Đề tài: Tìm hiểu các thiết bị đốt dịch đen của quá trình thu hồi hóa chất trong sản xuất bột kraft

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNGKHOA HÓANgành CNVL Polymer ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU CÁC THIẾT BỊ ĐỐT DỊCH ĐEN CỦA QUÁ TRÌNH THU HỒI HÓA CHẤT TRONG SẢN XUẤT BỘT KRAFT SINH VIÊN THỰC HIỆN: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN HUỲNH TẤN LUÂN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS. ĐOÀN THỊ THU LOAN LỚP: 12H4LT * 1. MỞ ĐẦU2. HỆ THỐNG THU HỒI HÓA CHẤT3. CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG ĐỐT DỊCH ĐEN4. TÀI LIỆU THAM KHẢO KẾT CẤU ĐỀ TÀI * 1. ĐẶT VẤN ĐỀ MỞ ĐẦU Có thể nói sự tiến bộ của mỗi quốc gia luôn gắn chặt với sự phát triển của ngành sản xuất giấy, hoàn toàn có thể lấy năng suất sản xuất và khối lượng tiêu thụ giấy để đánh giá sự phát triển của mỗi quốc gia hay của toàn xã hội. Sự phát triển công nghiệp giấy kèm theo nhiều vấn đề lớn đặt ra, cần phải xây dựng nhà máy giấy có hệ thống thu hồi và xử lý dịch nấu (dịch đen). Dịch đen nếu không thu hồi mà thải ra môi trường, không những gây thất thoát hóa chất nấu dẫn đến không hiệu quả kinh tế mà còn gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người. * Đối với mỗi dây chuyền sản xuất cần phải có công nghệ xử lý riêng và phù với đặc thù nước thải của từng loại công nghệ sản xuất khác nhau. Đầu tư phát triển hệ thống thu hồi hóa chất hợp lý và hiệu quả * Mang lại lợi ích lớn về kinh tế. Tăng sức cạnh tranh trên thị trường của sản phẩm Giảm thiểu tối đa những tác động đến môi trường MỞ ĐẦU 2. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Thu hồi lượng kiềm (NaOH + Na2S) hòa tan trong dịch đen và tái sử dụng lại trong quá trình nấu bột Thu nhiệt năng khi đốt dịch tạo ra năng lượng phục vụ sản xuất Giảm lượng chất thải gây ô nhiễm cao góp phần bảo vệ môi trường. * MỞ ĐẦU 3. Mục đích thu hồi hóa chất THÀNH PHẦN DỊCH ĐEN Chủ yếu là Lignin (>25%) Các chất dễ bay hơi (axit oxalic, axit axetic…) Thành phần không tan trong nước, tan trong ete (phenol, axit nhựa, axit béo…) Các chất tan trong nước và hỗn hợp rượu/ete (lactone, các axit chứa oxi) Các muối vô cơ tạo thành từ dịch nấu (Na2SO4, NaCl, Na2CO3…) * Quá trình thu hồi hóa chất GĐ1: Xử lý sơ bộ, tạo thuận lợi cho quá trình chưng bốc và đốt dịch đạt hiệu quả cao GĐ2: Chưng bốc dịch đen. Dịch này không thể đốt ngay nên cần phải cô đặc lại. Sau khi cô đặc, nồng độ dịch đen phải đạt từ 60%. GĐ3: Đốt dịch. Sau khi chưng bốc, dịch được phun vào khoang đốt của lò đốt thu hồi. Lò đốt thu hồi thực hiện 2 chức năng: + Thu hồi hóa chất sử dụng cho quá trình nấu+ Khai thác lượng nhiệt sinh ra và thu hơi áp suất cao. GĐ 4: Xút hóa và thu hồi vôi. Mục đích là chuyển Na2CO3 thành NaOH. * * Quá trình thu hồi hóa chất Sự phát triển các loại lò đốt thu hồi theo hướng tăng công suất, tăng hiệu quả sử dụng năng lượng, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, tăng chất lượng và hiệu suất sản xuất giấy. Lò hơi thu hồi có cấu tạo rất đa dạng: loại lò có một, hai hoặc ba bao hơi. Khi thiết kế lò đốt thu hồi, thông số quan trọng nhất là khả năng làm việc của lò phải cao với các dàn ống đứng và nghiêng. HỆ THỐNG LÒ ĐỐT DỊCH ĐEN * Hình 1. Hệ thống đốt thu hồi dịch đen (Nhà máy sản xuất bột giấy Tân Hồng) * * Lò đốt 5. Cyclon tách khí 9. Bể nước công nghệ 13. Vòi phun dịch đen 2. Bể hòa tan kiềm đỏ 6. Hệ thống lắng tĩnh điện 10. Ống trao đổi nhiệt (Bộ hâm) 14. Bộ quá nhiệt 3. Bể trộn sunfat 7. Ống khói 11. Bao hơi 4. Vùng lắng tro 8. Bể nước tuần hoàn 12. Thiết bị gia nhiệt sơ bộ dịch đen * * Hình 3. Dịch đen cháy trong lò đốt QUÁ TRÌNH ĐỐT DỊCH Hình 4. Sự thay đổi kích thước giọt dịch trong quá trình đốt QUÁ TRÌNH ĐỐT DỊCH 14 Các phản ứng xảy ra trong quá trình đốt dịch GĐ 1: Phản ứng giữa thành phần dịch đen với khí lò. 2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O 2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O 2NaOH + SO3 → Na2SO4 + H2O 2Na2S + 2SO2 + O2 → 2Na2S2O3 Na2S + CO2 + H2O → Na2CO3 + H2S Na2S + SO3 + H2O → Na2SO4 + H2S 2RCOONa + SO2 + H2O → Na2SO3 + 2RCOOH 2RCOONa + SO3 + H2O → Na2SO4 + 2RCOOH GĐ 2: Nhiệt phân và than hóa chất khô hữu cơ, cacbonat hóa kiềm tạo ra metylic, phenol, H2S, (CH3)2S, CH3SH, ankyl sunfua… GĐ 3: Chủ yếu là phản ứng khử Na2SO4 bằng than cốc. Na2SO4 + 2C → Na2S + 2CO2 Na2SO4 + 4C → Na2S + 4CO Na2SO4 + 4CO → Na2S + 4CO2 * Lò đốt loại hai bao hơi Là loại lò sử dụng phổ biến. Sử dụng bộ hâm với các ống đứng. Lò đốt có lớp màng nước để bảo vệ bộ quá nhiệt khỏi bức xạ trực tiếp từ buồng lửa. * CÁC LOẠI LÒ ĐỐT Lò đốt loại 1 bao hơi Là loại lò đốt hiện đại Thiết kế với dàn ống sinh hơi đứng Lắp đặt các bộ quá nhiệt với khoảng cách lớn. cho phép kiểm soát tốt hơn chất lượng nước. độ an toàn và khả năng làm việc cao hơn lò hai bao hơi. * CÁC LOẠI LÒ ĐỐT Hình 6. Lò đốt 1 bao hơi Lò đốt thu hồi trong tương lai mục tiêu thiết kế tăng áp suất hơi chính, khi đó điện năng sản xuất được từ lò thu hồi tăng. Lượng không khí để đốt một đơn vị dịch đen giảm. → số quạt gió cũng giảm đi. Cần chú ý đến vấn đề ăn mòn bộ quá nhiệt. * CÁC LOẠI LÒ ĐỐT * CÁC THIẾT BỊ PHỤ Thùng nước Loại khí và bơm nước Van điều khiển và đường ống bơm Bình ngưng nước mềm Nước sạch Bao hơi Ống xuống Bộ quá nhiệt Van kiểm soát lưu lượng hơi Đường hơi chính đến tuốc-bin Hình 8. Hệ thống tuần hoàn nước * CÁC THIẾT BỊ PHỤ Cửa sunfat vào Dịch đen đi vào (đã tách tro) Thân thùng trộn sunfat Dịch đen đã trộn cho vào lò đốt Hình 9. Cyclon chưng bốc và bunke trộn sunfat * CÁC THIẾT BỊ PHỤ Hình 10. Hệ thống lọc tĩnh điện * TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. PGS-TS. Doãn Thái Hòa – Thiết Bị Sản Xuất Bột Giấy, Tập 1, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, 2010. [2]. Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn trong ngành giấy và bột giấy, Trung tâm sản xuất sạch Việt Nam – Viện KH&CN Môi trường. [3]. Lê Sơn Tùng, Đồ Án Thiết kế lò đốt thu hồi cho nhà máy bột sunfat gỗ cứng, năng suất 220000 tấn/năm; Bộ môn Công nghệ Cellulose và Giấy, Viện Kỹ thuật Hóa học, ĐHBK Hà Nội. [4]. [5]. [6].