Ống sinh hơi
4. Bao hơi
5. Ống đối lưu
6. Bộ hâm
7. Ống Venturi
8. Quạt hút khói
9. Quạt gió cấp 2 và cấp 3
10. Bộ đốt nóng không khí
11. Quạt gió cấp 1
12. Bể hòa kiềm đỏ
13. Máng chảy
14. Vòi phun không khí
15. Vòi phun dịch đen
16. Tấm đỡ
Hình 5. Lò đốt 2 bao hơi
6
1
3
16
13

CÁC LOẠI LÒ ĐỐT

Lò đốt loại 1 bao hơi
•
Là loại lò đốt hiện đại
•
Thiết kế với dàn ống
sinh hơi đứng
•
Lắp đặt các bộ quá
nhiệt với khoảng
cách lớn.
•
cho phép kiểm soát
tốt hơn chất lượng
nước.
•
độ an toàn và khả
năng làm việc cao
hơn lò hai bao hơi.
17
CÁC LOẠI LÒ ĐỐT
Hình 6. Lò đốt 1 bao hơi
12





11

Hơi quá nhiệt

1.Thân lò
2. Vòi phun dịch
3. Quạt gió cấp
1
4. Quạt gió cấp
2
5. Quạt gió cấp
3
6. Bao hơi
7. Bộ quá nhiệt
8. Bể nước tuần
hoàn
9. Bể trộn dịch
xanh
10. Bể trộn
sunfat
11. Bộ hâm
12. Ống sinh
hơi
Hình 7. Thiết kế dự kiến trong tương lai
Lò đốt thu hồi trong tương lai
•
mục tiêu thiết kế tăng áp suất
hơi chính, khi đó điện năng
sản xuất được từ lò thu hồi
tăng.
•
Lượng không khí để đốt một

đơn vị dịch đen giảm.
→ số quạt gió cũng giảm đi.
•
Cần chú ý đến vấn đề ăn
mòn bộ quá nhiệt.
18
CÁC LOẠI LÒ ĐỐT
19
CÁC THIẾT BỊ PHỤ
8
6
7
2
10
3
1
9
5
4
1. Thùng nước
2. Loại khí và bơm nước
3. Van điều khiển và đường
ống bơm
4. Bình ngưng nước mềm
5. Nước sạch
6. Bao hơi
7. Ống xuống
8. Bộ quá nhiệt
9. Van kiểm soát lưu lượng
hơi

10.Đường hơi chính đến
tuốc-bin
Hình 8. Hệ thống tuần hoàn nước
20
CÁC THIẾT BỊ PHỤ
1
2
3
4
1. Cửa sunfat vào
2. Dịch đen đi vào (đã tách tro)
3. Thân thùng trộn sunfat
4. Dịch đen đã trộn cho vào lò
đốt
Hình 9. Cyclon chưng bốc và bunke trộn sunfat
21
CÁC THIẾT BỊ PHỤ
Hình 10. Hệ thống lọc tĩnh điện
22
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. PGS-TS. Doãn Thái Hòa – Thiết Bị Sản Xuất Bột Giấy, Tập 1, NXB
Khoa Học và Kỹ Thuật, 2010.
[2]. Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong ngành giấy và bột giấy,
Trung tâm sản xuất sạch Việt Nam – Viện KH&CN Môi trường.
[3]. Lê Sơn Tùng, Đồ Án Thiết kế lò đốt thu hồi cho nhà máy bột sunfat gỗ
cứng, năng suất 220000 tấn/năm; Bộ môn Công nghệ Cellulose và
Giấy, Viện Kỹ thuật Hóa học, ĐHBK Hà Nội.
[4]. />.html
[5]. />[6]. ?cate_id=220