Đồ án tốt nghiệp: Nhà máy sản xuất giấy bao gói có độ kỵ nước cao PHẦN I MỞ ĐẦU I TẦM QUAN TRỌNG VÀ SỰ RA ĐỜI CỦA GIẤY Có thể nói giâý sản phẩm từ giấy đóng vai trị quan trọng lĩnh vực hoạt động người, đặc biệt xã hội văn minh giấy khơng thể thiếu được, vận dụng gần gũi với người Giấy việc sử dụng cung cấp phương tiện ghi chép, lưu trữ phổ biến thơng tin, cịn ding rộng rãi để bao gói, làm vật liệu xây dung vật liệu cách điện Ngoài ứng dụng cần thiết việc sử dụng ứng dụng giấy sản phẩm từ giấy hầu nh khơng có giới hạn, số sản phẩm tiếp tục bị khám phá, phát triển, đặc biệt lĩnh vực điện, điện tử Bên cạnh công dụng quan trọng giấy cịn tạo nhiều việc làm, góp phần nâng cao đời sống nhân dân tăng thu nhập cho quốc gia Có thể nói tiến quốc gia, văn minh loài người gắn chặt với phát triển ngành giấy, tức tách dời văn minh đa dụng chủng loại sản phẩm giấy chất lượng cao ứng dụng không giới hạn giấy Hơn nữa, hồn tồn dùng suất giấy khối lượng giấy tiêu thụ tính theo đầu người, để đánh giá phát triển quốc gia hay toàn xã hội Với tầm quan trọng nh đời từ sớm, từ xa xưa, người Ai cập cổ đại biết làm tờ giấy viết từ việc đan lớp mỏng thân lại với Nhưng làm giấy thực xuất Trung Quốc vào khoảng 100 năm trước cơng ngun Thời kỳ người ta biết sử dụng huyền phù xơ sợi tre nứa dâu tằm phên tre nứa để nước hình thành tờ giấy ướt, sau phơi nắng để có tờ giấy hồn thiện Sau vài kỷ, làm giấy phát triển khu vực khác lan toàn giới.( đầu kỷ I có số nhà máy sản xuất giấy tồn Tâybannha, Đức, Pháp) Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật công nghệ ngành sản xuất giấy ngành kỹ Nguyễn Trung Tấn giấy Công nghệ Xenlulôza Đồ án tốt nghiệp: Nhà máy sản xuất giấy bao gói có độ kỵ nước cao thuật cao, sản xuất liên tục, tự động hố khí hố hầu nh hồn tồn, tốc độ máy xeo đạt tới 1000 – 2000 m / Bên cạnh đó, số Quốc gia số vùng sản xuất giấy thủ cơng chưa có điều kiện để phát triển trì nghề truyền thống dân tộc hay sản xuất số mặt hàng đặc biệt II NGÀNH CÔNG NGHỊÊP GIẤY THẾ GIỚI VÀ ĐÔNG Á Hiện dân số giời khoảng tỷ người; mức tiêu thụ giấy bình quân 44,6 kg/ người, đứng đầu Phần lan : 317,5 kg/người; Hoa Kỳ: 303l,9 kg/người; Hà Lan: 302,5 kg/người; Thuỵ Điển: 239,1 kg/ người; Nhật : 227 kg/ người Nước tiêu thụ Ýt Tago Mali 0,1 kg/ người ( theo số liệu năm 1992 ) Sản lượng giấy carton: 233,2 tr tấn/ năm Trong : giấy in báo 32 tr Giấy in viết 63 tr caston 57,6 tr Quốc gia sản xuất giấy nhiều 69,5 tr tấn/ năm; Nhật 26,8 tr tấn/ năm; Canada 16,6 tr tấn/ năm; Trung Quốc 13,3 tr tấn/ năm Trong năm trở lại đây, mức tăng trưởng trung bình tồn ngành đạt 3%/ năm( riêng khu vực Châu Á Thái Bình Dương đạt 6%/ năm) theo dự toán nhà nghiên cứu từ đến năm 2005, mức tăng trưởng giới đạt 2,7 %/ năm mức tiêu thụ mức tiêu thụ trung bình đạt 45 kg/ người/ năm với phân bố:  Bắc Mỹ: 294 kg/người / năm  Tây Âu : 166 kg / người / năm  Nhật : 233 kg / người / năm  Các loại lại : 13 kg / người / năm Bên cạnh cải tiến cơng nghệ, máy móc thiết bị khơng ngừng đại hố mặt Ngày có máy xeo giấy báo có khổ rộng 9,15m, tốc độ đạt 170 cm/phút, công suất 150 ngàn tấn/năm đến năm 2001 tốc độ máy xeo đạt 2000m/phút, tồn kích thước máy xeo hoạt động đại dài tới 300m, rộng 50m Nằm vận động, chuyển mạnh mẽ cơng nghiệp giấy giới Khu vực Châu Á nước vùng Đông Á với dân số 3,5 tỷ người chiếm 53,8 % dân số Thế giới có chuyển biến: tăng số Nguyễn Trung Tấn giấy Công nghệ Xenlulôza Đồ án tốt nghiệp: Nhà máy sản xuất giấy bao gói có độ kỵ nước cao lượng sản phẩm( sản xuất 53,6 tr tấn/năm, tiêu thụ 58,6 tr tấn/năm nước tiêu thụ bình qn tính theo đầu người 19,2 kg/người/năm) Các nước Đông Á gồm Philipin, Đài Loan, Thái Lan, Việt Nam, Lào, Campuchia, Miến Điện, Malayxia, Indonexia,Trung Quốc, Bắc Triều Tiên Dân số khoảng tỷ người, mức tiêu thụ bình quân theo đầu người năm 1992 :  Nhật Bản 233 kg  Đài Loan 158,7 kg  Hàn Quốc 91,2 kg  Thái Lan 18,3 kg  Việt Nam 3,4 kg  Trung Quốc 155,6 kg  Indonexia 322,5 kg Năng lực sản xuất nước khơng ngừng tăng: vịng 10 năm trở lại Thái Lan đầu tư phát triển lần bột giấy (1995) Trung Quốc vượt lên nước đứng thứ tư giới sản lượng giấy ( 13,3 triệu tấn) sau Nhật ( 26,8 triệu tấn) Canada ( 16,6 triệu tấn) Mỹ ( 69,5 triệu tấn) Trừ số nước nh Nhật, Trung Quốc lại hầu nh nước Đông phải nhập thêm lượng lớn giấy, carton bột giấy để sản xuất Ngành giấy Việt Nam có 10 đơn vị trung ương quản lý 90 xí nghiệp địa phương bố trí khắp tỉnh thành nước Công suất thiết kế toàn ngành khoảng 200 ngàn tấn/năm Trong cơng nghiệp giấy trung ương chiếm khoảng 81% khoảng 150 ngàn Mức tăng sản lượng tính theo đầu người khoảng kg/năm đứng vào loại thấp giới Mặt hàng chủ yếu giấy viết, giấy in thông thường, giấy in báo giấy bao gói, với mức độ tiêu dùng nay, mặt hàng giấy thoả mãn phần lớn nhu cầu nước, giấy học sinh giấy in báo loại giấy đặc biệt như: giấy in cao cấp, giấy thuốc lá, bao xi măng loại giấy kỹ thuật khác hầu hết phải nhập khẩu, tiêu tốn lượng ngoại tệ lớn, việc suất giấy nước ta không đáng kể So với ngành công nghiệp khác, ngành giấy nước ta đóng góp phần nhỏ vào giá trị tổng sản phẩm quốc dân Nguyễn Trung Tấn giấy Công nghệ Xenlulôza Đồ án tốt nghiệp: Nhà máy sản xuất giấy bao gói có độ kỵ nước cao PHẦN II LẬP LUẬN KINH TẾ I LẬP LUẬN KINH TẾ Giấy sản phẩm ngành giấy đóng vai trị quan trọng kinh tế quốc dân giấy không phục vụ cho học tập, KHKT mà cịn mặt hàng xuất đem lại lợi nhuận cao Đặc điểm ngành công nghiệp giấy vốn đầu tư xây dung nhà máy nhỏ, thu nhập lớn, thời gian hồi vốn đầu tư nhanh Vì ngành có khả mang lại lợi nhuận cho đất nước, góp phần cải thiện đời sống nhân dân Trong năm gần đây, ngành công nghiệp giấy Thế giới có bước nhảy vọt ( tăng 3% năm), có nơi đạt tới 6%/năm( khu vực Châu Á Thái Bình Dương) Mức tiêu thụ giấy trung bình người ngày tăng( 45 kg / người / năm) Nguyên nhân tăng giải thích:  Nền kinh tế tồn giới có xu hướng tăng  Sự bùng nổ thông tin quảng cáo, in Ên, chép lưu giữ ngày tăng  Hoạt động văn hoá giáo giục ngày tăng  Sự phát triển ngành du lịch, dịch vụ, thương mại nhu cầu bao gãi cho sản phẩm công nghiệp ngày nhiều số lượng, chất lượng nh chủng loại với phát triển chung ngành giấy Thế giới, ngành cơng nghiệp Việt Nam có nhiều biến đổi Trong vòng năm trở lại nâng mức tiêu thụ đầu người/ năm từ kg lên kg Mục tiêu cuả toàn ngành tới năm 2010 đạt mức tiêu thụ 13 kg – 20 kg / người / năm, sản xuất nước đáp ứng 85 – 90% nhu cầu nứơc: * Tổng sản lượng giấy sản xuất năm 2010 1.050.000 / năm  Giấy văn hoá : 370.000 chiếm 35 %  Giấy bao gói : 630.000 chiếm 60 % Nguyễn Trung Tấn giấy Công nghệ Xenlulôza Đồ án tốt nghiệp: Nhà máy sản xuất giấy bao gói có độ kỵ nước cao  Các loại giấy khác : 50.000 chiếm % * Tổng lượng giấy loại cần nhập năm 2010 150.000 / năm  Giấy văn hoá : 35.000 chiếm 23%  Giấy bao gãi : 90.000 chiếm 60%  Giấy loại : 25.000 chiếm 17% Ta thấy sản phẩm giấy nhu cầu giấy bao gói ngày tăng theo số liệu nhà nghiên cứu nhu cầu giấy bao gói tăng sau:  Năm 2000 : chiếm 49% tổng sản lượng giấy sản xuất năm  Năm 2005 : chiếm 56% tổng sản lượng giấy sản xuất năm  Năm 2010 : chiếm 60% tổng sản lượng giấy sản xuất năm Với nhu cầu nhà máy, xí nghiệp nước phải chạy hết công suất hy vọng hồn thành tiêu xong nước có số nhà máy sản xuất giấy bao gói( nhà máy giấy Vạn Điểm, nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ) sản lượng chất lượng thấp, nước chưa có nhà máy sản xuất giấy bao gói có độ kỵ nước cao Đây khó khăn, đặc biệt nước ta tham gia khối thị trường AFTA vào năm 2003 Ngành công nghiệp giấy nước muốn đứng vững, sản phẩm ta cạnh tranh với nước khác, khơng đường khác phải cải tiến bước công nghệ thiết bị xây dựng số nhà máy mới, sản xuất mặt hàng có chất lượng cao mà nước chưa có, góp phần xuất Đứng trước tình hình tổng cơng ty có chiến lược phát triển tới 2010 tổng công ty ưu tiên cho mở rộng số nhà máy lớn Bãi Bằng, Đồng Nai, Tân Mai, xây dựng số nhà máy mới:  Thanh Hóa : Giai đoạn I : 60.000 / năm ( Giấy bao gãi )  KomTum : 50.000 / năm ( giấy bao gói, bìa)  Cần Thơ : giai đoạn I : 50.000 / năm ( giấy bao gãi )  Long Thành : giai đoạn I : 150.000 / năm ( giấy viết, giấy hộp)  Lâm Đồng Nguyễn Trung Tấn giấy : giai đoạn I : 150.000 / năm ( giấy viết, bao gãi) Công nghệ Xenlulôza Đồ án tốt nghiệp: Nhà máy sản xuất giấy bao gói có độ kỵ nước cao Vì với nhiệm vụ thiết kế giao: Thiết kế nhà máy sản xuất giấy bao gãi máng có độ kỵ nước cao, suất 60.000 tấn/ năm Điều hoàn toàn phù hợp với hoàn cảnh nước chiến lược phát triển toàn ngành II LẬP LUẬN CHỌN DÂY CHUYỀN SẢN SUẤT Dây chuyền sản xuất lựa chọn sở mặt hàng sản xuất nguyên liệu suất nhà máy Theo nhiệm vụ : thiết kế nhà máy giấy bao gãi máng có độ kỵ nước cao suất 60.000 tấn/ năm với nhiệm vụ chọn tiêu chuẩn chất lượng giấy bao gãi theo tiêu chuẩn ngành số 24 TCN 78-99 ( ban hành theo định số 64/ 1999 / QĐ-BCN ngày 29-9-1999) 1- Mức chất lượng cầp giấy bao gói có độ kỵ nước cao( cấp A) + Định lượng 40 g / m2 + Dung sai định lượng : ± 4% + Độ chịu kéo KN/m ( kg /mm) không nhỏ  Chiều dọc ( MĐ) 3,0 ( 4,5) KN/m chọn KN/m  Chiều ngang ( CĐ) 1,8 ( 2,7) KN/m chọn KN/m + Độ chịu xé mN không nhỏ  Chiều dọc (MĐ) 441 ( 450) mN chọn 450 mN  Chiều ngang ( CĐ) 552 ( 560) mN chọn 560 mN + Độ chịu bôc ( Kpa) 220 + Độ hút nước /cob 60 g/ m2 không lớn 30 + Độ Èm %: ± * Yêu cầu kỹ thuật: - Sản xuất dạng cuộn: Chiều rộng, sai số cuộn giấy theo thoả thuận nhà máy khách hàng đường kính cuộn từ 0,9 - 1m - Chỉ tiêu ngoại quan: + Giấy phải đồng độ dầy , không bị nhăn, gấp thủng, rách + Giấy phải có màu sắc đồng lơ hàng + Giấy có màu sắc hình in theo yêu cầu khách hàng Nguyễn Trung Tấn giấy Công nghệ Xenlulôza Đồ án tốt nghiệp: Nhà máy sản xuất giấy bao gói có độ kỵ nước cao + Số mối nối cuộn không lớn Chỗ mối nối phải đánh dấu rõ nối keo dán theo suốt chiều rộng cuộn + Lõi cuộn giấy phải cứng không móp méo, lồi hoăch hụt so với mặt cắt cuộn giấy, hai đầu có nút gỗ Đường kính lõi 76mm + Các nét giấy hai mặt cắt bên phải thẳng, phẳng, không bị xơ xước 2- Nguyên liệu Để phục vụ cho yêu cầu chọn nguyên liệu 40% sợi dài (tre, nứa) 60% sợi ngắn (gỗ rộng) bột không tẩy, với tiêu chuẩn chất lượng trên, độ bền lý giấy chủ yếu độ bền nguyên thuỷ xơ sợi đan dệt Để đảm bảo tiêu chuẩn ta chọn phương pháp nghiền bột rời thớ dài Đảm bảo độ bền cho giấy không cần độ trắng nên khơng dùng chất độn ĐĨ tăng tính kỵ nước cho giấy ta sử dụng keo nhựa thông để gia keo nội cho giấy Một loại keo rẻ, dễ kiếm, chọn loại thù đơn để kết tủa đồng keo lên xơ sợi Để đảm bảo tăng suất, chất lượng sản phẩm vệ sinh môi trường chọn dây chuyền sản xuất liên tục khép kín * Dây chuyền sản xuất: Hoạt động dây chuyền: Bột băng tải nạp vào máy nghiền thuỷ lực ( số 19,22 ) bột từ đưa vào bể bột thơ ( số 18,21 ),sau bột đưa vào hệ thống nghiền đĩa( nghiền ) ( số 17,20 ) sau hệ thống nghiền bột đưa vào bể hỗn hợp với giấy nghiền thuỷ lực số II bể parabol keo phèn, bột thải từ sàng áp lực sang Tại bể bột đựơc khuấy trộn với phụ gia bơm vào hệ thống nghiền tinh chứa vào bể bột sau nghiền ( số 14 ) sau bơm vào hịm điều tiết pha lỗng nước dùng để pha loãng lấy từ bể nước trắng phần suốt đờ lưới Bột sau pha lỗng đưa sang lọc cát cho vào hịm khử bọt, hịm khử bọt khơng khí hết, cịn bọt đưa sang sàng cho xuống lưới xeo qua mơi phun Tiếp bột lưới qua hình thành, phận súât đỡ lưới, phận hòm hút Nguyễn Trung Tấn giấy Công nghệ Xenlulôza Đồ án tốt nghiệp: Nhà máy sản xuất giấy bao gói có độ kỵ nước cao chân khơng, trục bụng chân khơng, lúc tờ giấy hình thành có độ khơ 18 – 20% Tiếp giấy chăn len đưa qua hệ thống Ðp sấy Cuối giai đoạn sấy giấy có độ khô 93% đưa qua phận Ðp quang ( sè ) trước vào cuộn cắt cuộn lại Giấy thành phẩm trước suất xưởng phải đựoc thoát chứa bể nước trắng, phần lượng nước dùng cho pha loãng ( nước lưới ) Phần lại cho qua hệ thống thu hồi bột nước, lượng nước thu hồi cho sử dụng giấy cấp thấp ( cấp B ) tổn thất giấy cắt biên, đứt trục bụng chân không sang Ðp cho xuống bể parabol đánh tơi trước cho qua bể hỗn hợp Còn giấy đứt sấy, Ðp quang, cuộn, cắt cuộn lại cho vào máy nghiền thuỷ lực số III trước cho vào bể bột hỗn hợp Keo nhựa thông nấu chứa bể sữa hoá bơm sang thùng lường trước cho vào bể hỗn hợp Phèn đựơc pha lỗng nước nóng ( lấy từ nước ngưng tụ sấy ), tiếp tục pha loãng nước lạnh xuống nồng độ 10%, bơm vào thùng lường trước vào bể hỗn hợp Lượng nước thải ( nước thu hồi dư + nước phận Ðp ướt) cho vào bể sử lý nước thải trước vào bể lắng cho phèn kiềm axit để ổn định pH trung tính Nguyễn Trung Tấn giấy Công nghệ Xenlulôza Đồ án tốt nghiệp: Nhà máy sản xuất giấy bao gói có độ kỵ nước cao PHẦN III PHẦN LÝ THUYẾT CƠ BẢN I NGUYÊN LIỆU LÀM GIẤY: Để nguyên liệu thích hợp cho việc làm giấy thân phải có khả đánh tua thành xơ mềm mại, sau trải đều, đan xen với Ðp lại thành tơ điểm liên kÕt xơ với xơ phải hình thành liên kết Xơ sợi chủ yÕu lấy từ thân với tế bào có vách: gỗ, tre, nứa, lau, sậy…Để tạo tờ giấy có độ kỵ nước cao xơ sợi dài ngắn phải mềm Xơ dài mảnh, ngắn mảnh Thành phần đĨ sản xuất giấy Xenlulo, thân loại kèm với Xenlulo bao gồm hemixenlulo, ligin, nhựa, sáp… Xenlulo polysaccarit, công thức hoá học tổng quát (C 6H10O5)n với n độ trùng hợp, trị số n thay đổi tuỳ theo nguồn gốc Xenlulo cách sử lý xơ sợi chế biến thành bột giấy đại phận dùng cho sản xuất giấy có trị số: Cấu trúc Xenlulo : Tính chất vật liệu Xenlulo phụ thuộc chặt chẽ vào độ trùng hợp n vật liệu Khi phân tử lượng mạch Xenlulo giảm mức độ xơ khơng cịn độ bền Khác với Xenlulo mà cấu trúc thành phần có gluco, Hemixenlulo có loại đường phân thành nhóm là: Nhóm đường hexo (phân tử đường có cạnh) gluco, manno, glado nhóm pento( phân tử đường có cạnh ) xilo, ambino Nguyễn Trung Tấn giấy Công nghệ Xenlulôza Đồ án tốt nghiệp: Nhà máy sản xuất giấy bao gói có độ kỵ nước cao Tuỳ theo loại thực vật mà loại đường có cấu tạo thành phần trùng hợp khác Trong q trình sử lý hố chất để biến nguyên liệu thành bột giấy số lượng, vị trí kết cấu hemixenlulo bị biến đổi mạnh Nói chung hemixenlulo dễ bị đứt hồ tan so với Xenlulo, hàm lượng cịn lại thấp lúc ban đầu bột giấy Lignin loại hợp chất có độ trùng hợp lignin tạo líp trung gian vách tế bào để gắn dính vách chứa xơ sợi lại với nhau, ngồi cịn lượng nhỏ lignin nằm xơ sợi Về hố học, cấu tạo lignin vơ phức tạp, thành phần chủ yếu đơn vị pennypropan nối kết với tạo thành khối không gian chiều Trong trình nấu bột xử lý hố chất liên kết mạch phụ với dây Benzen bị đứt ra, làm cho lignin tách khái Xenlulo ( bị hoà tan ) Ngoài thành phần nguyên liệu cần có chất khác axit, nhựa, axit béo, hợp chÊt thơm loại chất liệu (gọi chất trích chiết ), chất hồ tan nước hay dung mơi hữu trung tính gọi chất trích chiết, nói chung thành phần gỗ loại dao động khoảng 1% *Tính chất xơ sợi Xenlulo q trình hình thành tờ giấy Xơ sợi Xenlulo có nhiều đặc tính phù hợp với cơng nghệ làm giấy là: có độ bền chịu kéo cao, có tính mềm mại, bị biến dạng độ bền, không hồ tan nước, có độ thấm nước cao, dàn trải thành kích thước rộng hẹp khác nhau, có khả tạo liên kết xơ sợi, có màu tương đối trắng… Bản thân nước xơ sợi Xenlulo có vai trị quan trọng q trình làm giấy môi trường nước xơ sợi hút nước cách dễ dàng, sau phân tán vào nước thành dạng huyền phù, ta dàn dải huyền phù lên lưới, nước dóc đi, qua Ðp vắt tạo thành màng mỏng xơ sợi Do phân tử nước có lực nên hút nhóm hyđroxyl (-OH) bề mặt xơ sợi lại với nhau, tạo lực liên kết xơ sợi trình sấy, nước bị bốc nhóm hyđroxyl kề cận bị tác động lực liên kết hyđrogen nên gắn dính lại với tạo thành độ bền tờ giấy Nguyễn Trung Tấn giấy 10 Công nghệ Xenlulôza