Nội dung phương pháp nấu sunfat bao gồm 2 nội dung + tổng quan về sản xuất bột giấy + Các bước nấu bột giấy bằng phương pháp sunfat, quy trình công nghệ nấu liên tục và nấu gián đoạn 2. Diễn biến quá trình nấu sunfat 3. Các dung dịch sử dụng cho quá trình nấu.. 3.1.1. Nồng độ dung dịch nấu 3.1.2. Dịch trắng. 3.1.3. Dịch đen 3.1.4. Dịch xanh. 4. Mục đích của quá trình nấu bột theo phương pháp sunfat.. 5. Các thông số điều khiển quá trình nấu bột.. 5.1. Nồng độ kiềm và sunfat 5.2. Nhiệt độ và thời gian nấu. 5.3. Áp suất
CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY TISSUE ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP NẤU SUNFAT THU BỘT GIẤY NỘI DUNG CHÍNH 01 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH NẤU BỘT GỖ TRONG DCSX BỘT GIẤY 02 03 PHƯƠNG PHÁP NẤU BỘT SUNFAT KẾT LUẬN 01 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH NẤU BỘT GỖ TRONG DCSX BỘT GIẤY Benjamin Tighman đưa phương pháp sản xuất bột giấy hóa học, nấu bột gỗ vụn thành bột giấy Na2SO3 Nấu bột từ nguyên liệu thân thảo NaOH Dalh sử dụng Na2SO4 chu trình thu hồi hóa 1886 chất 1853- 1879 1854 Watt Bardgess nấu với dd Phương pháp nấu sunphat Na2CO3 1851 1840 1879 LỊCH SỬ 1880 Carl F Dahl phát minh phương pháp nấu Người ta nghiền gỗ thành bột giấy máy nghiền học giấy Na2SO3 NaOH Tính chất bột giấy Hàm lượng lignin lại: đặc trưng bột hóa chưa tẩy trắng, xác định phương pháp trực tiếp gián tiếp 01 05 chuẩn hóa Độ trắng: thuộc tính đặc trưng bột giấy trắng, phụ thuộc vào phương pháp Hàm lượng pentozan: phụ thuộc vào quy trình nấu bột sunfit chứa 4-7%, bột sunfat gỗ mềm chứa 10-11% pentozan 02 06 03 07 Hàm lượng nhựa: khái niệm tạp chất giấy tạp chất trích ly dung mơi hữu etanol, ete etylic, benzene, … Độ tro: hàm lượng chất vơ bột giấy, có nguồn gốc từ nguyên liệu ban đầu từ dung dịch tác nhân sử dụng trình sản xuất Độ bụi: số lượng vết bẩn m^2 Được xeo theo phương pháp tiêu sản xuất bột điều chỉnh cách tẩy trắng Độ nhớt: thuộc tính quan trọng bột giấy, phản ánh chiều dài đại phân tử xenlulozo hemixenlulozo Các tính chất độ bền học: phụ thuộc vào nhiều yếu tố độ bền, chiều 04 08 dài xơ sợi, độ mềm dẻo tính đàn hồi xơ sợi, … Các tiêu chất lượng bột giấy xác định phương pháp tiêu chuẩn hóa, tiêu chuẩn quốc tế: TAPPI, ISO, SCAN, ASTM, TCVN, … 01 02 Nguyên liệu gỗ Nguyên liệu phi gỗ Có hai loại gỗ kim thuộc loại gỗ mềm Bao gồm: (soflwood) gỗ rộng thuộc loại gỗ cứng - Luồng (hardwood) Nước ta chủ yếu có loại sau: - Tre, nứa Keo tai tượng, Keo tram, Keo lai, Bạch đàn, Bồ - Lồ ô đề, Gỗ kim: thơng, tùng, tần bì, … - Cây đay - Rơm rạ - Bã mía CHUẨN BỊ NGUYÊN LIỆU 01 Cắt khúc, phân loại gỗ 02 Rửa gỗ 03 Bóc vỏ chặt mảnh 04 05 Sàng chọn kiểm soát chất lượng dăm mảnh Rửa mảnh làm âm Bột học (mechanical pulp) Hai phương pháp để sản xuất bột phương pháp mài nghiền Bột học bột gỗ hiệu suất cao (85-98%) (chủ yếu nghiền máy nghiền đĩa) Tuy nhiên, phương pháp có số giai đoạn tương tự sau: Bột hóa học (chemical pulp) Nguyên liệu xử lý tác nhân hóa học (nấu bột) để thu bột hóa 10 NẤU SUNFAT Thành phần hoạt tính dịch trắng nấu sulfat NaOH Na2S Ngồi ra, q trình thu hồi hóa chất, phản ứng xút hóa phản ứng khử sunfat natri diễn khơng hồn tồn, mà dịch trắng nấu sulfat có muối cacbonat natri sunfat natri, lượng nhỏ hợp chất lưu huỳnh natri, thiosunfat, polysunfua, aluminat, silicat, … Sự có mặt hợp chất liên quan đến phản ứng diễn q trình thu hồi hóa chất Trong dịch nấu xút, NaOH phân ly theo phương trình sau: NaOH → + thành phần hoạt tính Sự phân ly Na2S: Na2S + H2O → NaOH + NaSH phân ly NaSH: 16 NaSH → + Diễn biến trình nấu sunfat Các sản phẩm phân hủy nguyên liệu khuếch tán hòa tan vào dung Kiềm hoạt tính hấp phụ lên bề mặt chịu phản ứng dăm mảnh dịch, lại xơ sợi, có thành phần chủ yếu xenlulozo, nguyên liệu, tác nhân dịch nấu thâm nhập qua vách tế hemixenlulozo, chứa tạp chất lignin, chất trích ly chất bào, làm trương nở mơ thực vật vơ chưa bị hòa tan Trong dung dịch tiếp tục diễn biến đổi hóa Nguyên liệu ngâm tẩm dịch nấu, Các phản ứng hóa học diễn tức khắc, chủ yếu lignin bị học sản phẩm tạo thành tức dịch nấu thẩm thấu vào sâu tận phân hủy mạnh, phần hemixenlulozo xenlulozo đồng thời trình phụ tiếp diễn, tới tạo thành hợp vách tế bào nguyên liệu thực vật bị phân hủy, trích ly chất vơ bị hòa tan chất thấp phân tử, bền hóa học điều kiện nấu 17 Kết thúc trình nấu ta thu huyền phù bột xơ sợi lẫn dung dịch (dịch đen), có nồng độ khoảng 20% Để thu bột phù hợp cho sản xuất giấy, cần phải xử lý qua công đoạn tiếp theo, rửa bột, sàng chọn, làm bột tẩy trắng 18 Các dung dịch sử dụng cho trình nấu: Nồng độ dịch nấu: Dịch trắng: Là yếu tố quan trọng định đến hiệu Là dung dịch ban đầu nạp vào nồi nấu gồm có NaOH q trình nấu 1M Na2S 0,2M pH dung dịch trắng từ 13,5 - 14 Để đạt hiệu suất nấu cao theo số công Hàm lượng OH - HS- thông số cần phải kiểm tra suốt nghệ tiên tiến nồng độ NaOH 1M trình qua chuẩn độ với acid HCl (Test ABC) để kiểm Na2S 0,5M, sốt chất lượng nấu bột pH = 13,5 ÷ 14 Dịch đen : Dịch xanh: Dịch thoát từ thiết bị nấu cùng với dăm gỗ mềm, Là dịch sinh từ thiết bị thu hồi đốt dịch đen, có màu sẫm chứa nước, thành phần phân rã chất hữu cháy hết chất vơ nóng lignin, sản phẩm hòa tan từ ngun liệu chảy gồm có Na2CO3, Na2S hòa tan nước dăm gỗ, chất vô cơ, kim loại, hữu acid metanol… Trong dịch lưu hùynh bị oxy hóa thành SO42- S2O32- 19 Mục đích q trình nấu bột theo phương pháp sunfat: Mục đích q trình nấu bột lấy lượng đủ lớn lignin để cấu trúc sợi tách tạo huyền phù bột giấy nước Sau trình nấu thu dung dịch có màu sẫm gọi dung dịch đen Việc đốt dung dịch đen cung cấp nhiệt lượng lớn đồng thời cho phép thu hồi lượng kiềm tái sử dụng quy trình nấu bột giấy Nguyên tắc phương pháp nấu gỗ thành phần tương tự với dung dịch kiềm gồm NaOH Na2S nhiệt độ cao để làm mềm lignin tách xơ sợi tạo thành huyền phù đồng nước 20 Các thơng số điều khiển q trình nấu bột: Nồng độ kiềm sunfat: Nồng độ dịch nấu yếu tố quan trọng định đến hiệu trình nấu Khi thay đổi nồng độ dịch nấu tính chất 01 bột thay đổi Hiệu suất trình nấu khoảng 50% Nhiệt độ thời gian nấu: Với phương pháp sulfat nhiệt độ nấu chọn 165÷170 Người ta điều khiển tự động để đạt nhiệt độ sau 90 ÷120 phút, kế giữ nhiệt độ khoảng 1÷1,5 Tổng thời gian nấu 2h (làm giấy bìa) 2,5÷4h 4÷6h ( làm giấy chất lượng cao) tuỳ 02 03 thuộc vào chất lượng gỗ chất lượng bột giấy sau nấu Áp suất: Áp suất tháp giữ khoảng 1,5÷2at vừa làm tăng khả thẩm thấu vừa tạo áp suất cho q trình phóng bột 21 Sự khác biệt với phương pháp khác: Khác với nấu sunfit, nấu kiềm phản ứng hóa học diễn mạnh nhiệt độ q trình tương đối thấp Sự biến đổi hòa tan thành phần nguyên liệu bắt đầu gần từ thời điểm nguyên liệu tiếp xúc với dịch nấu Diễn biến trình nấu xút nấu sunfat nồng độ mức dùng kiềm hoạt tính, chế độ nhiệt nhau: Tốc độ hòa tan lignin cao nhiều trường hợp nấu sunfat, tốc độ hòa tan hydrat cacbon gần Khi nấu sunfat, ngồi kiềm hoạt tính ra, sunfua natri tham gia Với hàm lượng lignin tương đương, phản ứng bị tiêu hao, phản ứng diễn mạnh giai đoạn bột sunfat có hiệu suất cao so với đầu trình nấu, giảm dần vào giai đoạn cuối Tổng tiêu hao nấu xút, thời gian nấu ngắn lưu huỳnh vào khoảng 1- 1,5% so với nguyên liệu Phản ứng lưu tác dụng kiềm huỳnh với lignin nâng cao độ tan lignin so với nấu xút hydratcacbon hạn chế 22 CÔNG NGHỆ NẤU BỘT GIẤY BẰNG PHƯƠNG PHÁP SUNFAT GIÁN ĐOẠN NHƯỢC ĐIỂM ƯU ĐIỂM: - Vận hành đảm bảo; - Đơn giản hóa linh hoạt điều khiển kiểm sốt q trình; - Tính chất q trình khơng thay đổi đột ngột trước thay đổi chất lượng - Năng suất thấp Hiệu kinh tế thấp (về phương diện sử dụng hơi) nguyên liệu; - Mức độ nấu chín bột chênh lệch không nhiều mẻ nấu; - Chi phí vận hành thấp 23 24 Các thao tác trình nấu sunphat: Kiểm tra nồi toàn hệ thống thiết bị nấu, chuẩn bị cho mẻ nấu tiếp theo; Nạp nguyên liệu dịch nấu vào nồi; Tăng ôn (gia nhiệt tới nhiệt độ tối đa); Xả khí giả; Bảo ôn nhiệt độ tối đa; Kết thúc nấu, xả khí (phóng đỉnh) để hạ áp dỡ bột 25 26 • - Ưu điểm phương pháp nấu sunfat liên tục: Năng suất đơn vị thể tích (m3) nồi nấu tăng; Tăng diện tích sử dụng phân xưởng sản xuất nhờ suất cải thiện; Giảm quy mô thiết bị công nghệ (bể chứa dịch nấu, nước, dăm mảnh, bột, …) trình vận hành đặn, liên tục Giảm kích thước số lượng thiết bị thu hồi nhiệt q trình xả khí giả phóng đỉnh khơng còn; Có khả tự động hóa hồn tồn chu trình sản xuất giảm số nhân cơng làm việc; Định mức tiêu hao lượng cố định, tạo điều kiện thuận lợi cho phận cung cấp lượng Hệ thống thiết bị kín, vận hành liên tục: giảm tiêu hao hơi, ảnh hưởng môi trường 27 • Thiết bị nấu có khoang khác (khoang tẩm mảnh khoảng nấu) • • Gia nhiệt gián tiếp Thời gian nấu thời gian bảo ôn theo cách nấu gián đoạn • - Sử dụng nhiệt độ cao Thời gian nấu giảm 20-40 phút; Bỏ qua giai đoạn tăng ôn; Nguyên liệu dịch nấu cấp vào nồi gia nhiệt đến nhiệt độ tối đa; - Các thiết bị thường có khoang hơi, gia nhiệt trực tiếp 28 ANY QUESTION? 29 30