đồ án quá trình sản xuất giấy bằng phương pháp cơ học

Người ta đãgọi hóa học là một khoa học trung tâm của các khoa học khác, bởi nếukhông có hóa học thì không thể có những bước đột phá thăm dò vào khônggian, không thể có những phát minh mớ

Mục Lục

Phần 1: Khái quát về ngành kỹ thuật……… 1

hóa học 1,Giới thiệu về ngành kỹ thuật hóa học……… 1

2, Chương trình đào tạo KTHH của ĐHBK Hà Nội… 4 Phần 2: Khái quát về quá trình ………4

sản xuất (giấy, bột giấy) II.1Lịch sử của giấy và ngành sản xuất giấy……… 5

II.1.1 Tình hình sản xuất giấy trên thế giới ……… 6

II.1.2 Tình hình sản xuất giấy ở Việt Nam II.2 Tìm hiểu phương pháp sản xuất bột giấy………7

bằng phương pháp cơ học II.2.1.Khái niệm……….9

II.2.2 Tổng quát về quy trình sản xuất bột giấy……… 9

II.2.3 Sản xuất bột cơ ……… 10

II.2.3.1Phương pháp mài……… 12

II.2.3.2 Phương pháp nghiền……….17

Phần III: Kết luận và kiến nghị 19.

III.1 Kết luận……… 20

III.2 Kiến nghị……… 21 Tài liệu tham khảo

Phần 1: Khái quát về ngành kỹ thuật hóa học

I,Giới thiệu về ngành kỹ thuật hóa học

VAI TRÒ CỦA HÓA HỌC: Hóa học hiện diện khắp nơi trong cuộc sống Hóahọc không thích phô trương bản thân mình Nó có mặt xung quanh chúng tatrong những sản phẩm nhỏ bé hàng ngày, đồng thời cũng không thể thiếubóng hóa học trong những thành tựu ngoạn mục của thế giới Người ta đãgọi hóa học là một khoa học trung tâm của các khoa học khác, bởi nếukhông có hóa học thì không thể có những bước đột phá thăm dò vào khônggian, không thể có những phát minh mới trong điều trị bệnh, không thể cónhững khám phá kì diệu về công nghệ Hóa học đóng góp rất lớn trong lĩnhvực thực phẩm, thuốc men, năng lượng, nguyên vật liệu, vận chuyển vàthông tin liên lạc Nó cung cấp nguyên liệu cho lĩnh vực vật lý, các chất cơbản cho sinh học, dược học cũng như nguyên liệu cho các ngành côngnghiệp khác

Ngành hóa học liên quan đến các ngành nghề khác

Một thế giới không có hóa học sẽ không có vật liệu tổng hợp Điều đó cónghĩa là sẽ không có những vật dụng hàng ngày chúng ta thường sử dụngnhư: điện thoại, máy tính, quần áo , và cũng sẽ là một thế giới không có

aspirin hoặc xà phòng, dầu gội, kem đánh răng, mỹ phẩm, sẽ không có giấyrồi không có báo chí, sách, keo hoặc sơn Không có hóa học, sẽ không cócác loại phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, điều đó đồng nghĩa với việc thiếulương thực, và không có những loại nước hoa tạo mùi hương quyến rũ.Chúng ta cũng không quên rằng, hóa học còn giúp các nhà sử học nghiêncứu về các bí mật đằng sau các bức tranh, tác phẩm điêu khắc nghệ thuật,giúp cho các nhà khoa học pháp y phân tích mẫu từ một hiện trường gây án,

từ đó nhanh chóng tìm ra thủ phạm Trong khi ngành vật lý có nhiệm vụ giải

mã các quy luật của vũ trụ, ngành sinh vật học giải mã thế giới sống thìngành hóa học là khoa học của vật chất và sự biến đổi của nó Hóa học đóngmột vai trò quan trọng hàng đầu cho sự hiểu biết của nhân loại về các hiệntượng vật chất, khả năng của con người hành động theo chúng để kiểm soát

và thay đổi chúng Trong khoảng gần 2 thế kỷ nay, hóa học phân tử đã đưa

ra một loạt các vấn đề về phân tử cũng như vật liệu tinh vi Từ sự tổng hợpUrê năm 1828, hóa học bắt đầu một cuộc cách mạng thật sự Đó là một bằngchứng cho thấy đã tạo ra được một phân tử hữu cơ từ các thành phần vô cơ.Đến sự ra đời và phát triển như vũ bão của vật liệu nano trong khoảng 2 thậpniên trở lại đây càng cho thấy rõ bức tranh nghệ thuật của hóa học trong lĩnhvực vật chất của mình Hóa học có thể chế tạo ra hàng loạt các vật liệu cócấu trúc đặc biệt, ở kích thước nano Và các vật liệu này sẽ đem lại một cuộccách mạng lớn trong công nghệ khi được ứng dụng vào các thiết bị điện tử,trị liệu y học, dược liệu, năng lượng, mỹ phẩm…

Những vật liệu nano được tổng hợp hiện nay phần lớn là các ống than nano,fullerence C60, các hạt nano kim loại, chất bán dẫn hay polymer có kíchthước từ 1 - 100 nanomét Chúng có những tính chất và ứng dụng đặc biệt,

ví dụ như so với thép thì ống than nano cứng hơn 5 lần, bền hơn 160 lần vànhẹ hơn gần 6 lần Khi thêm vào một lượng nhỏ (khoảng 1%) ống than nano

đã có thể làm tăng cơ tính của polymer cao hơn 5 lần Trong y học, các hạtnano mang theo những dược liệu trị liệu và chẩn đoán ung thư Đã có nhiềubáo cáo về việc tổng hợp các loại hạt nano “thông minh” có thể cảm nhậnđược tế bào ung thư, có khả năng tải thuốc và nhả thuốc tấn công vào các tếbào này Trong ngành thẩm mỹ, đang hình thành ngành nano phẫu thuậtthẩm mỹ (Cosmetic Nano Surgery), khi các ứng dụng công nghệ nano đượcứng dụng trong vi phẫu thuật thẩm mỹ để bóc mỡ thừa, căng da, xóa nếpnhăn, đổi màu tóc Các loại kem bôi da chứa hạt nano giúp thay đổi màu dahay ngăn chặn tia tử ngoại dễ gây ung thư da…

Kỹ thuật hóa học là một nhánh của khoa học ứng dụng khoa học cơ bản(hóa học và vật lý) và khoa học sự sống (vi sinh vật và hóa sinh) cùngvới toán ứng dụng và kinh tế để tạo ra, chuyển hóa, vận chuyển, và sử dụng

hóa chất, vật liệu và năng lượng đúng cách Về cơ bản, các kỹ sư hóa họcthiết kế các quy trình, quy mô lớn để chuyến đổi các hóa chất, vật liệu thô,các tế bào sống, vi sinh vật và năng lượng thành các dạng và sản phẩm hữuích Đây là một lĩnh vực khoa học và công nghệ nghiên cứu và ứng dụngnhững kiến thức hóa học và kỹ thuật vào quá trình sản xuất các sản phẩmhóa học phục vụ công nghiệp và đời sống.

Ngành kỹ thuật hóa học đang được coi là một trong bốn ngành kinh tế trọngđiểm của nước ta, đóng góp một phần không nhỏ vào nền kinh tế quốc dân

Có thể nói hóa học không chỉ là khoa học của những khám phá phát hiện,

mà còn là khoa học của những sự sáng tạo Hóa học như một bức tranh phứctạp về vật chất

2, Chương trình đào tạo KTHH của ĐHBK Hà Nội.

Trường đại học bách khoa Hà nội là một trong những trường đầu tiên trongnước đào tạo về ngành kỹ thuật hóa học Trong ngành kỹ thuật hóa họctrường chia ra làm nhiều chuyên ngành nhỏ để đào tạo chuyên sâu, vừa giúpsinh viên định hướng được chuyên ngành phù hợp với mình, vừa đáp ứngđược nhu cầu khác nhau của từng lĩnh vực cụ thể.Dưới đây là các chuyênngành liên quan đến hóa được đào tạo tại trường:

 Công nghệ giấy và Xenluloza

 Công nghệ Vật liệu Silicat

 Công nghệ Ðiện hoá và Bảo vệ kim loại

 Công nghệ Hữu cơ - Hoá dầu

 Công nghệ các hợp chất Cao phân tử

 Quá trình Thiết bị Công nghệ Hoá họcMáy và Thiết bị Công nghệ các chất vô cơ

 Công nghệ Hóa dược và các chất bảo vệ thực vật

 Công nghiệp Hoá chất - Dầu khí

 Công nghệ Hoá lý

Hàng năm, trường đào tạo ra nguồn nhân lực chất lượng cao về các ngànhthuộc lĩnh vực hóa học, đáp ứng nhu cầu của nhiều ngành Có thể nói trườngđại học bách khoa Hà Nội là một trong số ít trường đào tạo nguồn nhân lực

có uy tín nhất, đảm bảo chất lượng đầu vào cũng như đầu ra

Phần 2: Khái quát về quá trình sản xuất

(giấy, bột giấy)

II.1 Lịch sử của giấy và ngành sản xuất giấy

Giấy là một sản phẩm cuả nền văn minh nhân loại với lịch sử lâu đời hàngnghìn năm Từ thời cổ đại, người Ai Cập đã biết làm giấy từ sợi của câypapyrus mọc bên bờ sông Nile

Xuất sứ của giấy là từ Trung Quốc Giấy là một loại vật liệu từ các xơ dài

từ vài mm đến vài cm, thường có nguồn gốc từ thực vật được tạo thànhmảng lưới bởi lực liên kết hidro không có chất kết dính Loại giấy quantrọng là giấy viết, bên cạnh đó giấy được sử dụng làm bao bì, giấy vệ sinh,giấy ăn, giấy trang trí ngoài ra còn phục vụ cho nhiều mục đích khác Ngay

từ những năm trước công nguyễn, giấy đã được phát triển rộng khắp ở TrungQuốc Thế kỉ II đã có khan giấy Tờ báo Bắc Kinh phát hành số đầu tiên năm

363, thế kỉ VI đã có khăn giấy phục vụ cho triều đình và hoàng gia Dần dần,giấy được lan rộng khắp trên toàn thế giới Đầu tiên là thế giới Ả Rập, sau

đó nhanh chóng phổ biến ở châu Âu

Ban đầu , phương pháp sản xuất giấy còn rất thô sơ và đơn giản :người tanghiền ướt các nguyên liệu thực vật thành bột nhão rồi chải ra thành lớpmỏng rồi sấy khô Nhờ cách này các sợi thực vật sẽ liên kết với nau tạothành tờ giấy Nhiều thế kỉ trôi qua, mãi đến thế kỉ VIII phát minh này ngườiTrung Hoa mới được du nhập vào Trung Á, tiếp đó là Châu Âu Đến thế kỉ

XV cách sản xuất này đã xuất hiện ở Tây Ban Nha , Italia, Pháp và Đức Khi

đó giấy được sản xuất thủ công với nguyễn liệu chủ yếu là bông và mảnhlanh vụn

Đầu thế kỉ XIX, sản xuất giấy được cơ giới hóa ngày càng nhiều, năngsuất lao động tăng nhanh Bên cạnh đó, nhu cầu lao động tăng nhanh khiếnnhu cầu về vải vụn cũng tăng nhanh Bên cạnh đó, nhu cầu về giấy vànguyên liệu sản xuất giấy cũng liên tục tăng khi nhà máy in được pháp minhvào thế kỉ XV Đặc biệt là vào thời điểm nhà máy giấy xuất hiện, người ta đãnghiên cứu dùng gỗ làm nguyên liệu thay cho vải vụn Năm 1840 ở Đức,người ta phát triển phương pháp nghiền gỗ thành bột giấy bằng thiết bịnghiền cơ học Năm 1866, nhà hóa học người Mỹ Benjamin Tigh đã phápminh ra quy trình sản xuất bột giấy bằng Na2CO3 và NaOH Kể từ đó gỗ trởthành nguyễn liệu sản xuất chính

Thành phần chính của giấy là cellulose Để tách cellulose người ta phảibăm gỗ thành các mẩu vụn rồi nghiền ướt các mẩu vụn này thành bột nhão

Bột giấy được lót qua sàng bằng một lưới kim loại , nước sẽ chảy đi còn cácsợi cellulose sẽ liên kết với nhau tạo thành tấm giấy thô Tấm giấy thô nàyđược đưa qua nhiều cục lăn để sấy khô, ép phẳng và sử lý hoàn thiện chothích hợp với nhu cầu sử dụng chẳng hạn như giấy viết được tẩm chất chốngthấm nước để không bị nhòe khi ta viết.

Quy trình sản xuất bột giấy bằng phương pháp nghiên cơ học là quy trình

có hiệu quả thu hồi cellulose cao nhưng tốn nhiều năng lượng và không loại

bỏ hết được lignin khiến chất lượng giấy không cao Vì vậy qúa trình nàyđược dùng chủ yếu để sản xuất giấy in báo, khăn giấy, giấy gói, hoặc cácloại giấy chất lượng tháp khác Ngày nay người ta cũng sáng tạo ra nhiềuphương pháp khác mang lại hiệu quả cao hơn

Sự pháp triển của giấy và ngành giấy ngày càng mạnh vì nó có tầm ảnhhưởng quan trọng đối với đời sống xã hội cũng như phát triển của nhân loạigắn liền với văn hóa đọc, viết , tiền giấy…

`II.1.1 Tình hình sản xuất giấy trên thế giới:

Sản xuất giấy và bìa trên toàn cầu tiếp tục tăng trong năm 2006 và đạt

382 triệu tấn(năm 2005 là 366 triệu tấn), theo RISI Annual Review ofGlobal Pup &Paper Statistics 2007 Sản xuất bột giấy năm 2006 tăng 1,9%

và đạt 192 triệu tấn Năm 2006, Mỹ vẫn là nước đứng đầu trong sản xuất vàtiêu dùng giấy, xếp thứ hai và thứ ba là Trung Quốc tiếp tục củng cố vị trícủa mình

Khi sản xuất giấy và tăng trưởng nhiều nhất với mức độ tăng trưởng là 16%.Trong khi các nước sản xuất giấy như Phần Lan và Canada thì sản lượng lạigiảm xuống do bãi công và đóng cửa các cơ sở sản xuất Riêng châu Á sảnlượng năm 2006 đã tăng thêm 12 triệu tấn so với năm 2005

II.1.2 Tình hình sản xuất giấy ở Việt Nam

Đặc trưng của ngành sản xuất giấy ở Việt Nam là quy mô nhỏ (về sảnlượng và đầu tư), công nghệ sản xuất còn lạc hậu hoặc chưa làm chủ đượccông nghệ, mất cân đối năng lực sản xuất bột giấy, gây ô nhiễm môi trường

ở khu vực sản xuất và vung lân cận…

2.1.2.1, Quy mô nhỏ nhưng tốc độ tăng trưởng cao

Ở Việt Nam, giấy cũng xuất hiện khá sớm do ảnh hưởng của nền văn hóa

từ Trung Hoa Ngày này, nhanh công nghiệp sản xuất giấy của Việt Nam dùquy mô vẫn còn quá nhỏ bé so với khu vực và thế giới dẫu rằng nó vẫn cómột vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Năm 1995, ngành côngnghiệp giấy Việt Nam đạt 572 tỉ VNĐ, chiếm 2,34% tổng giá trị côngnghiệp của cả nước và đứng hàng thứ 10 trong ngành công nghiệp Bao gồm

1408 cơ sở sản xuất, trong đó có 42 cơ sở quốc doanh, 39 cơ sở thuộc kinh

tế tập thể, 38 xí nghiệp tư nhân và phần còn lại là các hộ lao động thủ công

cá thể Tổng công suất sản xuất bột giấy và giấy của công nghiệp giấy ViệtNam tương ứng là 200.000 tấn/năm và 400.000 tấn/năm

Theo thống kê của hiệp hội giấy Việt Nam, ngành giấy đạt tốc độ tăngtrưởng cao và liên tục trong những năm vừa qua Từ năm 1990 đến 1999, tốc

độ tăng trưởng bình quân là 16%/năm, 3 năm sau đó (2000, 2001 và 2002)đạt 20% Dự báo tốc độ tăng trưởng 5 năm tiếp theo là 28%/năm

Úc

Với tốc độ tăng trưởng cao như vậy, cùng với việc gia tăng sản phẩm giấynhập khẩu, đã giúp định hướng sản xuất trong nước đạt 1,38 triệu tấngiấy/năm và 600.000 tấn bột giấy.

Đặc trưng của ngành giấy Việt Nam là quy mô nhỏ Tính đến năm 2004,toàn ngành giấy có trên 300 nhà máy sản xuất giấy và bột giấy nhưng phầnlớn chỉ có quy mô 1.000 đến 20.000 tấn/năm Chỉ có khoảng 20 nhà máy cóquy mô trên 20.000 tấn/năm

2.1.2.2 Mất cân đối năng lực sản xuất bột giấy

Hiện tại , trong thời kì hội nhập với nền kinh tế thế giới, ngành giấy của ViệtNam đang gặp nhiều khó khăn, thách thức về chủ động nguồn bột giấy, vềquy mô, trình độ công nghệ và các vấn đề sử lý môi trường cũng như sức ép

từ phía nguồn giấy nhập khẩu với mức thuế thấp Nhất là các vấn đề nguồnnguyên liệu Giá bột giấy liên tục tăng, bình quân trên 120USD/tấn so vớitrước Những doanh nghiệp nào có thể chủ động được giấy có khả năng lãi

to, trong đó hàng đầu là công ty giấy Bãi Bằng Hiện nay hầu như hoàn tòanchủ động về nguyên liệu sản xuất giấy in, giấy viết Công ty giấy Sài Gòncũng có dây chuyền sản xuất bột giấy từ phế liệu nên chủ động được nguồnbột cho sản xuất giấy carton và giấy về sinh Một số doanh nghiệp có vốnđầu tư nước ngoài cũng có những dây chuyền sản xuất bột giấy từ phế liệugiúp tăng khả năng cạnh tranh Tuy nhiên năng lực sản xuất của các công tynày vẫn chưa đủ lớn để cung ứng cho sản xuất nên vẫn còn phải nhập thêmbột giấy Trong khi đó thì đa phần các nhà máy khác mới chỉ bước đầu tưhoặc không chủ động được nguồn bột giấy đều rơi vào tinh trạng căng thẳng,sản phẩm tạo ra có giá thành cao, nếu bán ra thị trường thì sẽ bị thua lỗ nặng.Cũng bởi do ngành giấy của Việt Nam chưa đầu tư được một nhà máy sảnxuất bột giấy lớn nào đáng kể để cung cấp cho toàn ngành nên phần lớndoanh nghiệp phải nhập khẩu thêm bột giấy dẫn đến việc phụ thuộc Mỗinăm nhập khẩu khoảng 130.000-150.000 tấn bột giấy

2.1.2.3 Chưa làm chủ được công nghệ

Hiệp hội giấy việt nam cho biết, riêng nhu cầu nhập khẩu giấy bao bìcông nghiệp, giấy tráng chiếm 36,84%(175.000 tấn), giấy làm mặt cartonsong chiếm 18,69%, giấy làm carton chiếm 29,27%, giấy duplex ( một mặttrắng hoặc hai mặt trắng ) chiếm 5,7%, giấy làm bao bì xi măng chiếm 9,5%.Như vậy nhu cầu giấy tráng phấn rất lớn Vừa qua công ty giấy Việt Trì ,công ty giấy Bình An, công ty giấy Hải Phòng đã đầu tư vào sản xuất giấytráng phấn Đây được xem là bước đi đúng hướng nhằm đáp ứng nhu cầu

tiêu dùng trong nước Tuy nhiên, hầu hết các mặt các mặt hàng giấy trángphấn chưa được sản xuất ổn định, sản phẩm làm ra chưa đáp ứng được nhucầu trong nước gây tổn thất lớn Ngoài các dự án cửa công ty giấy HảiPhòng mới đưa vào hoạt động nên chưa có đanh giá chuẩn xác , còn lại hai

dự án của công ty giấy Vệt Trì và Bình An đã trở thành gánh nặng tài chinh

do thiết bị đầu tư không hiệu quả, không khai thác được hết năng lượng đầu

tư Theo nhận xét của các chuyên gia, nguyên nhân chủ yếu là do các doanhnhiệp chưa có kinh nghiệm sản xuất mặt hàng này và thị trường chưa ổnđịnh Đối với mặt hàng giấy in và giấy viết, trong những năm qua giấy BãiBằng, Tân Mai, Đồng Nai đã chủ động được công nghệ sản xuất Tuy nhiên,

có nhiều dự án đầu tư của tư nhân sản xuất mặt hàng này mới chỉ chú trọngthiết bị mà chưa làm chủ được công nghệ khiến sản phẩm làm ra không tiêuthụ được Đến nay nhiều doanh nghiệp đứng trước nguy cơ phá sản vì khôngtrả được nợ và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

II Tìm hiểu phương pháp sản xuất bột giấy bằng phương pháp

cơ học

II.2.1.Khái niệm

1.Bột(Plup):Là nguyên liệu sơ sợi được sử dụng để sản xuất giấy

2.Xơ sợi(Fibers): Là những tế bào dài có nguồn gốc từ gỗ và nhiều loại thựcvật khác

+ Xơ sợi nguyên thủy: Là loại sơ chưa từng qua sử dụng, loại xơ nàykhông hoặc có thể qua quá trình sấy khô và sử lý cơ hóa

+Xơ sợi thứ cấp: Là loại xơ sợi đã qua quá trình sử dụng, loại sơ nàythường trải qua giai đoạn trung gian như:in ấn, gia công…

3.Các quá trình sản xuất bột có những giai đoạn sau:

• Nguồn nguyên liệu (Raw material resource)

• Xử lý nguyên liệu (Handling of raw material)

• Phân tách xơ sợ i(Fiber separation)

• Làm sạch (Cleaning)

• Tẩy trắng (Theo yêu cầu)(Bleaching)

• Sấy khô(theo yêu cầu)(Drying)

**Nguồn nguyên liệu: Nguyên liệu sử dụng cho quá trình sản xuất bột cơbao gồm

+Gỗ: gỗ cứng và gỗ mềm

+Phi gỗ: Rơm dạ, bã mía, tre, luồng, đay…

** Xử lý nguyên liệu gỗ

-Đo đạc lượng gỗ

Nguyên liệu: gỗ được thu hoạch ở dạng khúc (dễ vận chuyển) sau đó chặt

gỗ dạng khúc ra nhỏ cho vào máy nghiền, mài thu được dăm mảnh (tiết kiệm nguyên liệu, tiết kiệm được diện tích nồi nấu) Sau đó, đem dăm mảnh đi xử

lý cơ, xử lý hóa học hoặc xử lý bán cơ học Xừ lý cơ học, nhiệt từ ma sát từ máy nghiền (mài) sẽ làm cho dăm mãnh tách thành các xơ sợi nhằm làm

mềm lignin mà không loại bỏ hoàn toàn Xử lý hóa học, cung cấp nhiệt từbên ngoài và sử dụng hóa chất để tách hẳn lignin ra Bột giấy sẽ được qua

quá trình sàng và làm sạch để loại bỏ các tạp chất có trong bột Tùy theonguyên liệu để ta lựa chọn cách tẩy trắng bột.

Đối với bột cơ, chỉ làm sáng bột ( làm mềm lignin) bằng cách thêm một số chất vào Đối với bột hóa học thì phải tẩy trắng (loại bỏ gần như hoàn toàn lignin) bằng một số hóa chất nhất định.

II.2.3 Sản xuất bột cơ

-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

Tuy có 2 phương pháp chính sản xuất bột cơ nhưng đều có một giai đoạn

cơ bản tương tự nhau

Dưới đây là sơ đồ đơn giản mô phỏng 2 phương pháp đó

Thiết bị nghiền

Cắt,sàng,

chọn dăm

Sàng tinh Sàng chọn

Gỗ đoạn

bóc vỏ