Công nghệ sản xuất giấy tissue để sản xuất bột giấy bằng phương pháp nấu sunfat
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (799.8 KB, 20 trang )
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Nhập môn Kỹ thuật Hóa học
Trang 1
Học phần: Công Nghệ Sản Xuất Giấy Tissue
Trang 2
Học phần: Công Nghệ Sản Xuất Giấy Tissue
MỤC
Y
MỤC LỤC______________________________________________________________3
PHẦN I. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH NẤU BỘT GỖ TRONG DCSX BỘT
GIẤY _______________________________________________________________6
1. Lịch sử phương pháp nấu bột giấy......................................................................6
2. Tính chất và các chỉ tiêu chất lượng của bột giấy..............................................6
2.1. Tính chất..........................................................................................................6
2.2. Chỉ tiêu chất lượng...........................................................................................7
3. Nguyên liệu và chuẩn bị nguyên liệu...................................................................7
3.1. Nguyên liệu......................................................................................................7
3.2. Chuẩn bị nguyên liệu.......................................................................................7
4. Các phương pháp nấu bột giấy chính.................................................................8
4.1. Bột cơ học (mechanical pulp)...........................................................................8
4.2. Bột hóa học (chemical pulp)............................................................................9
4.3. Bột bán hóa......................................................................................................9
PHẦN II. PHƯƠNG PHÁP NẤU BỘT SUNFAT_____________________10
1. Khái quát về phương pháp nấu kiềm và nấu bột sunfat.................................10
1.1. Nấu kiềm........................................................................................................10
1.1. Phương pháp nấu sunfat.................................................................................10
2. Diễn biến quá trình nấu sunfat..........................................................................11
3. Các dung dịch sử dụng cho quá trình nấu.......................................................11
3.1.1. Nồng độ dung dịch nấu...............................................................................11
3.1.2. Dịch trắng....................................................................................................11
3.1.3. Dịch đen......................................................................................................11
3.1.4. Dịch xanh....................................................................................................12
4. Mục đích của quá trình nấu bột theo phương pháp sunfat............................13
5. Các thông số điều khiển quá trình nấu bột......................................................13
5.1. Nồng độ kiềm và sunfat.................................................................................13
5.2. Nhiệt độ và thời gian nấu...............................................................................13
Trang 3
Học phần: Công Nghệ Sản Xuất Giấy Tissue
5.3. Áp suất...........................................................................................................14
6. Sự khác biệt với các phương pháp khác...........................................................14
7. Sơ đồ công nghệ sản xuất bột giấy bằng phương pháp sunfat.......................14
7.1. Phương pháp nấu gián đoạn...........................................................................14
7.2. Phương pháp náu liên tục...............................................................................17
KẾT LUẬN____________________________________________________________20
Trang 4
Học phần: Công Nghệ Sản Xuất Giấy Tissue
MỞ ĐẦU
Trong khi đa phần các sản phẩm giấy bị sụt giảm thị phần thì giấy tissue vẫn
phát triển. Đó là lý do các công ty lớn trong ngành không ngần ngại tăng cường đầu tư.
Một trong những lý do khiến ngành sản xuất giấy tissue vẫn ngày càng phát triển hiện
nay là nhu cầu sử dụng loại giấy này là rất lớn. Vì vậy, các doanh nghiệp ngành sản
xuất giấy tissue Việt Nam, ngoài việc duy trì sản xuất, còn mở rộng và tăng tốc đầu tư
cho loại sản phẩm này. Cầu còn cao 20%/năm là mức tăng trưởng hằng năm của ngành
hàng giấy tissue Việt Nam. Tuy nhiên, mức này vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu trong
nước cũng như xuất khẩu. Thực tế, thị trường giấy tissue hiện nay có sự tham gia của
nhiều công ty trong và ngoài nước với đa dạng chủng loại sản phẩm.
Trong các công đoạn sản xuất giấy tissue, quá trình nấu bột là một quá trình vô
cùng quan trọng và có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm giấy cuối cùng. Vì vậy
chúng em đã chọn đề tài: “Tìm hiểu phương pháp nấu sunfat thu bột giấy”
Chúng em xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy Thái Đình Cường
đã hướng dẫn tận tình, chi tiết giúp chúng em hoàn thành tiểu luận môn học này. Trong
quá trình thực hiện đề tài này, chúng em đã rất cố gắng để hoàn thành tốt nhưng có lẽ
do vốn kiến thức còn hạn hẹp cũng như các yếu tố khách quan khác mà không thể
tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến, phê
bình và hướng dẫn thêm của thầy cũng như bạn đọc.
Chúng em xin chân thành cảm ơn
Trang 5
Học phần: Công Nghệ Sản Xuất Giấy Tissue
PHẦN I. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH NẤU
BỘT GỖ TRONG DCSX BỘT GIẤY
Các phương pháp sản xuất bột giấy là các phương pháp xử lý nguyên liệu (gỗ hoặc phi
gỗ) để phá vỡ các liên kết trong nội bộ cây thành dạng các xơ sợi riêng lẻ gọi là bột
giấy. Về cơ bản, để phá vỡ liên kết cấu trúc cây có thể sử dụng năng lượng cơ học,
nhiệt, hóa học hoặc là sự kết hợp của các loại năng lượng này với nhau. Ứng với các
loại năng lượng được sử dụng để phân tách cấu trúc xơ sợi sẽ cho ra những loại bột
như: Bột cơ học, bột hóa học hoặc bột bán hóa học (loại bột sản xuất dựa vào sự kết
hợp giữa hóa học và cơ học). Tùy theo yêu cầu cụ thể, bột giấy có thể không tẩy trắng
hoặc tẩy trắng ở các mức độ khác nhau.
1. Lịch sử phương pháp nấu bột giấy
Năm 1840, người ta đã nghiền được gỗ thành bột giấy bằng các máy nghiền cơ
học.
Năm 1851-Watt Bardgess: Nấu với dd Na2CO3;
Năm 1853-1854: nấu bột từ nguyên liệu thân thảo bằng NaOH;
Năm 1866 nhà hóa học Mỹ Benjamin Tighman đưa ra phương pháp sản xuất
bột giấy bằng hóa học, nấu bột gỗ vụn thành bột giấy bằng Na2SO3.
Năm 1879: Dalh sử dụng Na2SO4 trong chu trình thu hồi hóa chất.
Từ 1879: Phương pháp nấu sunphat.
Đến năm 1880 nhà hóa học Đức Carl F. Dahl phát minh ra phương pháp nấu bộ
giấy bằng Na2SO3 và NaOH.
2. Tính chất và các chỉ tiêu chất lượng của bột giấy
2.1.
Tính chất
Hàm lượng lignin còn lại: là đặc trưng của bột hóa chưa tẩy trắng, xác định
bằng các phương pháp trực tiếp hoặc gián tiếp.
Hàm lượng pentozan: phụ thuộc vào quy trình nấu. trong bột sunfit chứa
4-7%, bột sunfat gỗ mềm chứa 10-11% pentozan.
Hàm lượng nhựa: là khái niệm chỉ các tạp chất của giấy các tạp chất có thể
trích ly bằng các dung môi hữu cơ như etanol, ete etylic, benzene, …
Độ tro: là hàm lượng các chất vô cơ của bột giấy. Chúng có nguồn gốc từ
nguyên liệu ban đầu và từ dung dịch của các tác nhân sử dụng trong quá
trình sản xuất.
Độ bụi: là số lượng vết bẩn trên 1 . Được xeo theo phương pháp tiêu chuẩn
hóa.
Độ trắng: là thuộc tính đặc trưng của bột giấy trắng, phụ thuộc nhiều vào
phương pháp sản xuất bột và có thể điều chỉnh bằng cách tẩy trắng, xác định
bằng thiết bị đo chuyên dụng.
Trang 6
Học phần: Công Nghệ Sản Xuất Giấy Tissue
Độ nhớt: là một thuộc tính quan trọng của bột giấy, phản ánh chiều dài của
đại phân tử xenlulozo và hemixenlulozo. Về nguyên tắc độ nhớt bột cao kéo
theo độ bền cơ học thấp.
Các tính chất độ bền cơ học: phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ bền, chiều
dài xơ sợi, độ mềm dẻo và tính đàn hồi của xơ sợi, …
2.2.
Chỉ tiêu chất lượng
Các chỉ tiêu chất lượng của bột giấy được xác định bằng các phương pháp tiêu chuẩn
hóa, như các tiêu chuẩn quốc tế: TAPPI, ISO, SCAN, ASTM, TCVN, …
3. Nguyên liệu và chuẩn bị nguyên liệu
3.1. Nguyên liệu
Nguyên liệu gỗ: có hai loại là gỗ cây lá kim thuộc loại gỗ mềm (soflwood) và
gỗ cây lá rộng thuộc loại gỗ cứng (hardwood). Nước ta chủ yếu có các loại cây
sau:
- Keo tai tượng
- Keo lá tram
- Keo lai
- Bạch đàn
- Bồ đề
- Gỗ lá kim: thông, tùng, tần bì, …
Nguyên liệu phi gỗ:
- Luồng
- Tre, nứa
- Lồ ô
- Cây đay
- Rơm rạ
- Bã mía
3.2. Chuẩn bị nguyên liệu
Cắt khúc, phân loại gỗ
Rửa gỗ
Bóc vỏ
Chặt mảnh
Sàng chọn và kiểm soát chất lượng dăm mảnh
Rửa mảnh và làm đều ẩm
4. Các phương pháp nấu bột giấy chính
4.1. Bột cơ học (mechanical pulp)
Trang 7
Học phần: Công Nghệ Sản Xuất Giấy Tissue
Hai phương pháp cơ bản để sản xuất bột cơ là phương pháp mài và nghiền. Bột cơ học
là bột gỗ hiệu suất cao (85-98%) (chủ yếu là nghiền bằng máy nghiền đĩa). Tuy nhiên,
cả 2 phương pháp đều có 1 số giai đoạn cơ bản tương tự nhau như sau:
Trang 8
Học phần: Công Nghệ Sản Xuất Giấy Tissue
4.2.
Bột hóa học (chemical pulp)
Nguyên liệu được xử lý bằng các tác nhân hóa học (nấu bột) để thu bột hóa:
+ Nấu sunfit: dùng tác nhân là dung dịch H2SO3 và các muối của nó để tách loại
lignin thu bột xenluloza, được sử dụng với gỗ lá kim (SW).
+ Nấu kiềm: có nấu xút (NaOH) và nấu sunfat (NaOH + Na2S) để tách loại lignin thu
bột xenluloza, được sử dụng với gỗ lá rộng (HW).
Bột hóa thu được với hiệu suất khoảng 50% so với nguyên liệu ban đầu. Chiều
dài xơ sợi: bột sunfit > bột sunfat > bột cơ.
4.3. Bột bán hóa
Bột giấy bán hóa học (semi-chemical pulp): Bột giấy được sản xuất bằng cách loại
khỏi nguyên liệu một phần các thành phần không phải là xenluylô bằng quá trình xử lý
hóa học, ví dụ như quá trình nấu nguyên liệu với các loại hóa chất khác nhau, giai
đoạn tách xơ sợi tiếp theo cần phải có quá trình xử lý cơ học.
Trang 9
Học phần: Công Nghệ Sản Xuất Giấy Tissue
PHẦN II. PHƯƠNG PHÁP NẤU BỘT SUNFAT
1. Khái quát về phương pháp nấu kiềm và nấu bột sunfat.
1.1.
Nấu kiềm
- Là phương pháp sản xuất bột hóa phổ biến nhất hiện nay, là phương pháp xử lý
nguyên liệu bằng dung dịch NaOH ở nhiệt độ và áp suất cao, trong thiết bị chuyên
dụng.
- Tùy thuộc vào thành phần của dịch nấu mà nấu kiềm được phân loại thành 2 phương
pháp là nấu xút, khi dịch nấu chỉ chứa đơn thuần NaOH (có thể thêm chất trợ nấu) và
nấu sunfat, khi ngoài NaOH, trong thành phần chính của dịch nấu còn có thêm sunfua
natri.
- Ở quy mô công nghiệp thì thành phần dịch náu phức tạp hơn, nhưng hàm lượng
thành phần chính thấp hơn nhiều.
- Hiện nay nấu xút ít phổ biến hơn và thường chỉ sử dụng ở quy mô nhỏ để sản xuất
bột bán hóa.
1.2.
Phương pháp nấu sunfat
- Thành phần hoạt tính của dịch trắng nấu sulfat là NaOH và Na2S. Ngoài ra, do trong
quá trình thu hồi hóa chất, phản ứng xút hóa và phản ứng khử sunfat natri diễn ra
không hoàn toàn, mà trong dịch trắng nấu sulfat còn có các muối cacbonat natri và
sunfat natri, một lượng nhỏ các hợp chất lưu huỳnh của natri, như thiosunfat,
polysunfua, aluminat, silicat, … Sự có mặt của các hợp chất này liên quan đến các
phản ứng diễn ra trong quá trình thu hồi hóa chất.
- Trong dịch nấu xút, NaOH phân ly theo phương trình sau:
NaOH + OHtrong đó thành phần hoạt tính là OH+ Sự phân ly của Na2S:
Trang 10
Học phần: Công Nghệ Sản Xuất Giấy Tissue
Na2S + H2O NaOH + NaSH
và sự phân ly của NaSH:
NaSH +
2. Diễn biến quá trình nấu sunfat
- Quá trình nấu sulfat (hay nấu kiềm) bao gồm các giai đoạn diễn ra liên tục theo trình
tự sau đây:
+ Nguyên liệu được ngâm tẩm bằng dịch nấu, tức dịch nấu được thẩm thấu vào sâu
trong tận vách tế bào của nguyên liệu thực vật.
+ Kiềm hoạt tính hấp phụ lên bề mặt chịu phản ứng của dăm mảnh nguyên liệu, các
tác nhân của dịch nấu thâm nhập qua vách tế bào, làm trương nở mô thực vật.
+ Các phản ứng hóa học diễn ra ngay tức khắc, giữa các tác nhân của dịch nấu với các
thành phần của nguyên liệu trong đó, chủ yếu là lignin bị phân hủy mạnh, một phần
hemixenlulozo và xenlulozo đồng thời cũng bị phân hủy, các trích ly và các chất vô cơ
bị hòa tan.
+ Các sản phẩm phân hủy nguyên liệu khuếch tán và hòa tan vào dung dịch, còn lại là
xơ sợi, có thành phần chủ yếu là xenlulozo, hemixenlulozo, chứa các tạp chất là lignin,
các chất trích ly và các chất vô cơ chưa bị hòa tan.
+ Trong dung dịch tiếp tục diễn ra các biến đổi hóa học của các sản phẩm mới tạo
thành và các quá trình phụ được tiếp diễn, tới khi tạo thành các hợp chất thấp phân tử,
bền hóa học ở điều kiện nấu.
Kết thúc quá trình nấu ta thu được huyền phù bột xơ sợi lẫn trong dung dịch (dịch
đen), có nồng độ khoảng 20%. Để thu được bột phù hợp cho sản xuất giấy, cần phải xử
lý qua các công đoạn tiếp theo, như rửa bột, sàng chọn, làm sạch bột và tẩy trắng.
3. Các dung dịch sử dụng cho quá trình nấu.
3.1.1. Nồng độ dịch nấu.
Nồng độ dịch nấu là yếu tố quan trọng quyết định đến hiệu quả của quá trình nấu. Khi
thay đổi nồng độ dịch nấu tính chất của bột cũng thay đổi. Người ta quy hoạch nấu với
nhiều nồng độ khác nhau và thấy rằng. Để đạt được hiệu suất nấu cao theo một số
công nghệ tiên tiến nồng độ của NaOH là 1M của Na2S là 0,5M, pH = 13,5 14.
3.1.2. Dịch trắng
Là dung dịch ban đầu được nạp vào nồi nấu gồm có NaOH 1M và Na2S 0,2M. pH của
dung dịch trắng này từ 13,5 - 14. Các hoá chất như Na 2SO4, Na2CO3, Na2S2O3
cũng có thể hiện diện do có sẵn trong thành phần của gỗ hoặc hóa chất và gây ảnh
hưởng đến quá trình nấu. Hàm lượng OH - và HS- là thông số cần phải kiểm tra suốt
quá trình qua chuẩn độ với acid HCl (Test ABC) để kiểm soát chất lượng nấu bột.
3.1.3. Dịch đen
Trang 11
Học phần: Công Nghệ Sản Xuất Giấy Tissue
Dịch thoát ra từ thiết bị nấu cùng với dăm gỗ mềm, có màu sẫm và chứa nước, các
thành phần phân rã của lignin, các sản phẩm hòa tan từ nguyên liệu dăm gỗ, các chất
vô cơ, kim loại, hữu cơ như acid và metanol…Trong dịch này lưu hùynh bị oxy hóa
thành SO42- và S2O32-.
3.1.4. Dịch xanh
Là dịch sinh ra từ thiết bị thu hồi khi đốt dịch đen, các chất hữu cơ sẽ cháy hết còn
những chất vô cơ nóng chảy gồm có Na2CO3, Na2S hòa tan trong nước.
Người ta thường dùng các biến đổi hóa học sau để chuyển dịch xanh sang dịch trắng:
Ca(OH)2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2 NaOH
Tiếp tục nung CaCO3 thu được CaO dùng cho quá trình sản xuất dịch trắng tiếp theo.
Đây là quá trình tuần hoàn gần như khép kín của việc thu hồi triệt để kiềm dùng cho
sản xuất, làm giảm giá thành và ô nhiễm môi trường. Trong các quá trình sản xuất tiếp
theo người ta chỉ cần thêm một lượng Na2SO4 do không thu hồi được để bù đắp cho
lượng Na2S bị hao hụt. Việc thu hồi kiềm chính là ưu điểm nổi trội về mặt kinh tế và
môi trường của phương pháp nấu bột Kraft. Nếu thiếu công đoạn này trong dây
chuyền sản xuất sẽ làm cho giá thành bột rất cao và gây thảm họa lớn cho môi trường.
Thành phần chủ yếu gồm các và OH- có thể chuyển qua dịch trắng dùng điều chỉnh
pH.
Bảng 3.1 Thành phần hóa học của dịch trắng và đen
Thành phần
NaOH
NaS
Na2CO3
Na2SO3
Na2SO4
Dịch trắng
53
21
15
5
3
Dịch đen
6-7
19
36
13
16
Tính toán tỷ lệ dịch cho quá trình nấu bột bao gồm tỷ lệ kiềm, tỷ lệ dịch nấu và nước.
Tỷ lệ kiềm sử dụng là tỷ số tính bằng khối lượng kiềm hiện hữu (NaOH + ½ Na2S)
tính theo Na2O với khối lượng dăm khô tuyệt đối dùng để nấu bột. Ví dụ nấu 1 mẻ bột
giấy sử dụng dăm gỗ thông với tỷ lệ kiềm sử dụng là 18% có nghĩa là cứ 100 kg
nguyên liệu dăm gỗ khô tuyệt đối cần phải dùng 18 kg kiềm hữu hiệu (NaOH +
½ Na2S) tính theo Na2O. Biết khối lượng dăm gỗ, nồng độ kiềm hiện hữu của dịch
trắng người ta tính được lượng dịch trắng cần sử dụng. Tỷ lệ dịch là khối lượng nước
ban đầu với khối lượng dăm mảnh khô tuyệt đối. Lượng nước này là tổng giá trị của
nước có trong các thành phần nguyên liệu (dăm mảnh, dịch trắng, dịch đen…) và nước
thêm vào. Ví dụ tỷ lệ dịch nấu cho một mẻ bột là 4:1 có nghĩa là cứ 100 kg nguyên
liệu khô tuyệt đối cần 400 kg nước. Biết hàm lượng nước có trong các thành phần
tham gia nấu bột sẽ tính được lượng nước cần bổ sung. Tỷ lệ này phải được tính toán
sao cho dăm mảnh được ngập trong dịch để quá trình thẩm thấu hóa chất diễn ra dễ
Trang 12
Học phần: Công Nghệ Sản Xuất Giấy Tissue
dàng. Nếu giá trị này nhỏ quá, dăm mảnh không được thẩm thấu hết, bột sẽ chín không
đều. Ngược lại thì nồng độ kiềm thấp, quá trình tách loại lignin sẽ khó khăn.
Đồ thị ảnh hưởng nồng độ của Lingin
4. Mục đích của quá trình nấu bột theo phương pháp sunfat
Mục đích chính của quá trình nấu bột là lấy đi một lượng đủ lớn lignin để cấu trúc sợi
có thể tách ra và tạo huyền phù bột giấy trong nước. Sau quá trình nấu sẽ thu được
dung dịch có màu rất sẫm gọi là dung dịch đen. Việc đốt dung dịch đen sẽ cung cấp
một nhiệt lượng rất lớn và đồng thời còn cho phép thu hồi lượng kiềm tái sử dụng
trong quy trình nấu bột giấy.
Nguyên tắc của phương pháp là nấu gỗ hoặc các thành phần tương tự với dung dịch
kiềm gồm NaOH và Na2S ở nhiệt độ cao để làm mềm lignin và tách xơ sợi tạo thành
huyền phù đồng nhất trong nước. Sau quá trình nấu người ta còn thu được dung dịch
có màu rất sẫm gọi là dung dịch đen mà sau khi đốt sẽ cho một nguồn năng lượng
được tái sử dụng rất lớn.
5. Các thông số điều khiển quá trình nấu bột
5.1. Nồng độ kiềm và sunfat
Nồng độ dịch nấu là yếu tố quan trọng quyết định đến hiệu quả của quá trình nấu. Khi
thay đổi nồng độ dịch nấu tính chất của bột cũng thay đổi. Người ta quy hoạch nấu với
nhiều nồng độ khác nhau và thấy rằng. Để đạt được hiệu suất nấu cao theo một số
công nghệ tiên tiến nồng độ của NaOH là 1M của Na2S là 0,5M pH = 13,5 14 (nhưng
đảm bảo không ăn mòn thiết bị ). Lượng kiềm này phụ thuộc vào loại gỗ cũng như
kích thước dăm gỗ. Thông thường nó khoảng 12% cho loại gỗ cứng và 16 % cho loại
gỗ mềm (tính theo Na2O so với gỗ). Hiệu suất của quá trình nấu khoảng 50%.
5.2.
Nhiệt độ và thời gian nấu
Với phương pháp sulfat nhiệt độ nấu được chọn là 1651700C. Người ta điều khiển tự
động để có thể đạt nhiệt độ này sau 90 120 phút, kế đó giữ nhiệt độ này khoảng 11,5
Trang 13
Học phần: Công Nghệ Sản Xuất Giấy Tissue
giờ. Tổng thời gian nấu có thể 2h (làm giấy bìa) 2,54h hoặc 46h ( làm giấy chất lượng
cao) tuỳ thuộc vào chất lượng gỗ cũng như chất lượng bột giấy sau khi nấu.
5.3.
Áp suất
Áp suất trong tháp được giữ khoảng 1,52at vừa làm tăng khả năng thẩm thấu vừa tạo
ra áp suất cho quá trình phóng bột.
6. Sự khác biệt với phương pháp khác
- Khác với nấu sunfit, khi nấu kiềm các phản ứng hóa học diễn ra mạnh hơn ngay khi
nhiệt độ của quá trình còn tương đối thấp. Sự biến đổi và hòa tan các thành phần của
nguyên liệu được bắt đầu gần như ngay từ thời điểm nguyên liệu tiếp xúc với dịch nấu.
Diễn biến quá trình nấu xút và nấu sunfat ở cùng một nồng độ và mức dùng kiềm hoạt
tính, chế độ nhiệt như nhau:
+ Tốc độ hòa tan của lignin cao hơn nhiều trong trường hợp nấu sunfat, tốc độ hòa tan
của hydrat cacbon gần như nhau.
+ Với hàm lượng lignin tương đương, bột sunfat có hiệu suất cao hơn so với nấu xút,
do thời gian nấu ngắn hơn và vì vậy tác dụng của kiềm đối với hydratcacbon cũng
được hạn chế.
+ Khi nấu sunfat, ngoài kiềm hoạt tính ra, sunfua natri cũng tham gia phản ứng và bị
tiêu hao, các phản ứng diễn ra mạnh nhất ở giai đoạn đầu của quá trình nấu, giảm dần
vào giai đoạn cuối. Tổng tiêu hao lưu huỳnh vào khoảng 1- 1,5% so với nguyên liệu.
Phản ứng của lưu huỳnh với lignin nâng cao độ tan của lignin so với khi nấu xút.
7. Sơ đồ công nghệ sản xuất bột giấy bằng phương pháp sunfat
7.1. Phương pháp nấu gián đoạn
• Ưu điểm:
- Vận hành khá đảm bảo;
- Đơn giản hóa và linh hoạt khi điều khiển và kiểm soát quá trình;
- Tính chất của quá trình không thay đổi đột ngột trước các thay đổi về chất
lượng nguyên liệu;
- Mức độ nấu chín bột chênh lệch nhau không nhiều giữa các mẻ nấu;
- Chi phí vận hành thấp
• Nhược điểm:
- Năng suất thấp;
- Hiệu quả kinh tế thấp (về phương diện sử dụng hơi)
Trang 14
Học phần: Công Nghệ Sản Xuất Giấy Tissue
Toàn bộ thời gian nấu từ 2.5 đến 8 giờ.
Dăm mảnh từ kho bãi được đưa vào nồi nấu (5) qua bunke mảnh (9). Tiếp đó
dịch trắng từ bể chứa (1) được trộn cùng dịch đen thu hồi từ phân xưởng rửa bột
(3), qua bơm (4) được cung cấp vào nồi nấu qua bơm tuần hoàn dịch (7). Sau
khi cung cấp đủ nguyên liệu và dịch nấu, hơi áp suất cao trao đổi nhiệt (6) và hệ
thống tuần hoàn dịch nấu bắt đầu hoạt động. Nước ngưng được sử dụng để đun
nóng hoặc thải bỏ. Trong quá trình gia nhiệt, khí giả được xả ra khỏi nồi có thể
xử lí bằng hệ thống phân li, trao đổi nhiệt, bể lắng, để tách dịch nầu, đun nước
cho rửa bột và thu các chất trích li, phần khí không ngưng xử lí trước khi thải ra
môi trường. sau khi kết thúc mẻ nấu, tiến hành phóng đỉnh và phóng đáy sang bể
phóng(14). Hơi khí thoát ra được thu hồi, lần lượt đi qua bộ tách nhựa (12) sang
trao đổi nhiệt (13). Tại đó hơi khí được phối trộn với nước ở nhiệt độ cấp từ phía
dưới bể nước (10). Nước nóng thu được có nhiệt độ khoảng 90oC được chảy vào
máng hứng phía trên bể, từ đó qua bộ tách xơ sợi, rồi sau đó trao đổi nhiệt để
đun nướ lạnh sử dụng cho rửa bột , sau đó được đưa trở lại dưới bể nước (10).
Từ bể phóng bột được pha loãng bằng dịch đen và đưa qua sàng thô để tách mấu
mắt rồi đưa sang phân xưởng rửa bột.
Trang 15
Học phần: Công Nghệ Sản Xuất Giấy Tissue
Các thao tác cơ bản của quá trình nấu sunphat:
1. Kiểm tra nồi và toàn bộ hệ thống thiết bị nấu, chuẩn bị cho mẻ nấu tiếp
theo;
2. Nạp nguyên liệu và dịch nấu vào nồi;
3. Tăng ôn (gia nhiệt tới nhiệt độ tối đa);
4. Xả khí giả;
5. Bảo ôn ở nhiệt độ tối đa;
6. Kết thúc nấu, xả khí (phóng đỉnh) để hạ áp và dỡ bột.
Trang 16
Học phần: Công Nghệ Sản Xuất Giấy Tissue
Nguyên lí hoạt động:
B1: Kiểm tra nồi và thiết bị hệ thống, chuẩn bị cho mẻ nấu tiếp theo
B2: Nguyên liệu được nạp từ bunke hoặc băng tải đưa vào chỗ đưa nguyên liệu .
các mảnh được nén bằng thiết bị nén hơi hoặc phun dung dịch nấu áp suất 7.5
đến 8,5 atm. Dịch trắng pha với dịch đen được nạp vào. Nhiệt độ nạp vào nồi
dịch trắng là 50-60oC, 60-80oC ( dịch đen). Nấu hỗn hợp trong vòng 30-40 phút
B3: Gia nhiệt đến nhiệt tối đa bằng phương pháp trực tiếp hoặc gián tiếp từ 1,52.5h. Khi nhiệt độ đến 110-120oC tiến hành xả khí từ từ
B4. Ngừng cấp nhiệt và tuần hoàn dịch trong 1,5-3h. Lưu ý trong quá trình nấu
không tiến hành phân tích
B5: Kiểm tra tàn kiềm, mùi dịch nấu, màu sắc. Giảm áp đỉnh xuống 0.4-0.5MPa.
Tiến hành phòng bột, giải phóng bột ở áp suất 4.5 atm
7.2. Phương pháp nấu liên tục
Ưu điểm:
- Năng suất của 1 đơn vị thể tích (m3) nồi nấu tăng;
- Tăng diện tích sử dụng của phân xưởng sản xuất nhờ năng suất được cải
thiện;
- Giảm quy mô của các thiết bị công nghệ (bể chứa dịch nấu, nước, dăm
mảnh,bột, …) do quá trình được vận hành đều đặn, liên tục.
Trang 17
Học phần: Công Nghệ Sản Xuất Giấy Tissue
- Giảm kích thước và số lượng các thiết bị thu hồi nhiệt do quá trình xả khí
giả và phóng đỉnh không còn;
- Có khả năng tự động hóa hoàn toàn chu trình sản xuất và giảm số nhân
công làm việc;
- Định mức tiêu hao hơi và năng lượng cố định, tạo điều kiện thuận lợi cho
bộ phận cung cấp năng lượng.
- Hệ thống thiết bị kín, vận hành liên tục: giảm tiêu hao hơi, ảnh hưởng môi
trường.
Thiết bị nấu có các khoang khác nhau (khoang tẩm mảnh và khoảng nấu).
Gia nhiệt gián tiếp.
Thời gian nấu bằng đúng thời gian bảo ôn theo cách nấu gián đoạn
Sử dụng nhiệt độ cao
Thời gian nấu giảm còn 20-40 phút;
Bỏ qua giai đoạn tăng ôn;
Nguyên liệu và dịch nấu được cấp vào nồi và ngay lập tức được gia nhiệt
đến nhiệt độ tối đa;
- Các thiết bị thường có khoang hơi, được gia nhiệt trực tiếp.
-
Di chuyển thủy lực dưới tác dụng của trọng lực: Sử dụng trong các loại nồi nấu
liên tục kiểu đứng, các chất có thể được di chuyển từ dưới lên trên hoặc từ trên
xuống dưới;
Bằng thiết bị đẩy và di chuyển bằng các vít tải.
Trang 18
Học phần: Công Nghệ Sản Xuất Giấy Tissue
+ Vận tốc di chuyển của các mảnh riêng biệt là như nhau,
+ Bột cũng sẽ được nấu chín đều.
+ Có sự tác động cơ học lên xơ sợi
+ Hệ số hữu ích của nồi có thể giảm xuống 0,5-0,6.
Nguyên liệu, dịch nấu được cấp liên tục vào nồi và bột được dỡ liên tục ra
khỏi nồi.
Có hai loại dạng TB nạp mảnh:
Nạp mảnh kiểu vít tải
Nhược điểm: là nén mảnh mạnh, gây tổn thương cho xơ sợi.
Trang 19
Học phần: Công Nghệ Sản Xuất Giấy Tissue
PHẦN III. KẾT LUẬN
Trong quá trình sản xuất bột giấy có rất nhiều hóa chất thải ra. Vì vậy cúng ta
cẩn một quy trình công nghệ cụ thể để có thể thu hồi hóa chất một cách triệt để
nhất, giảm tối đa sự ảnh hưởng đến môi trường.
Các nguồn điển hình gây ô nhiễm môi trường trong công đoạn sản xuất bột giấy
là:
- Hơi ngưng khi phóng bột
- Dịch đen bị rò rỉ hoặc bị tràn
- Nước làm mát ở các thiết bị nghiền đĩa
- Rửa bột giấy chưa tẩy trắng
- Phần tách loại có chứa nhiều sơ, sạn và cát
- Phần lọc ra khi làm đặc bột giấy
- Nước rửa sau tẩy trắng có chứa chlorolignin
- Nước thải có chứa hypochlorite
Ngoài ra thì khí thải cũng là một vấn đề cần lưu tâm. Một trong những vấn đề về
phát thải khí đáng chú ý ở nhà máy sản xuất giấy là mùi phát sinh từ quá trình
nấu tạo ra khí H2S; methyl mercaptant, dimethyl sulphide và dimethyldisulphide (lưu huỳnh dạng khử (TRS)). Clo phân tử bị rò rỉ theo lượng nhỏ
trong cả quá trình tẩy. Tuy nồng độ ô nhiễm không cao nhưng loại phát thải này
lại cực kỳ độc hại Trong quá trình thu hồi hóa chất, một lượng SO2 nồng độ cao
cũng bị thoát ra ngoài. Khí thải do hoạt động của nồi hơi (SO2, CO, NOx,
bụi…).
Qua đó chúng em đề xuất các biện pháp giảm ô nhiễm sau:
Các kỹ thuật ngăn ngừa và ngăn chặn tác động môi trường tổng thể: Ngăn
chặn nguồn thải vào môi trường nước.
Giảm thiểu tác động môi trường:
- Giảm thiểu nhu cầu nước
- Hạn chế lượng nước thải
- Hạn chế tải lượng ô nhiễm trong dòng thải
- Hạn chế phát thải ra không khí
- Hạn chế tiêu thụ năng lượng
- Hạn chế chất thải
Trang 20
