Nghiên cứu sử dụng hợp lý và hiệu quả các nguồn nguyên liệu xơ sợi thực vật ở việt nam dùng cho sản xuất bột giấy

Đồ án tốt nghiệp Sản xuất bột APMP tẩy trng Lời cảm ơn Vi lũng kớnh trng v bit ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn ThS Cao Văn Sơn tận tình giúp đỡ suốt trình làm nghiên cứu tốt nghiệp Em xin bày tỏ lòng biết ơn tập thể lãnh đạo, cán Phịng Cơng nghệ Viện Cơng Nghiệp Giấy Xenluylo giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho em làm việc Cuối em xin cảm ơn PGS – TS Dỗn Thái Hịa, thầy cô Bộ môn Công nghệ Xenluloza & Giấy, thầy khoa Cơng nghệ Hóa học Trường đại học Bách Khoa Hà Nội, toàn thể bạn bè, người thân hết lòng giúp đỡ tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Hà Nội, ngày 04 tháng 06 năm 2009 Sinh viên Nguyễn Trịnh Sơn Nguyễn Trịnh Sơn CN Xenluloza - Giấy K49 Đồ án tốt nghiệp Sản xuất bột APMP tẩy trắng BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Trịnh Sơn Số hiệu sinh viên: 20042589 Khóa: 49 Khoa/ Viện: Cơng nghệ Hóa học Ngành: Cơng nghệ Xenluloza & Giấy Đề tài nghiên cứu Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột học kiềm – peroxit từ gỗ keo tai tượng Việt Nam cho sản xuất giấy in, giấy viết … Nguyên liệu ban đầu Gỗ keo tai tượng tuổi, lấy từ lâm trường Tam Thanh – Phú Thọ Nội dung đồ án Phần Tổng quan sản xuất bột Phần Phương pháp nghiên cứu Phần Kết thảo luận Phần Kết luận Họ tên cán hướng dẫn: ThS Cao Văn Sơn PGS.TS Dỗn Thái Hịa Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 20/02/2009 Ngày hồn thành đồ án: 04/06/2009 Ngày tháng Trưởng mơn PGS.TS Dỗn Thái Hịa năm 2009 Cán hướng dẫn PGS.TS Dỗn Thái Hịa ThS Cao Văn Sơn Sinh viên hoàn thành nộp đồ án tốt nghiệp ngày ….tháng… năm Người duyệt (Ký, ghi rõ họ tên) Nguyễn Trịnh Sơn CN Xenluloza - Giấy K49 Đồ án tốt nghiệp Sản xuất bột APMP tẩy trắng MỤC LỤ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU CHƯƠNG I 11 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BỘT CƠ HỌC VÀ BỘT APMP SẢN XUẤT .11 1.1 Nhu cầu bột giấy giấy giới Việt Nam năm tới 11 1.1.1 Nhu cầu bột giấy (các loại nói chung bột giấy học tẩy trăng nói riêng) .11 1.1.2 Nhu cầu sản phẩm giấy thời gian tới giới Việt Nam 13 1.2 Tổng quan công nghệ sản xuất bột học tẩy trắng 14 1.2.1 Một số dây chuyền công nghệ sản xuất bột thông dụng giới 16 1.2.2 Tính chất ứng dụng bột học tẩy trắng 20 1.3 Công nghệ sản xuất bột kiềm - peroxit (APMP) 21 1.3.1 Tổng quan công nghệ APMP cải tiến .21 1.3.1.1 APMP truyền thống .21 1.3.1.2 Bột nhiệt kiềm – peroxit (Alkaline peoxide thermomechanical pulp) 22 1.3.1.3 P-RC-APMP 23 1.3.2 Ưu điểm công nghệ APMP 23 1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng bột kiềm-peroxit 24 1.3.4 Công nghệ tẩy trắng bột H2O2 26 1.3.5 Công nghệ tẩy trắng bột Na2S2O4 .28 1.4 Nguyên liệu chủ yếu cho sản xuất bột giấy Việt Nam - keo tai tượng 29 1.4.1 Các loại nguyên liệu thông dụng sản xuất bột giấy Việt Nam 29 1.4.2 Keo tai tượng .30 1.5 Sản xuất bột học Việt Nam .31 Nguyễn Trịnh Sơn CN Xenluloza - Giấy K49 Đồ án tốt nghiệp Sản xuất bột APMP tẩy trắng 1.5.1 Nhà máy bột giấy Tân Mai 31 1.5.2 Nhà máy bột giấy Phương Nam 32 1.6 Kết luận tổng quan 32 CHƯƠNG II 34 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 2.1 Đối tượng nghiên cứu 34 2.2 Hóa chất 34 2.3 Thiết bị nghiên cứu 34 2.4 Phương pháp nghiên cứu .34 a Mô tả phương pháp nghiên cứu 34 b Phân tính chất lý bột học .36 c Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 37 CHƯƠNG III .40 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 40 3.1 Xác định tính chất vật lý thành phần hóa học gỗ keo tai tượng 40 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện công nghệ tới chất lượng bột APMP 41 3.2.1 Ảnh hưởng mức dùng NaOH, H2O2 thời gian thẩm thấu dăm mảnh tới chiều dài đứt bột APMP 43 3.2.2 Ảnh hưởng mức dùng NaOH, H2O2 thời gian thẩm thấu dăm mảnh tới số xé bột APMP 44 3.2.3 Ảnh hưởng mức dùng NaOH, H2O2 thời gian thẩm thấu dăm mảnh tới số bục bột APMP .45 3.2.4 Ảnh hưởng mức dùng NaOH, H2O2 thời gian thẩm thấu dăm mảnh tới độ trắng bột APMP 45 3.2.5 Ảnh hưởng mức dùng NaOH, H2O2 thời gian thẩm thấu dăm mảnh tới hiệu suất thẩm thấ 46 3.3 Xác định điều kiện tối ưu trình sản xuất bột APMP .47 IV KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 Nguyễn Trịnh Sơn CN Xenluloza - Giấy K49 Đồ án tốt nghiệp Sản xuất bột APMP tẩy trắng DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TT Từ viết tắt TMP CTPM BCTPM APMP AP-TMP Nghĩa đầy đủ Bột nhiệt (Thermo Mechanical Pulp) Bột hóa nhiệt (Chemithermomechanical Pulp) Bột hóa nhiệt tẩy trắng (Bleached Chemithermomechanical Pulp ) Bột học peroxit – kiềm (Akaline Peroxide Mechanical Pulp) Bột nhiệt có tiền xử lý peroxit – kiềm P-RC-APMP Bột học peroxit – kiềm có xử lý hóa chất nghiền SGW Bột gỗ mài áp suất thường (Stone Ground Wood) PGW Bột gỗ mài áp suất cao (Pressurized Ground Wood) DTPA Diethilen triamin pentaxetic axit 10 KTĐ Khơ tuyệt đối 11 COD Nhu cầu oxi hóa học 12 CMP Bột hóa (Chemimenchanical Pulp) 13 TAPPI Hiệp hội kỷ thuật quốc tế giấy bột giấy 14 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 15 ISO Nguyễn Trịnh Sơn Tiêu chuẩn đo lường chất lượng quốc tế CN Xenluloza - Giấy K49 Đồ án tốt nghiệp Sản xuất bột APMP tẩy trắng DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Dự báo lượng bột tiêu dùng Việt Nam 12 Bảng 1.2: Các điều kiện công nghệ sản xuất bột CMP CTMP từ gỗ cứng gỗ mềm 18 Bảng 1.3: Thành phần hóa học gổ keo tai tượng .31 Bảng 3.1 Tính chất vật lý gỗ keo tai tượng 40 Bảng 3.2 Thành phần hoá học gỗ keo tai tượng .40 Bảng 3.3 Thành phần chất trích ly gỗ keo tai tượng 40 Bảng 3.4: Mã hóa biến thí nghiệm thực nghiệm .48 Bảng 3.5: Kết mẫu thực nghiệm 48 Bảng 3.6: Các số liệu thực nghiệm mơ hình 49 Bảng 3.7: Các số liệu tính tốn mơ hình 51 Bảng 3.8: Ma trận thực nghiệm tối ưu theo phương pháp tiến lên 52 Nguyễn Trịnh Sơn CN Xenluloza - Giấy K49 Đồ án tốt nghiệp Sản xuất bột APMP tẩy trắng DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Sơ đồ ngun lý công nghệ sản xuất bột CTMP CMP .20 Hình 1.2: Sơ đồ cơng nghệ sản xuất APMP truyền thống .22 Hình 1.3: Sơ đồ công nghệ 23 Hình 1.4: Sơ đồ công nghệ 23 Hình 3.1: Ảnh hưởng mức dùng NaOH tới chiều dài đứt bột với mức dùng H2O2 6% (KTĐ) .43 Hình 3.2: Ảnh hưởng mức dùng NaOH tới chiều dài đứt bột với mức dùng H2O2 12% (KTĐ) .43 Hình 3.3: Ảnh hưởng mức dùng NaOH TT tới số xé bột với mức dùng H2O2 6% (KTĐ) 44 Hình 3.4: Ảnh hưởng mức dùng NaOH TT tới số xé bột với mức dùng H2O2 12% (KTĐ) 44 Hình 3.5: Ảnh hưởng mức dùng NaOH TT tới số bục bột với mức dùng H2O2 6% (KTĐ) .45 Hình 3.6: Ảnh hưởng mức dùng NaOH TT tới số bục bột với mức dùng H2O2 12% (KTĐ) 45 Hình 3.7: Ảnh hưởng mức dùng NaOH TT tới độ trắng bột với mức dùng H2O2 6% (KTĐ) 45 Hình 3.8: Ảnh hưởng mức dùng NaOH TT tới độ trắng bột với mức dùng H2O2 12% (KTĐ) 45 Hình 3.9: Ảnh hưởng mức dùng NaOH TT tới hiệu suất bột với mức dùng H2O2 6% (KTĐ) 46 Hình 3.10: Ảnh hưởng mức dùng NaOH TT tới hiệu suất bột với mức dùng H2O2 12% (KTĐ) 46 Nguyễn Trịnh Sơn CN Xenluloza - Giấy K49 Đồ án tốt nghiệp Sản xuất bột APMP tẩy trắng MỞ ĐẦU Trong xu hội nhập phát triển Cơng nghiệp giấy Việt Nam có vị trí quan trọng kinh tế quốc dân, mười ngành công nghiệp phát triển nước ta Nó khơng đáp ứng nhu cầu sử dụng giấy xã hội với nhiều loại sản phẩm giấy in, giấy viết, giấy bao gói, giấy vệ sinh , mà tạo việc làm cho hàng trăm nghìn cơng nhân nước Trải qua nhiều kỷ, công nghệ sản xuất bột giấy liên tục thay đổi phát triển với nhiều ưu điểm vượt trội Đến có hai phương pháp sản xuất bột gồm: Sản xuất bột hóa (phương pháp sunphit,sunphat) Sản xuất bột (gỗ mài, gỗ nghiền) Bột gọi bột hiệu suất cao, bước phát triển lớn ngành cơng nghiệp giấy, ngồi yếu tố quan trọng giá bán thấp so với bột hóa tẩy trắng, bột cịn góp phần tăng số tiêu chất lượng quan trọng sản phẩm giấy in, giấy viết như: tăng độ đục, tăng khả bắt mực in tờ giấy Với q trình phát triển kinh tế xã hội, địi hỏi ngày cao sản lượng chất lượng sản phẩm giấy trở thành nhu cầu tất yếu sống nên công nghệ sản xuất bột giấy ngày cải thiện Trong phải nói đến bột có bước tiến dài với phương pháp sản xuất đa dạng Song song với bột gỗ mài bột nghiền xuất bột nhiệt (TMP), bột nhiệt tẩy trắng (BTMP), bột hóa nhiệt (CTMP), bột hóa nhiệt tẩy trắng (BCTMP), bột học peroxyt kiềm (APMP) số loại bột sản xuất theo công nghệ cải tiến nó…, cho chất lượng bột tốt như: tỷ lệ xơ sợi dài cao hơn, độ bền lý bột cải thiện đáng kể độ trắng bột cao Đến công nghệ sản xuất bột phát triển ứng dụng rộng rãi toàn giới Phần lớn nhà máy có cơng suất lớn áp dụng cơng nghệ BCTMP, APMP, đặc biệt số công nghệ cải tiến từ APMP cơng nghệ: peroxyt kiềm có tiền xử lý hóa chất nghiền (P-RC-APMP) Vì cơng nghệ tiết kiệm đầu tư chi phí điện năng, lượng COD thải môi trường thấp chất lượng bột cao, khả tẩy trắng cao hơn, hệ số tán xạ ánh sáng tốt … Ở Việt Nam tiến hành loạt dự án đầu tư nhà máy sản xuất bột giấy học như: Cơng ty Cổ phần Tập đồn Tân Mai, nhà máy bột Nguyễn Trịnh Sơn CN Xenluloza - Giấy K49 Đồ án tốt nghiệp Sản xuất bột APMP tẩy trắng giấy Tân Mai – Quảng Ngãi (dây chuyền giấy tráng phấn công suất 200.000 tấn/năm, dây chuyền bột BCTMP công suất 130.000 tấn/năm); nhà máy bột giấy Tân Mai – Lâm Đồng sản xuất bột mài công suất 200.000 tấn/năm; nhà máy bột giấy Tân Mai – Komtum; Cơng ty Cổ phần Giấy An Hịa - Tun Quang với cơng suất 130.000 bột hóa học tẩy trắng/năm, 45.000 bột BCTMP/năm; Công ty Cổ phần Giấy Bột giấy Thanh hóa cơng suất 90.000 bột APMP/năm Tồn nhà máy có cơng nghệ cải tiến sử dụng nguyên liệu đầu vào bạch đàn urophylla loại gỗ keo (trước nước ngồi sử dụng thơng gỗ bạch dương) Bên cạnh cơng nghệ BCTMP, APMP công nghệ P-RC-APMP cải tiến từ APMP lần triển khai qua dự án nhà máy bột giấy Phương Nam (Long An) với nguyên liệu đay Các nghiên cứu ban đầu loại nguyên liệu thực phịng thí nghiệm dây chuyền pilot hãng Kết cho thấy bột từ nguyên liệu đay trồng Long An theo công nghệ P-RC-APMP cho chất lượng bột cao, hoàn toàn đáp ứng tiêu chuẩn bột dùng cho sản xuất giấy in, giấy viết Đối với nguyên liệu gỗ keo tai tượng, keo tràm chưa có nhiều nghiên cứu áp dụng cho sản xuất bột cơ, nên việc nghiên cứu đưa loại nguyên liệu vào sản xuất bột có chất lượng cao cần thiết Trước thực trạng việc nghiên cứu sản xuất bột học tẩy trắng APMP từ loại nguyên liệu phổ biến nước cần thiết, khơng có ý nghĩa mặt tri thức khoa học, mà tài liệu tham khảo thiết thực cho chủ đầu tư triển khai dự án sản xuất bột nước Nguyễn Trịnh Sơn 10 CN Xenluloza - Giấy K49 Đồ án tốt nghiệp Sản xuất bột APMP tẩy trắng CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BỘT CƠ HỌC VÀ BỘT APMP SẢN XUẤT 1.1 Nhu cầu bột giấy giấy giới Việt Nam năm tới 1.1.1 Nhu cầu bột giấy (các loại nói chung bột giấy học tẩy trăng nói riêng) Theo dự báo, nhu cầu giấy bìa tồn giới tăng lên 494 triệu vào năm 2020, tương ứng tỉ lệ tăng trưởng trung bình khoảng 2% năm Theo đó, nhu cầu bột giấy giới bao gồm bột giấy tái sinh tăng từ 370 triệu lên 504 triệu Với dự báo tốc độ tăng trưởng kinh tế tồn cầu trung bình 3,2% năm từ đến năm 2020 thị trường bột giấy có tốc độ tăng trưởng thấp Trong thời gian từ năm 2008-2012, theo McElHatton chủ tịch Hiệp Hội Bột Giấy Giấy Châu Mỹ latin (PPPC) cho biết thị trường Bắc Mỹ, Tây Âu Nhật Bản thị trường có mức cân nên có mức tăng trưởng thấp có dịch chuyển nhu cầu từ thị trường Bắc Mỹ Tây Âu sang thị trường Trung Quốc, Đông Nam Á, Nam Á Đông Âu Nhu cầu bột giấy thị trường Bắc Mỹ không tăng trưởng, Tây Âu tăng 1,6% Nhật Bản 1,3% Châu Á với phát triển cơng nghiệp giấy cách nhanh chóng, nhu cầu bột giấy loại Châu Á chiếm khoảng 36% tổng tiêu dùng toàn cầu, tỉ lệ năm 1990 24% Đối với nguồn cung cấp bột gỗ, nói chung có thay đổi đáng kể sản lượng bột gỗ Bắc Mỹ Nhật Bản giảm so với mức khu vực tăng sản lượng bột gỗ đáng kể Mỹ Latin, Đông Âu (chủ yếu Nga) Đông Nam Á McElHatton cho biết, nhu cầu bột giấy tập trung hầu hết thị trường như: Châu Á 5,8% riêng Trung Quốc 8,2% từ 2008 - 2012 Theo dự báo Hiệp hội giấy Bột giấy Việt Nam lượng bột sản xuất từ năm 2008 – 2010 tăng lên khoảng 850.000 Trong đó, lượng bột từ giấy tái sinh tăng đáng kể khoảng 200.000 tấn, lượng bột tăng lên gấp đôi từ 120.000 tăng lên 220.000 đáp ứng phần nhu cầu nước Lượng bột nhập giảm xuống khoảng 800.000 thời gian từ năm 2008 - 2010 Nguyễn Trịnh Sơn 11 CN Xenluloza - Giấy K49