Tiểu luận môn công nghệ sản xuất giấy tissu đề tài tìm hiểu phương pháp cơ học thu bột giấy
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.98 MB, 29 trang )
<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">
<b>Giảng viên hướng dẫn: TS. Thái Đình Cường</b>
<b>Sinh viên thực hiện:1. Nguyễn Thu Lan2. Lê Thị Ngọc Linh3. Trần Đức Minh4. Nguyễn Tiến Đạt</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">• Gỗ - một loại composite thiên nhiên, thành phần gồm sợi xenlulo,
hemixenlulo và lignin.
• Để tách xenlulo người ta phải băm gỗ thành các mẩu vụn rồi nghiền ướt các mẩu vụn này thành bột nhão.
• Ban đầu, phương pháp sản xuất giấy cịn rất thơ sơ và đơn giản: người ta nghiền ướt các nguyên liệu thực vật thành bột nhão rồi chải ra thành lớp mỏng rồi sấy khô.
<b>1. Tổng quan</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">• Năm 1832, nhà khoa học người Đức - Johann Keller đã thực nghiệm thành công tách xơ sợi từ gỗ bằng q trình mài.
• Trong cơng nghệ sản xuất bột cơ, gỗ và các bó sợi chịu tác dụng của lực chấn động gây ra trong cối mài hay đĩa nghiền, làm cho cấu trúc ban đầu bị lỏng lẻo cho đến khi các bó sợi được tách ra.
• Các quy trình sản xuất bột chỉ sử dụng một lượng nhỏ hóa chất (và như vậy chỉ có một lượng nhỏ lignin hịa tan) cũng được xếp vào nhóm bột cơ và được gọi là bột hóa cơ. • Hiện nay, sản lượng bột hóa tăng trung bình 2.5% thì sản lượng bột cơ tăng khoảng 10%.
<b>1. Tổng quan</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5"><b>1. Tổng quan</b>
<b>Các loại bột cơ học</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6"><b>2. Quy trình sản xuất bột giấy</b>
<small> Nguyên liệu sử dụng cho quá trình sản xuất bột giấy bao gồm: Gỗ (gỗ cứng và gỗ mềm), phi gỗ: Rơm dạ, bã mía, tre, luồng, đay… Xử lý nguyên liệu gồm các q trình: đo đạc </small>
<small>lượng gỗ, bóc vỏ, đánh thành dăm mảnh, sàng dăm mảnh, dự trữ dăm mảnh, xử lý vỏ Phân tách xơ sợi (Fiber separation)</small>
<small> Làm sạch (Cleaning)</small>
<small> Tẩy trắng (theo yêu cầu) (Bleaching) Sấy khô (theo yêu cầu) (Drying)</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">Phương pháp cơ học là sản xuất dùng cơ học mài hoặc nghiền nguyên liệu gỗ thành bột giấy hay còn gọi là bột cơ. 2 phương pháp sản xuất bột cơ nhưng đều có giai đoạn cơ bản tương tự nhau. Hình bên là sơ đồ đơn giản mô phỏng 2 phương pháp đó:
<b>Quy trình sản xuất bột cơ</b>
<b>2. Quy trình sản xuất bột giấy</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8"><small>• Giá thành thấp</small>
<small>• Sản xuất ít gây ảnh hưởng đến mơi trường</small>
<small>• Có thể làm những loại giấy có định lượng thấp mà vẫn đảm bảo độ che phủ</small>
<b>2. Quy trình sản xuất bột giấy</b>
Ưu điểm
Nhược điểm
<small>• Bột có độ bền cơ học thấp</small>
<small>• Mức độ cơ giới hóa và tự động hóa của nhiều giai đoạn cịn thấp</small>
<b>Quy trình sản xuất bột cơ</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9"><b>3. Các công nghệ sản xuất bột cơ</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10"><b>Ngun lý</b>
• Q trình mài là đưa gỗ vào môi trường chịu tác động tuần hồn của một ứng suất - ở đó năng lượng cơ học được hấp thụ để phá vỡ cấu trúc ban đầu của nguyên liệu và sợi được tách ra.
• Trên mặt cối mài , các hạt sần sùi cao hơn bề mặt cối đá làm sinh ra tác động xung của lực cắt và lực nén. Các hạt sần sùi thì phải có kích thước xác định (tốt nhất là kích thước 0.2 - 0.5mm) nhằm được mức phá hủy cấu trúc gỗ mong muốn.
• Gỗ được nạp bằng piston nén vào cối mài, do tiếp xúc với các hạt đá mài sần sùi trên bề mặt cối, cấu trúc gỗ bị lỏng lẻo dần bằng tác động “bóc vỏ”.
• Các đầu lỏng lẻo của sợi tách ra khỏi cấu trúc gỗ và các tổ chức sợi lân cận được cuốn vào theo hướng quay của cối mài. Sự bó vỏ bắt đầu trên bề mặt tạo góc 45 với bề mặt hạt sần sùi. Chính trong q trình bóc vỏ này, một phần lớn xơ sợi mịn đã được hình thành.
<b>3.1. Sản xuất bột cơ bằng phương pháp mài</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11"><b>3.1. Sản xuất bột cơ bằng phương pháp mài</b>
<b>Thiết bị</b>
Đá mài <sub>Các hình dạng gờ khác nhau</sub>
Đá mài: bộ phận chủ yếu của máy mài, lớp mặt cứng của đá (bằng oxit nhôm hoặc bằng Carbua Silic dày khoảng 7cm) thường được đúc thành phiến, gắn lên khung thép và được đúc bê tông gắn vào hịn đá. Định kì phải khắc lại vằn đá để đảm bảo độ sắc, đảm bảo ổn định năng suất mài cũng như chất lượng bột mài. Khi lớp này bị mịn thì người ta thay 1 lớp khác.
Cơ cấu làm sắc đá mài
</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13"><b>3.1. Sản xuất bột cơ bằng phương pháp mài</b>
<b>Cơng nghệ bột gỗ được mài dưới áp suất khí quyển (SGW)</b>
<i><small>Mơ tả q trình: Ngun liệu sử dụng là những đoạn gỗ dài từ 1-1.5m, đã được bóc vỏ, rửa sạch, sẽ </small></i>
<small>được ép song song với trục quay của lỗ đá sần sùi. Nhiệt sinh ra do ma sát giữa gỗ và lơ đá sẽ làm nóng các xơ sợi của gỗ và làm mềm lignin có trong lớp trung gian, làm cho quá trình tách xơ được dễ dàng hơn. Các viên đá lồi trên lô đá có tác động cắn xé để tách các sợi sơ ra khỏi gỗ. Sợi tách ra được giữ lại ở những lô trũng trên mặt lô đá. Lô đá sẽ được làm ẩm, nước sẽ hấp thụ nhiệt làm cho gỗ không bị cháy và đồng thời rửa lô đá kéo bột ra ngoài.</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14"><b>3.1. Sản xuất bột cơ bằng phương pháp mài</b>
<b>Công nghệ bột gỗ mài dưới áp xuất (PGW)</b>
• Năm 1978, một cơng ty của Phần Lan đã có những cải tiến cho loại cối mài bột giấy để chúng có thể vận hành ở áp suất cao - lên đến khoảng 3 bars.
• Quy trình này cho phép tăng hàm lượng phần sợi dài trong thành phần bột so với quy trình mài bột ở áp suất khí quyển. Bột cơ có được từ phương pháp này có độ bền cơ lý (chiều dài đứt, độ bền va đập, bền xé) cao hơn từ 20-40% so với bột cờ từ phương pháp mài ở áp suất thường.
• Tiêu tốn năng lượng cũng từ 1200-1400 kWh/tấn bột tùy loại gỗ sử dụng.
</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15"><b>3.2. Sản xuất bột cơ bằng phương pháp nghiền</b>
<b>Giới thiệu</b>
• Sản xuất bột cơ nghiền là sản xuất bột cơ theo phương pháp nghiền dăm mảnh gỗ trên máy nghiền thành bột giấy gọi là bột cơ nghiền.
• Nguyên tắc nghiền: nguyên liệu gỗ được cắt thành dăm mảnh gỗ qua rửa để loại bỏ tạp chất nặng, rồi qua máy nghiền (máy nghiền đĩa) làm trà sát sẽ bị phá vỡ, tách cắt sợi gỗ trong dăm mảnh gỗ tạo thành bột cơ nghiền.
• Cơng nghệ sản xuất bột cơ nghiền có thể trong mơi trường nhiệt độ cao, mơi trường hóa học.
• Với phương pháp này, bột cơ sinh ra có tính năng cơ lý ít bị tổn thương hơn so với bột mài.
</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16"><b>3.2. Sản xuất bột cơ bằng phương pháp nghiền</b>
<b>Nguyên lý</b>
Quá trình nghiền dăm mảnh:
1. Dăm mảnh bị nghiền thành những mảnh nhỏ, mảnh vụn “chùm xơ sợi”
2. Dưới tác dụng của nhiệt, nước, hóa chất các tế bào gỗ bị biến dạng, trương nở 3. Xơ sợi được tách lớp dưới tác dụng của dao nghiền
4. Nghiền nhỏ thành bột
</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17"><b>3.2. Sản xuất bột cơ bằng phương pháp nghiền</b>
<b>Thiết bị nghiền</b>
Các loại máy nghiền được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp là:
1. Máy nghiền đĩa đơn 2. Máy nghiền côn
3. Máy nghiền hai khoang bột 4. Máy nghiền đĩa kép
</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18"><b>3.2. Sản xuất bột cơ bằng phương pháp nghiền</b>
<b>Thiết bị nghiền</b>
Thường quay với vận tốc khoảng 1500 vịng/phút.
Hình một số loại máy nghiền
</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19"><b>3.2. Sản xuất bột cơ bằng phương pháp nghiền</b>
<b>Đĩa nghiền</b>
<small>• Thiết bị nghiền có cơ cấu hoạt động cơ bản là đĩa nghiền - là bề mặt kim loại trên đó có khắc các dao nghiền.</small>
<small>• Vật liệu chế tạo đĩa nghiền: thép cứng nickel, đến những loại thép hay hợp kim đặc biệt.</small>
<small>• Cấu tạo tổng quát của một đĩa nghiền được minh họa ở hình, gồm ba phần</small>
<small>1. Vùng ngồi (phía chu vi): là vùng nghiền mịn, những dao nghiền khít nhau</small>
<small>2. Vùng giữa: là vùng trung gian</small>
<small>3. Vùng trong (gần tâm): là vùng đánh vỡ dăm gỗ, dao nghiền rất thưa (vùng nghiền thô)</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20"><b>3.2. Sản xuất bột cơ bằng phương pháp nghiền</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21"><b>3.2. Sản xuất bột cơ bằng phương pháp nghiền</b>
<b>Công nghệ sản xuất bột nghiền ở áp suất khí quyển (RMP)</b>
<small>• Dăm gỗ hợp cách được sàng và được rửa (thường với nước nóng) để loại cát sỏi và cũng để hâm nóng dăm.• Dăm sạch được nạp vào hệ thống thiết bị nghiền để tạo </small>
<small>thành bột cơ nghiền RMP: vào trung tâm thiết bị nghiền , ma sát vào cạnh các dao nghiền, tức thời dăm bị đánh vỡ ra thành những mảnh nhỏ và quá trình nghiền những mảnh nhỏ này bắt đầu khi chúng va đập vào nhau và va đập vào dao nghiền trên đĩa rotor và stato. Dòng sợi gỗ này sẽ chuyển động ly tâm cùng với nước ra biên của các đĩa, rồi sau đó theo bột tháo ra ngồi.</small>
<small>• Thiết bị nghiền có thể là một, hai hoặc ba giai đoạn, tùy thuộc từng cơng nghệ. </small>
<small>• Đặc điểm của bột RMP là sợi gỗ thường bị đướt ngang, </small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22"><b>3.2. Sản xuất bột cơ bằng phương pháp nghiền</b>
<b>RMP có xử lý hóa chất</b>
• Nếu nghiền trực tiếp dăm loại gỗ cứng sẽ được bột giấy có chất lượng rất thấp => dăm được xử lý sơ bộ với dung dịch kiềm nguội, tính năng bột sẽ được cải thiện đáng kể.
• Điều này có thể do lignin được mềm đi trong mơi trường kiềm, làm cho q trình tách sợi thuận lợi hơn
• Dung dịch xử lý sơ bộ dăm có thể là: NaOH, NaOH và Na<sub>2</sub>SO<sub>3</sub>, NaOH và H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>.
• Quy trình: Dăm gỗ (có chiều dài khoảng 1.2 – 1.6 cm) được lắc trong thiết bị có chứa dung dịch hóa chất trong thời gian thích hợp (30 - 120 phút). Dăm kế đó được vắt rồi đưa qua giai đoạn nghiền.
• Mơi trường kiềm làm tăng độ màu của các hợp chất phenol => Việc sử dụng bổ sung Na<sub>2</sub>SO<sub>3</sub> hay H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> nhằm hạn chế hiện tượng độ trắng bột bị giảm.
</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23"><b>So sánh bột cơ giữa hai phương pháp</b>
• Nguyên liệu: khúc gỗ • Năng suất cao
• Sợi tách ra chất lượng thấp • Năng lượng đầu vào cao
• Bột phù hợp cho sản xuất giấy tissue
• Nguyên liệu: dăm gỗ • Năng suất thấp hơn
• Bột chất lượng tốt hơn bột mài • Năng lượng đầu vào cao
• Bột phù hợp cho sản xuất giấy in báo
</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24"><b>3.3. Bột nhiệt cơ (TMP)</b>
<small>• Mục đích: Cải thiện tính năng cơ lý của bột nghiền</small>
<small>• Quy trình: Dăm gỗ trước khi nạp vào máy nghiền, đi qua giai đoạn xử lý với hơi nước bão hịa ở nhiệt độ >100 và sau đó tiến hành quá trình℃ nghiền tách sợi từ dăm gỗ dưới áp suất 2-3 bars.• Do xử lý nhiệt, gỗ được “hóa dẻo” nên sợi được tách ra dễ dàng, q trình tách sợi được xảy ra </small>
<small>hồn tồn và như vậy sợi sẽ ít bị tổn thương hơn.</small>
Sơ đồ quá trình sản xuất bột TMP
</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25"><b>3.4. Bột hóa - nhiệt - cơ (CTMP)</b>
<small>• Tính chất cơ học của bột TMP có thể được cải thiện bằng việc thay thế quá trình xử lý dăm gỗ với hơi nước dưới áp suất bằng một quá trình xử lý với những chất hóa học ở nhiệt độ lớn hơn 100 .℃</small>
<small>• Nhiệt độ xử lý dăm 110- 140 (để làm mềm lignin), có thể tiến hành hoặc trong pha lỏng hoặc trong pha ℃hơi, thời gian xử lý từ 1-20 phút.</small>
<small>• Hóa chất: Na2SO3 xảy ra phản ứng sulfonat hóa lignin, giúp lignin sẽ trở nên ái nước hơn và sau quá trình nghiền, sợi sẽ trở nên đàn hồi hơn ,dung dịch NaOH có tác dụng làm tăng độ trương của lignin và hydrat cacbon, H2O2 là nhằm cải thiện độ trắng cho bột.</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26"><small>• Bột CTMP được sử dụng cho sản xuất giấy tissue, giấy in, giấy viết</small>
Trên thế giới, các công nghệ TMP, CTMP do hãng Andritz, Metso Paper sản xuất.
Tại Việt Nam có:
<small>• Nhà máy sản xuất bột cơ Tân Mai (Biên Hòa, Đồng Nai), sản lượng 40.000 tấn bột hóa-nhiệt- cơ trên năm.• Nhà máy bột giấy Phương Nam, 100.000 tấn bột/năm.• Các dự án nhà máy bột hóa- nhiệt-cơ, công suất </small>
<small>>100.000 tấn/năm đang được triển khai tại Kon Tum, Quảng Ngãi.</small>
Nhà máy sản xuất bột cơ của hãng Andritz
</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27"><b>Kết luận</b>
• Hai phương pháp sản xuất bột giấy bằng phương pháp cơ học là: phương pháp mài và phương pháp nghiền.
• Quy trình sản xuất bột cơ sử dụng một lượng nhỏ hóa chất được gọi là bột hóa cơ.
• So với phương pháp hóa học, sản xuất bột theo phương pháp cơ học địi hỏi chi phí đầu tư thấp hơn, cơng nghệ đơn giản hơn, có thể làm những loại giấy có định lượng thấp mà vẫn đảm bảo độ che phủ tuy nhiên yêu cầu về độ bền cơ lý khơng được như bột hóa
• Ứng dụng khác của bột cơ là làm các loại bao bì, giấy dán tường, giấy sinh hoạt, giấy vệ sinh, khăn, hay các loại sản phẩm có độ hấp phụ cao...
</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28"><b>Tài liệu tham khảo</b>
[1] Nguyễn Thị Ngọc Bích, Kỹ thuật Xenlulo và giấy, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2010.
[2] Lê Quang Diễn, Cơng nghệ sản xuất bột giấy, Nhà xuất bản Bách Khoa Hà Nội, 2015.
[3] Thái Đình Cường, Nghiên cứu sử dụng tác nhân thân thiện môi trường để thu bột giấy từ phế thải nông nghiệp, Luận văn Thạc sĩ khoa học, Ngành: Kỹ thuật hóa học, Chun ngành: Cơng nghệ xenluloza và giấy, Đại học Bách Khoa Hà nội, năm 2011.
[4] Bộ Tài nguyên và Môi trường, Hướng dẫn kỹ thuật lập báo cáo đánh giá tác động môi trường dự án sản xuất giấy và bột giấy, Hà Nội, 2009.
</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">
