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 SỰ BIẾN ĐỔI TÍNH CHẤT VẬT LÝ
VÀ HÓA HỌC CỦA NGUYÊN LIỆU GỖ KEO
TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ KIỀM NÓNG
Cơ quan chủ quản: BỘ CÔNG THƯƠNG
Cơ quan chủ trì: VIỆN CÔNG NGHIỆP GIẤY VÀ XENLUYLÔ
Chủ nhiệm đề tài: Đỗ Thanh Tú
Kỹ sư công nghệ giấy
7123
17/02/2009
HÀ NỘI 2/2009
2
MỤC LỤC
TT Nội dung Trang
Mở đầu 1
I Tổng quan về tính chất vật lý và thành phần hóa học của gỗ lá
rộng
3
1.1 Tính chất vật lý và thành phần hóa học của một số loại nguyên
liệu gỗ lá rộng
3
1.1.1 Tính chất vật lý của một số loại nguyên liệu gỗ lá rộng 3
1.1.1.1 Cấu trúc hình thái học 3
1.1.1.2 Tỷ trọng 9
1.1.1.3 Một số nét đặc trưng của gỗ keo 10
1.1.2 Thành phần hóa học của một số loại nguyên liệu gỗ lá rộng 10
1.1.2.1 Thành phần hóa học 10
1.1.2.2 Các chất trích ly 11
1.1.2.3 Xenluylô 12
1.1.2.4 Hêmixenluylô 13
1.1.2.5 Lignin 15
1.2 Ảnh hưởng của quá trình xử lý kiềm nóng đến tính chất vật lý và
thành phần hóa học của một số loại nguyên liệu gỗ lá rộng
16
1.2.1 Ảnh hưởng đến tính chất vật lý 16
1.2.2 Ảnh hưởng đến thành phần hóa học 17
1.2.2.1 Nhựa cây (các chất tan trong dung môi hữu cơ) 17
1.2.2.1.1 Nhựa cây trong quá trình nấu bột theo phương pháp kraft 17
1.2.2.1.2 Nhựa cây trong quá trình sản xuất bột hoá nhiệt cơ (CTMP) 18
1.2.2.2 Xenluylô, lignin, pentozan 19
1.2.2.2.1 Xenluylô, lignin, pentozan trong quá trình nấu bột theo phương
pháp kraft
19
1.2.2.2.2 Xenluylô, lignin, pentozan trong quá trình sản xuất bột hoá nhiệt cơ
(CTMP), kiềm nóng, kiềm lạnh.
22
Kết luận và định hướng nghiên cứu 24
II Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu 26
2.1 Nguyên liệu, hoá chất và thiết bị nghiên cứu 26
3
2.2 Phương pháp nghiên cứu 27
III Kết quả nghiên cứu và thảo luận 30
3.1 Nghiên cứu sự thay đổi tính chất vật lý và thành phần hóa học
của gỗ keo (keo tai tượng, keo lai) trong quá trình xử lý kiềm
nóng.
30
3.1.1 Ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến sự thay đổi tính chất vật lý và
thành phần hoá học của gỗ keo (keo tai tượng, keo lai) trong quá
trình xử lý kiềm nóng.
30
3.1.1.1 Ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến sự thay đổi tính chất vật lý và
thành phần hoá học của gỗ keo tai tượng trong quá trình xử lý kiềm
nóng.
30
3.1.1.2 Ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến sự thay đổi tính chất vật lý và
thành phần hoá học của gỗ keo lai trong quá trình xử lý kiềm nóng.
34
3.1.2 Ảnh hưởng của thời gian xử lý đến sự thay đổi tính chất vật lý và
thành phần hoá học của gỗ keo (keo tai tượng, keo lai) trong quá
trình xử lý kiềm nóng.
38
3.1.2.1 Ảnh hưởng của thời gian xử lý đến sự thay đổi tính chất vật lý và
thành phần hoá học của gỗ keo tai tượng trong quá trình xử lý kiềm
nóng.
38
3.1.2.2 Ảnh hưởng của thời gian xử lý đến sự thay đổi tính chất vật lý và
thành phần hoá học của gỗ keo lai trong quá trình xử lý kiềm nóng.
42
3.1.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý đến sự thay đổi tính chất vật lý và
thành phần hoá học của gỗ keo (keo tai tượng, keo lai) trong quá
trình xử lý kiềm nóng.
46
3.1.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý đến sự thay đổi tính chất vật lý và
thành phần hoá học của gỗ keo tai tượng trong quá trình xử lý kiềm
nóng.
47
3.1.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý đến sự thay đổi tính chất vật lý và
thành phần hoá học của gỗ keo lai trong quá trình xử lý kiềm nóng.
51
3.2 Xác lập chế độ công nghệ xử lý kiềm nóng thích hợp 54
Kết luận 57
4
Thông tin chung về đề tài
1. Tên đề tài
Nghiên cứu sự biến đổi tính chất vật lý và hóa học của nguyên liệu gỗ keo
trong quá trình xử lý kiềm nóng.
2. Mục tiêu của đề tài
- Làm rõ sự thay đổi tính chất vật lý và hoá học của gỗ keo trong qúa trình xử
lý ở môi trường kiềm nóng và các yếu tố ảnh hưởng.
- Đưa ra quy trình công nghệ xử lý kiềm nóng thích hợp đối với nguyên liệu
gỗ keo.
3. Nội dung nghiên cứu
- Xác định sự biến đổi tính chất vật lý của gỗ trong qúa trình xử lý kiềm nóng:
tỷ trọng, màu sắc.
- Xác định sự biến đổi thành phần hóa học của gỗ trong qúa trình xử lý kiềm
nóng: xenluylô, lignin, pentozan, các chất tan trong dung môi hữu cơ.
- Xác lập chế độ công nghệ xử lý kiềm nóng thích hợp.
4. Sản phẩm tạo ra và yêu cầu khoa học-kỹ thuật, kinh tế-xã hội
- Báo cáo tổng hợp số liệu về những vấn đề nghiên cứu trong quá trình xử lý
gỗ keo ở môi trường kiềm nóng.
- Xác lập quy trình công nghệ xử lý kiềm nóng thích hợp đối với nguyên liệu
gỗ keo.
5
MỞ ĐẦU
Cây bạch đàn (Eucalypts), cây keo (Acacia) được du nhập vào Việt Nam từ
những năm 60 với nhiều dòng khác nhau. Theo các kết quả nghiên cứu thực nghiệm
nhiều năm của Trung tâm nghiên cứu giống cây rừng, Viện Khoa học Lâm nghiệp
Việt Nam thì các loài cây này thích nghi với khí hậu nhiệt đới nóng ẩm mưa nhiều và
có mức độ sinh trưởng khá cao. Cây bạch đàn và cây keo các loại có chu kỳ khai thác
6-7 năm và chất lượng xơ sợi tốt nên là nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất bột
giấy và giấy.
Thành phần hóa học và cấu tạo của gỗ là rất khác biệt không những phụ thuộc
vào nhóm cây, loài cây mà còn phụ thuộc nhiều yếu tố như: độ tuổi của cây, điều kiện
lập địa (mức độ chiếu sáng của mặt trời, sức gió, hàm lượng chất dinh dưỡng của đất,
độ ẩm của đất v.v). Trong cây thành phần hóa học cũng khác nhau giữa các bộ phận
như vỏ, thân, gỗ sớm, gỗ muộn v.v..
Phương pháp sản xuất bột giấy phổ biến hiện nay vẫn là phương pháp hóa học.
Tuy nhiên, việc sản xuất bột hóa học tẩy trắng đòi hỏi lượng dùng nguyên liệu lớn,
dây chuyền thiết bị phức tạp, hiệu suất bột thấp. Ngoài ra, quá trình sản xuất sử dụng
một số hóa chất có khả năng gây ô nhiễm môi trường cao như: Clo, đioxytclo.v.v..
Ngày nay, sản xuất bột hiệu suất cao với chi phí sản xuất tương đối thấp, dây chuyền
sản xuất đơn giản, tiêu hao hóa chất ít và giảm thiểu ô nhiễm môi trường là một lĩnh
vực rất được quan tâm. Đặc biệt, xu hướng ngày càng tăng của giá nguyên liệu đầu
vào và các quy định hạn chế khai thác rừng nhằm bảo vệ môi trường sinh thái.
Hiện nay, ở trong nước một số nhà máy đang tiến hành đầu tư sản xuất bột
APMP (Alkaline Peroxide Mechanical Pulp) hay bột BCTMP (Bleached
ChemiThermo Mechanical Pulp) như: Công ty giấy Long An đầu tư dây chuyền
APMP 100.000 tấn/năm, Nhà máy bột giấy Quảng Nam đầu tư dây chuyền BCTMP
115.000 tấn/năm. Thông thường quá trình sản xuất bột hóa nhiệt cơ tẩy trắng, nguyên
liệu được xử lý với một số hóa chất như NaOH, Na2CO3 hoặc H2O2. Tuy nhiên, kết
quả nghiên cứu tài liệu cho thấy hiệu quả xử lý dăm mảnh gỗ với hóa chất trong giai
đoạn đầu của quá trình sản xuất bột hóa nhiệt cơ tẩy trắng thường thay đổi rất lớn phụ
thuộc vào chủng loại nguyên liệu, mức dùng hóa chất, thời gian xử lý và nhiệt độ xử
lý. Trước nhu cầu của thực tế sản xuất, việc nghiên cứu sự thay đổi tính chất vật lý và