Nghiên cứu công nghệ tẩy tráng bột sun phát từ nguyên liệu gỗ cứng theo phương pháp ECF (elemertal chlorine-free) rút gọn

1

BỘ CÔNG THƯƠNG

TỔNG CÔNG TY GIẤY VIỆT NAM

VIỆN CÔNG NGHIỆP GIẤY VÀ XENLUYLÔ

************************

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI CẤP BỘ NĂM 2008

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TẨY TRẮNG BỘT GIẤY

SUNPHÁT TỪ NGUYÊN LIỆU GỖ CỨNG THEO PHƯƠNG

PHÁP ECF RÚT GỌN

Cơ quan chủ quản : Bộ Công Thương

Cơ quan chủ trì : Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô

Chủ nhiệm đề tài : ThS. Cao Văn Sơn

7121

17/02/2009

Hà nội 12/2008

2

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Trang

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VÈ CÔNG NGHỆ TẨY TRẮNG ECF VÀ ECF

RÚT GỌN

3

I.1 Tẩy trắng bột giấy bằng công nghệ ECF 4

I.1.1 Tách loại lignun bằng oxy trong môi trường kiềm (O) 5

I.1.2 Tẩy trắng bột giấy bằng đioxyt clo (D) 8

I.1.3 Giai đoạn trích ly kiềm (E) 10

I.1.4 Tẩy trắng bột giấy bằng peroxyt hydro (P) 12

I.1.5 Tẩy trắng bột giấy bằng ozon (Z) 14

I.1.6 Một số quy trình ECF đang được sử dụng trong các nhà máy 15

I.1.7 Ảnh hưởng của axit hexauronic đối với quá trình tẩy trắng bột giấy 15

I.2 Tẩy trắng bột giấy bằng công nghệ ECF rút gọn 19

CHƯƠNG II

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

II.1 Đối tượng nghiên cứu 22

II.2 Hóa chất 22

II.3 Thiết bị nghiên cứu 22

II.4 Phương pháp nghiên cứu 23

CHƯƠNG III

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

III.1 Thành phần hóa -lý của nguyên liệu 37

III.2 Nấu bột giấy và tách loại lignin bằng oxy – kiềm 38

III.3 Nghiên cứu thăm dò một số quy trình ECF rút gọn 39

III.4 Xác định điều kiện tối ưu cho quy trình tẩy (DQ)(PO) 46

III.4.1 Nguyên liệu là keo tai tượng 47

III.4.2 Nguyên liệu là bạch đàn 51

III.5 Xác định điều kiện tối ưu cho quy trình tẩy D0(EO)D1 56

III.5.1 Nguyên liệu là bạch đàn 57

III.5.2 Nguyên liệu là keo tai tượng 62

3

III.6 Đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật và môi trường 68

KẾT LUẬN 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO

4

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ECF Elemental chlorine – free,

Công nghệ tẩy trắng bột giấy không dùng clo nguyên tố

TCF Totally chlorine – free,

Công nghệ tẩy trắng bột giấy không sử dụng clo

O Oxygen-alkali deligninfication stage,

Giai đoạn tách loại lignin bằng oxy trong môi trường kiềm

A Acid stage. Giai đoạn axit hóa nhằm tách loại các kim loại chuyển tiếp,

axit HexA hoặc cả hai. Axit thường dùng là H2SO4

C Chlorination stage

Giai đoạn tẩy trắng bằng khí Clo (clo hóa)

H Hypoclorite stage,

Giai đoạn tẩy trắng bằng dung dịch muối natri hypoclorit

D Chlorine dioxide stage,

Giai đoạn tẩy trắng bằng dung dịch chứa nước đioxyt clo (ClO2)

Dh High temperature Chlorine dioxide stage,

Giai đoạn tẩy trắng bằng dung dịch đioxyt clo ở nhiệt độ cao

DN Chlorine dioxide stage followed by neutralization,

Giai đoạn tẩy trắng bằng dung dịch đioxyt clo ở môi trường trung tính

E Alkaline extraction stage,

Giai đoạn trích ly sử dụng NaOH

(EO) Alkaline extraction reinforced with oxygen,

Giai đoạn trích ly sử dụng NaOH cùng với sự có mặt của oxy (O2)

(EOP) Alkaline extraction reinforced with oxygen and hydrogen peroxide,

Giai đoạn trích ly sử dụng NaOH cùng với sự có mặt của O2 và hydro

peroxyt (H2O2)

(EP) Alkaline extraction reinforced with hydrogen peroxide,

Giai đoạn trích ly sử dụng NaOH cùng với sự có mặt của H2O2

5

(OP) Pressurised stage using H2O2 with O2 (low peroxide charge),

Giai đoạn tẩy trắng ở áp suất cao sử dụng H2O2 và O2 (mức dùng H2O2

thấp)

P Hydrogen peroxide stage,

Giai đoạn tẩy trắng bằng H2O2 (ở áp suất thường)

Paa Peracetic acid (CH3COOOH) stage,

Giai đoạn tẩy trắng bằng peracetic axit (CH3COOOH)

Pxa Stage with mixture of peracids,

Giai đoạn tẩy trắng bằng hỗn hợp peraxit

Q Chelation stage,

Giai đoạn chelat hóa nhằm tách loại các ion kim loại chuyển tiếp

X Xylanase treatment stage,

Giai đoạn xử lý bột bằng enzym

Z Ozone stage,

Giai đoạn tẩy trắng sử dụng khí ozon (O3)

AOX Absorbable organic halides,

Hợp chất halogen hữu cơ (chủ yếu là hợp chất clo hữu cơ sinh ra trong

quá trình tẩy trắng bột bằng Clo và các hợp chất của Clo)

HexA Hexenuronic acid, Axit hecxauronic

ADt Tấn khô gió (air dry tonne)

BDt Tấn khô tuyết đối (bone dry tonne)

ISO International Organization for Stadardization

6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 3.1 Độ trắng của bột sau tẩy trắng ứng với các quy trình tẩy khác nhau

Hình 3.2 Độ nhớt của bột sau tẩy trắng ứng với các quy trình tẩy khác nhau

Hình 3.3 Tổng mức dùng clo hoạt tính ứng với các quy trình tẩy trắng khác nhau

Hình 3.4 Chỉ số hồi màu của bột sau tẩy trắng của các quy trình tẩy khác nhau

Hình 3.5 Hiệu suất bột sau tẩy trắng ứng với các quy trình tẩy khác nhau

7

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Một số điều kiện công nghệ tách loại lignin bằng oxy – kiềm đối với

bột kraft

Bảng 1.2 Hàm lượng HexA có trong bột của các nhà máy nấu theo các phương

pháp khác nhau

Bảng 1.3 Các thông số kỹ thuật của giai đoạn Ah và (AD)h

Bảng 1.4 Các thông số kỹ thuật của giai đoạn Dh

Bảng 2.1 Các điều kiện công nghệ cho quy trình D0(EO)D1

Bảng 2.2 Các điều kiện công nghệ cho quy trình D0(EOP)D1

Bảng 2.3 Các điều kiện công nghệ cho quy trình (AQ)h(PO)D

Bảng 2.4 Các điều kiện công nghệ cho quy trình (AD)h(EO)D1

Bảng 2.5 Các điều kiện công nghệ cho quy trình (DQ)h(PO)

Bảng 2.6 Các điều kiện công nghệ cho quy trình Dh(EO)D1

Bảng 2.7 Các điều kiện công nghệ cho quy trình ECF thông thường D0E0D1E1D2

Bảng 2.8 Chọn nồng độ dung dịch đo độ nhớt

Bảng 2.9 Ma trận thực nghiệm theo phương pháp Box – Wilson

Bảng 3.1 Thành phần hóa học nguyên liệu keo tai tượng và bạch đàn

Bảng 3.2 Kết quả phân tích sau nấu đối với nguyên liệu keo tai tượng và bạch

đàn

Bảng 3.3 Kết quả phân tích sau tách loại lignin bằng oxy - kiềm

Bảng 3.4 Chỉ số độ bền cơ lý của bột sau tẩy ứng với các quy trình tẩy khác nhau

Bảng 3.5 Mã hóa các biến thí nghiệm thực nghiệm theo quy trình (DQ)(PO)

Bảng 3.6 Kết quả tẩy trắng của các mẫu thực nghiệm với nguyên liệu keo tai

tượng theo quy trình (DQ)(PO).

Bảng 3.7 Các số liệu thực nghiệm trên mô hình, đối với nguyên liệu keo tai tượng

theo quy trình (DQ)(PO)

8

Bảng 3.8 Các số liệu tính toán trên mô hình, đối với nguyên liệu keo tai tượng

theo quy trình (DQ)(PO)

Bảng 3.9 Ma trận thực nghiệm tối ưu theo phương pháp tiến lên, đối với nguyên

liệu keo tai tượng theo quy trình (DQ)(PO)

Bảng 3.10 Kết quả tẩy trắng của các mẫu thực nghiệm với nguyên liệu bạch đàn

theo quy trình (DQ)(PO).

Bảng 3.11 Các số liệu thực nghiệm trên mô hình, đối với nguyên liệu bạch đàn

theo quy trình (DQ)(PO)

Bảng 3.12 Các số liệu tính toán trên mô hình, đối với nguyên liệu bạch đàn theo

quy trình (DQ)(PO)

Bảng 3.13 Ma trận thực nghiệm tối ưu theo phương pháp tiến lên, đối với nguyên

liệu bạch đàn theo quy trình (DQ)(PO)

Bảng 3.14 Mã hóa các biến thí nghiệm thực nghiệm theo quy trình D0(EO)D1

Bảng 3.15 Kết quả tẩy trắng của các mẫu thực nghiệm với nguyên liệu bạch đàn

theo quy trình D0(EO)D1

Bảng 3.16 Các số liệu thực nghiệm trên mô hình, đối với nguyên liệu bạch đàn

theo quy trình D0(EO)D1

Bảng 3.17 Các số liệu tính toán trên mô hình, đối với nguyên liệu bạch đàn theo

quy trình D0(EO)D1

Bảng 3.18 Ma trận thực nghiệm tối ưu theo phương pháp tiến lên, đối với nguyên

liệu bạch đàn theo quy trình D0(EO)D1

Bảng 3.19 Kết quả tẩy trắng của các mẫu thực nghiệm với nguyên liệu keo tai

tượng theo quy trình D0(EO)D1

Bảng 3.20 Các số liệu thực nghiệm trên mô hình, đối với nguyên liệu keo tai tượng

theo quy trình D0(EO)D1

Bảng 3.21 Các số liệu tính toán trên mô hình, đối với nguyên liệu keo tai tượng

theo quy trình D0(EO)D1

Bảng 3.22 Ma trận thực nghiệm tối ưu theo phương pháp tiến lên, đối với nguyên

liệu keo tai tượng theo quy trình D0(EO)D1