Tài liệu Hoàn thiện công nghệ và hệ thống thiết bị sản xuất colophan và tinh dầu thông, quy mô 5000 tấn sản phẩm-năm

  • Số trang: 242 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 66 |
  • Lượt tải: 0
nguyetha

Đã đăng 8489 tài liệu

Mô tả:

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT ******************************************************************** Chương trình: “ Nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ phục vụ công nghiệp hoá, hiện đại hóa nông nghiệp và nông thôn” Mã số: KC07/06-10 BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ DỰ ÁN SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM Tên dự án: Hoàn thiện công nghệ và hệ thống thiết bị sản xuất colophan và tinh dầu thông, quy mô 5000 tấn sản phẩm/năm Mã số dự án: KC07.DA11/06 - 10 Cơ quan chủ trì dự án: Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch Chủ nhiệm dự án: ThS. Phạm Anh Tuấn 2 Hà Nội, năm 2010 BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT ******************************************************************** Chương trình: “ Nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ phục vụ công nghiệp hoá, hiện đại hóa nông nghiệp và nông thôn” Mã số: KC07/06-10 BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ DỰ ÁN SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM Tên dự án: Hoàn thiện công nghệ và hệ thống thiết bị sản xuất colophan và tinh dầu thông, quy mô 5000 tấn sản phẩm/năm Mã số dự án: KC07.DA11/06 - 10 Chủ nhiệm dự án (ký tên) Cơ quan chủ trì dự án (ký tên và đóng dấu) Ban chủ nhiệm chương trình KC07/06-10 (ký tên) Bộ Khoa học và Công nghệ (ký tên và đóng dấu) 3 Hà Nội, năm 2010 MỤC LỤC Trang Mục lục i Danh mục các ký hiệu và các chữ viết tắt vi Danh mục các bảng vi Danh mục các hình vẽ và sơ đồ vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ CÔNG NGHỆ XUẤT XỨ CỦA DỰ ÁN 1 6 1.1 Công nghệ chế biến nhựa thông 6 1.1.1. Đặc điểm của nhựa thông 7 1.1.2. Thành phần và tính chất của dầu thông 8 1.1.3. Thành phần và tính chất của colophan 8 1.1.4. Quy trình công nghệ chế biến nhựa thông 10 1.2. Tình hình nghiên cứu công nghệ chế biến nhựa thông 11 1.2.1. Tình hình thế giới 11 1.2.2. Tình hình trong nước 15 1.3. Công nghệ của dự án SXTN 20 1.3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ chế biến nhựa thông 20 1.3.2. Mô tả quy trình công nghệ 21 1.3.2.1 Giai đoạn sơ chế và xử lý nguyên liệu nhựa thông 21 1.3.2.2 Giai đoạn chế biến chính 24 1.3.3. Những vấn đề dự án cần giải quyết 26 1.3.3.1 Về công nghệ chế biến nhựa thông 26 1.3.3.2 Về quá trình và thiết bị 31 CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT COLOPHAN VÀ TINH DẦU THÔNG i 34 2.1 Nghiên cứu công nghệ xử lý nguyên liệu tiền chế biến 34 2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu 34 2.1.2. Nguyên liệu nghiên cứu 34 2.2.3. Nội dung nghiên cứu 34 2.2.4. Phương pháp nghiên cứu 35 2.2.5. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm công nghệ xử lý nguyên liệu 36 2.2. Hoàn thiện công nghệ chế biến nhựa thông 39 2.2.1. Mục tiêu nghiên cứu 39 2.2.2. Nguyên liệu và thiết bị nghiên cứu 39 2.2.3. Nội dung nghiên cứu 39 2.2.4. Phương pháp nghiên cứu 40 2.2.5. Kết quả hoàn thiện công nghệ chế biến nhựa thông 41 2.2.5.1 Hoàn thiện quy trình công nghệ hoá lỏng nhựa thông 41 2.2.5.2 Hoàn thiện quy trình công nghệ làm sạch nhựa 44 2.2.5.3 Hoàn thiện công nghệ chưng cất nhựa thông 48 2.3. Hoàn thiện quy trình phân tích đánh giá chất lượng 55 2.3.1. Hoàn thiện quy trình phân tích đánh giá chất lượng nguyên liệu nhựa 55 thông 2.3.2. Hoàn thiện quy trình phân tích đánh giá chất lượng colophan 57 2.3.3. Hoàn thiện quy trình phân tích đánh giá chất lượng tinh dầu thông 62 CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HOÀN THIỆN HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẢN XUẤT COLOPHAN VÀ TINH DẦU THÔNG 68 3.1. Thiết kế thiết bị xử lý nguyên liệu tiền chế biến 70 3.1.1 Phân tích, lựa chọn nguyên lý bộ công tác khấy 70 3.1.2. Tính toán công suất truyền động 71 3.1.3. Tính toán bền và lựa chọn vật liệu chế tạo thiết bị 74 3.1.4. Thiết kế chi tiết thiết bị khuấy 78 ii 3.2 Đề xuất giải pháp xử lý chất thải và Thiết kế hệ thống thiết bị tái chế 79 nhựa thải 3.2.1. Đề xuất giải pháp xử lý chất thải 79 3.2.2. Thiết kế hệ thống thiết bị tái chế nhựa thải 81 3.3 Hoàn thiện thiết kế bộ phận cấp nhiệt của thiết bị hóa lỏng 88 3.3.1. Phân tích đánh giá những hạn chế của bộ phận cấp nhiệt 88 3.3.2. Hoàn thiện thiết kế 91 3.3.3 Kết quả đánh giá trong điều kiện sản xuất 91 3.4. Hoàn thiện thiết kế bộ phận phân ly dịch nhựa của hóa lỏng 92 3.4.1. Phân tích đánh giá những hạn chế của bộ phận phân ly dịch nhựa của hóa 92 lỏng 3.4.2. Hoàn thiện thiết kế 93 3.4.3. Kết quả đánh giá trong điều kiện sản xuất 94 3.5. Hoàn thiện thiết kế hệ thống chuyển dịch chân không 95 3.5.1. Phân tích đánh giá những hạn chế của hệ thống chuyển dịch chân không 95 3.5.2. Hoàn thiện thiết kế 96 3.5.3. Kết quả đánh giá trong điều kiện sản xuất 98 3.6. Hoàn thiện thiết kế hệ thống thu hồi dầu nhẹ 98 3.6.1. Phân tích đánh giá những hạn chế của hệ thống thu hồi dầu nhẹ 98 3.6.2. Hoàn thiện thiết kế 99 3.6.3. Kết quả đánh giá trong điều kiện sản xuất 100 3.7. Hoàn thiện thiết kế bộ phận tách lỏng của thiết bị chưng cất 101 3.7.1 Phân tích đánh giá những hạn chế của bộ phần tách lỏng 101 3.7.2 Hoàn thiện thiết kế 102 3.7.3 Kết quả đánh giá trong điều kiện sản xuất 103 3.8. Thiết kế bộ phận tách hơi nước ngậm trong colophan 103 3.8.1 Phân tích đánh giá những hạn chế của bộ phận tách hơi nước ngậm trong 103 colophan iii 3.8.2 Hoàn thiện thiết kế 104 3.8.3 Kết quả đánh giá trong điều kiện sản xuất 105 3.9. Hoàn thiện quy trình chế tạo và kiểm tra các thiết bị chịu áp lực 106 3.9.1 Quy trình chế tạo các thiết bị chịu áp suất 106 3.9.2. Quy trình kiểm tra các thiết bị chịu áp suất 116 CHƯƠNG 4 TỔ CHỨC TRIỂN KHAI DỰ ÁN SXTN VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU 120 QUẢ KINH TẾ KỸ THUẬT 4.1. Đánh giá điều kiện cần thiết để xây dựng mô hình dự án SXTN 120 4.1.1. Địa điểm xây dựng mô hình dự án SXTN 120 4.1.2. Nguồn nguyên liệu cung cấp cho dự án SXTN 121 4.1.3. Điều kiện về cơ sở hạ tầng và trang thiết bị công nghệ 121 4.1.4. Mô hình tổ chức sản xuất 123 4.1.5. Giải pháp về môi trường 126 4.2 Tổ chức triển khai dự án SXTN 127 4.2.1. Hoàn thiện công nghệ chế biến và kiểm tra chất lượng sản phẩm 127 4.2.2. Hoàn thiện thiết kế kỹ thuật hệ thống thiết bị 127 4.2.3. Chế tạo và lắp đặt dây chuyền thiết bị 135 4.3. Tiến hành SXTN và khảo nghiệm đánh giá 138 4.3.1. Kiểm định an toàn các thiết bị chịu áp lực 138 4.3.2. Khảo nghiệm đánh giá dây chuyền sản xuất colophan và tinh dầu thông 139 trong điều kiện sản xuất 4.3.2.1. Phương pháp khảo nghiệm 139 4.3.2.2. Kết quả khảo nghiệm quy trình công nghệ chế biến nhựa thông 141 4.3.2.3. Kết quả đánh giá các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của dây chuyền sản xuất 142 4.3.3. Phân tích đánh giá chất lượng sản phẩm 143 4.3.4. Đánh giá nhận xét của cơ sở sản xuất 145 4.4. Tổng hợp kết quả và thảo luận về các sản phẩm KH&CN (Dạng I,II) 146 iv 4.4.1. Công nghệ xử lý nguyên liệu tiền chế biến 146 4.4.2. Công nghệ hoá lỏng nguyên liệu nhựa thông 146 4.4.3. Công nghệ xử lý chất trợ lắng trong quá trình rửa, lắng làm sạch nhựa 147 4.4.4. Công nghệ chưng cất nhựa thông 147 4.4.5. Phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng 148 4.4.6. Hoàn thiện thiết kế kỹ thuật 148 4.4.7. SP: Dây chuyền thiết bị 149 4.5. Đánh giá hiệu quả kinh tế -xã hội của dự án SXTN 151 4.5.1. Tính toán hiệu quả kinh tế của mô hình sản xuất colophan và tinh dầu 151 thông, quy mô 5000 tấn sản phẩm/năm 4.5.1.1. Tính toán giá thành sản phẩm 151 4.5.1.2. Tính toán hiệu quả kinh tế của dự án 152 4.5.2. Tác động đối với kinh tế, xã hội và môi trường 153 4.5.2.1. Hiệu quả trực tiếp với doanh nghiệp và người lao động 153 4.5.2.2. Tác động đến xã hội và môi trường 155 4.5.3. Phương án phát triển sản phẩm sau khi kết thúc dự án 155 4.6. Các sản phẩm khoa học và công nghệ khác 156 4.6.1. Các bài báo đã công bố 156 4.6.2. Tham gia Hội chợ triển lãm Techmart Asean + 3, năm 2009 156 4.6.3. Sản phẩm sở hữu trí tuệ 157 4.6.4. Đào tạo tập huấn kỹ thuật 157 4.6.5. Hội thảo khoa học 158 4.6.6. Hợp đồng CGCN 158 KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 1: Biên bản xác nhân của cơ sở sản xuất PHỤ LỤC 2: Hình ảnh “Dây chuyền thiết bị đồng bộ sản xuất colophan và tinh dầu thông, quy mô 5000 tấn sản phẩm/năm” (Quảng Trị) PHỤ LỤC 3: Hình ảnh “Dây chuyền thiết bị không đồng bộ sản xuất v 159 163 colophan và tinh dầu thông, quy mô 5000 tấn sản phẩm/năm” (Quảng Ninh) PHỤ LỤC 4: Hình ảnh: ‘Tham gia Hội chợ Techmart Asean+3, năm 2009 PHỤ LỤC 5: Nhật ký SXTN tại 2 cơ sở ứng dụng DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT TT Ký hiệu, các Nghĩa tiếng việt chữ viết tắt 1 FAO Tổ chức nông lương liên hợp quốc 2 NN&PTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn 3 SXTN Sản xuất thử nghiệm 4 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 5 CGCN Chuyển giao công nghệ 6 KH&CN Khoa học và Công nghệ DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1 Yêu cầu kỹ thuật của nhựa thông theo TCVN 4188 - 86 27 Bảng 1.2 Định mức sản xuất tại công ty cổ phần Thông Quảng Ninh 27 Bảng 1.3 Yêu cầu kỹ thuật của tinh dầu thông theo TCVN 4189- 86 28 Bảng 1.4 Yêu cầu kỹ thuật của Colophan theo TCVN 4190-86 29 Bảng 2.1 Các chỉ tiêu phân tích nguyên liệu nhựa thông Miền Trung 36 Bảng 2.2 Bảng số liệu thí nghiệm quá trình lắng phân lớp của nguyên liệu 38 nhựa thông Miền Trung Bảng 2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ và tỷ lệ dầu thông đến quá trình hoá lỏng 42 nhựa thông Bảng 2.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ chất trợ lắng đến hiệu quả của quá trình làm 46 sạch nhựa thông Bảng 2.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ chưng cất và nhiệt độ nguồn nước lạnh đến vi 52 thời gian chưng cất và chất lượng colophan Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật của Caloriffe 105 Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật thử kín bằng áp lực 118 Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật kiểm tra bền bằng áp lực 119 Bảng 4.1 Nhu cầu về nguyên liệu và năng lượng 122 Bảng 4.2 Danh mục các thiết bị chế tạo trong nước của dự án 128 Bảng 4.3 Danh mục trang thiết bị và máy móc chuyên dụng 134 Bảng 4.4 Danh mục dụng cụ và thiết bị đo khảo nghiệm 140 Bảng 4.5 Số liệu nhật ký 10 thí nghiệm sản xuất colophan và tinh dầu thông 142 Bảng 4.6 Tổng hợp số liệu đánh giá một số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật 143 Bảng 4.7 Đánh giá phân tích chất lượng sản phẩm 144 Bảng 4.8 Chi phí nguyên, nhiên liệu chế biến 1 tấn nguyên liệu 146 nhựa thông Bảng 4.9 Tổng chi phí chế biến 1 tấn nguyên liệu nhựa thông 151 Bảng 4.10 Bảng so sánh giá trị đầu tư công nghệ và thiết bị 154 DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ Số hình Tên hình Trang Hình 1.1. Nguyên liệu nhựa thông sau khai thác 7 Hình 1.2. Thành phần và cấu trúc của dầu thông 8 Hình 1.3. Thành phần và cấu trúc của colophan 9 Hình 1.4. Quy trình chung về công nghệ chế biến nhựa thông 10 Hình 1.5. Sơ đồ công nghệ dây chuyền chế biến nhựa thông (Mỹ) 11 Hình 1.6. Sơ đồ công nghệ dây chuyền chế biến nhựa thông (Bồ Đào Nha) 12 Hình 1.7. Sơ đồ công nghệ dây chuyền chế biến nhựa thông (Trung Quốc) 14 Hình 1.8. Sơ đồ quy trình công nghệ chế biến nhựa thông của dự án 20 Hình 1.9. Bể chứa nguyên liệu nhựa thông 21 Hình 1.10. Công đoạn định lượng và nạp liệu 22 vii Hình 1.11. Công đoạn hoá lỏng và phân ly tạp chất rắn 22 Hình 1.12. Công đoạn rửa và lọc thô 23 Hình 1.13. Công đoạn lắng 24 Hình 1.14. Công đoạn chưng cất chân không và ngưng tụ tách dầu 25 Hình 1.15. Định lượng đóng thùng sản phẩm colophan 25 Hình 2.1. Mẫu nguyên liệu nhựa thông trước khi đưa vào thí nghiệm 37 Hình 2.2. Sơ đồ hoàn thiện quy trình công nghệ hoá lỏng 43 Hình 2.3. Sơ đồ hoàn thiện quy trình công nghệ rửa lắng 47 Hình 2.4. M« h×nh nghiªn cøu thùc nghiÖm quy tr×nh ch−ng cÊt nhùa 51 Hình 2.5. Sơ đồ hoàn thiện quy trình công nghệ chưng cất 53 Hình 3.1. Thiết bị đo độ nhớt Engiơle 68 Hình 3.2. Cơ cấu khấy nguyên liệu nhựa thông 69 Hình 3.3. Sơ đồ lực tác dụng lên trục khuấy 76 Hình 3.4. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải 79 Hình 3.5. Sơ đồ quy trình công nghệ tái chế nhựa thải 80 Hình 3.6. Sơ đồ nguyên lý hệ thống tái chế nhựa thống 81 Hình 3.7. Bộ phận cấp nhiệt của thiết bị hoá lỏng chưa hoàn thiện 88 Hình 3.8. Nguyên lý bộ sục hơi 89 Hình 3.9. Bộ cấp nhiệt của thiết bị hoá lỏng hoàn thiện 90 Hình 3.10. Bộ phận phân ly của thiết bị hoá lỏng chưa hoàn thiện 91 Hình 3.11. Kết cấu đáy phân ly dạng chọp cụt đã hoàn thiện 93 Hình 3.12. Sơ đồ lắp đặt bơm chân không theo công nghệ xuất xứ 94 Hình 3.13. Sơ đồ lắp đặt bơm chân không đã hoàn thiện 95 Hình 3.14. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống chuyển dịch chân không 96 Hình 3.15. Sơ đồ nguyên lý hệ thống thu hồi dầu nhẹ 99 Hình 3.16. Cấu tạo thiết bị tách lỏng chưa hoàn thiện 101 Hình 3.17. Bộ phận tách lỏng của thiết bị chưng cất hoàn thiện 101 Hình 3.18. Cấu tạo bình tách hơi nước công nghiệp 103 viii Hình 3.19. Sơ đồ nguyên lý hệ thống tách hơi nước bằng khí nén 104 Hình 3.20. Calorife gia nhiệt bằng nguồn hơi quá nhiệt 105 Hình 3.21. Cấu tạo thiết bị lắng 107 Hình 3.22. Cấu tạo của thiết bị chưng cất 110 Hình 3.23. Kích thước khai triển áo nhiệt của thiết bị chưng cất 112 Hình 3.24. Thân vỏ thiết bị ngưng tụ 113 Hình 3.25. Ruột thiết bị ngưng tụ 115 Hình 3.26. Thiết bị siêu âm khuyết tật mối hàn Model EPOCH 4B 117 Hình 4.1. Sơ đồ bộ máy tổ chức sản xuất của nhà máy chế biến nhựa thông, 123 quy mô 5000 tấn sản phẩm/năm ix MỞ ĐẦU Colophan (rosin) và tinh dầu thông (turpentine oil) là hai loại sản phẩm được chế biến từ nhựa thông (pine resine). Lĩnh vực ứng dụng của hai sản phẩm này khá phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Colophan được sử dụng trong các ngành công nghiệp như dệt, xà phòng, sơn, giấy, diêm, thuộc da, điện tử và mực in... tinh dầu thông được sử dụng làm dung môi để pha chế các loại sơn, véc ni, long não tổng hợp và nhiều kỹ nghệ khác. Trong đó α- pinen và β-pinen cũng như δ-3-caren là nguồn nguyên liệu để bán tổng hợp rất nhiều sản phẩm dùng trong ngành dược, kỹ nghệ hương liệu, bảo vệ thực vật như: camphor, terpin, terpineol, isoborneol, isobornyl acetat...(từ α-pinen); geranyl acetat, linalyl acetat, linalol, citral, citronellol... ( từ β-pinen); menthol và các sản phẩm có giá trị hương liệu (từ δ-3-caren). Theo số liệu thống kê của Fao (năm 1994), sản lượng nhựa thông toàn thế giới đạt khoảng 1,2 triệu tấn/năm, trong đó khoảng 60% là colophan và 35% tinh dầu thông. Các nước có tiềm năng xuất khẩu sản phẩm từ nhựa thông đứng đầu thế giới là Trung quốc, Indonexia, Bồ Đào Nha. Trong đó Trung Quốc xuất khẩu xấp xỉ 277.000 tấn chiếm 70% trong số mậu dịch thế giới, tiếp đến là Indonexia khoảng 46.000 tấn và Bồ Đào Nha với khoảng 26.000 tấn. Nga và Brazin là những nước sản xuất với sản lượng nhiều hơn Bồ Đào Nha nhưng hầu hết sản phẩm dùng trong nội địa. Sản lượng colophan và tinh dầu thông được sản xuất và nhập khẩu ở Hoa kỳ, Mêhico, ấn độ và các nước châu Âu, hàng năm khoảng 734.000 tấn colophan và 200.000 tấn tinh dầu thông, trong đó Hoa Kỳ là nước có sản lượng lớn nhất chiếm 50% sản lượng thế giới. Xu hướng về thị trường tiêu thụ các sản phẩm colophan và tinh dầu thông trên thế giới ngày càng gia tăng, trong khi nhu cầu tiêu thụ nội địa của một số quốc gia xuất khẩu ngày càng lớn hơn đã dẫn đến nguồn cung về 2 loại sản 1 phẩm này ngày càng thiếu hụt.Sự biến động giá xuất khẩu sản phẩm colophan và tinh dầu thông từ năm 2008 đến nay cho thấy từ khoảng 1000 USD/tấn sản phẩm lên khoảng 2000-2500USD/tấn sản phẩm. Việt Nam là nước có điều kiện tự nhiên về khí hậu và thổ nhưỡng phù hợp để phát triển trồng thông cho mục đích khai thác nhựa và gỗ. Tổng hợp số liệu báo cáo của các địa phương (năm 2005), tổng diện tích rừng thông toàn quốc khoảng 194721 ha. Trong đó vùng Đông Bắc khoảng 77015 ha; Tây Bắc khoảng 3857 ha; Đồng bằng Bắc Bộ khoảng 3066 ha; Duyên Hải Trung Bộ khoảng 72329 ha;Tây Nguyên khoảng 10784 ha; Đông Nam bộ khoảng 24039 ha. Trong đó diện tích rừng trồng thông nhựa toàn quốc khoảng 90000 ha. Theo một số kết quả nghiên cứu của ngành lâm nghiệp, mật độ trồng rừng thông nhựa thích hợp cho năng suất cao khoảng 1650 - 2500 cây/ha. Như vậy, với mật độ trung bình khoảng 2000 cây/ha và sản lượng trung bình khoảng 3,0 kg nhựa/cây (thực tế trung bình đã khai thác từ 3 - 4 kg nhựa/cây) thì với tổng diện tích 90.000 ha rừng trồng thông nhựa có thể cho sản lượng nhựa khoảng 540.000 tấn. Thực tế khai thác với sản lượng hiện tại còn thấp hơn rất nhiều so với tiềm năng vốn có. Theo các chuyên gia kinh tế dự báo, nếu có sự phối hợp đồng bộ giữa các nghành liên quan với chính quyền các địa phương trong việc mở rộng diện tích trồng thông, mỗi năm Việt Nam có khả năng khai thác được hơn 40.000 tấn nhựa thông/năm. Giai đoạn 2000 - 2005, nhìn chung tình hình chế biến và tiêu thụ sản phẩm colophan và tinh dầu thông của Việt Nam luôn gia tăng về sản lượng, thị trường xuất khẩu cũng được mở rộng, yêu cầu về chất lượng sản phẩm ngày càng cao hơn. Mặt khác về chất lượng sản phẩm của Việt Nam so với các nước Trung Quốc, Inđonexia, Ấn Độ...luôn bị đánh giá thấp hơn nhiều, đây là điểm yếu trong cạnh tranh đã gây nhiều khó khăn cho các doanh nghiệp chế biến nhựa thông Việt Nam. Xuất phát từ tình hình thực tiễn nhu cầu đổi mới 2 công nghệ nâng cao chất lượng sản phẩm và nâng quy mô sản xuất là thực sự cần thiết đối với các doanh nghiệp. Năm 2006, công ty cổ phần thông Quảng Ninh là doanh nghiệp đi đầu đã mạnh dạn đầu tư đổi mới công nghệ bằng nội lực trong nước. Sản phẩm đặt hàng từ đề tài: “Nghiên cứu công nghệ, thiết kế chế tạo và chuyển giao công nghệ dây chuyền thiết bị chế biến nhựa thông, quy mô 5000 tấn sản phẩm/năm”, do Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch - Bộ NN&PTNT chủ trì thực hiện đã đưa vào vận hành và sản xuất thành công tại Công ty cổ phần thông Quảng Ninh vào đầu năm 2007. Kết quả đánh giá trong điều kiện sản xuất của Hội đồng nghiệm thu cấp cơ sở tháng 8/2007 và Hội đồng nghiệm thu cấp Bộ NN&PTNT tháng 10/2007: dây chuyền thiết bị mới trên cơ bản đã khắc phục được những hạn chế của dây chuyền thiết bị cũ (xuất xứ Nhật Bản), về các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật đã đáp ứng được mục tiêu đặt ra về quy mô và chất lượng sản phẩm xuất khẩu. Tuy vậy, lần đầu tiên trong nước nghiên cứu, thiết kế và chế tạo dây chuyền thiết bị chế biến nhựa thông nên vẫn còn những tồn tại cần phải được nghiên cứu hoàn thiện. Từ cơ sở phân tích trên là lý do đề xuất dự án SXTN cấp nhà nước: “Hoàn thiện công nghệ và hệ thống thiết bị sản xuất colophan và tinh dầu thông, quy mô 5000 tấn sản phẩm /năm”. ™ Mục tiêu ƒ Mục tiêu chung - Có được công nghệ tiên tiến và hệ thống thiết bị đồng bộ phù hợp với điều kiện Việt nam để sản xuất colophan và tinh dầu thông. - Đáp ứng được nhu cầu của thực tiễn sản xuất, chủ động công nghệ trong nước và tiến tới có thể xuất khẩu công nghệ và thiết bị khi có nhu cầu. ƒ Mục tiêu cụ thể - Xây dựng được mô hình dự án ứng dụng công nghệ và hệ thống thiết bị 3 đồng bộ sản xuất colophan và tinh dầu thông, quy mô 5000 tấn sản phẩm /năm. - Sản phẩm hoàn thiện là công nghệ và hệ thống thiết bị sản xuất ra được Colophan và tinh dầu thông đạt tiêu chuẩn xuất khẩu. ™ Nội dung Nội dung 1: Khảo sát, phân tích đánh giá và lựa chọn địa điểm xây dựng mô hình Dự án 1.1. Bổ sung thêm thông tin, phân tích đánh giá và lựa chọn địa điểm xây dựng mô hình dự án 1.2. Xúc tiến xây dựng cơ sở và hình thức tiếp nhận, tổ chức triển khai mô hình Dự án Nội dung 2: Hoàn thiện công nghệ chế biến và đánh giá chất lượng sản phẩm 2.1. Nghiên cứu công nghệ xử lý nguyên liệu tiền chế biến 2.2. Hoàn thiện công nghệ hóa lỏng nguyên liệu 2.3. Hoàn thiện công nghệ xử lý trợ lắng 2.4. Hoàn thiện công nghệ chưng cất 2.5. Hoàn thiện quy trình kiểm tra phân tích đánh giá chất lượng của nguyên liệu và sản phẩm Nội dung 3: Hoàn thiện thiết kế kỹ thuật hệ thống thiết bị 3.1. Thiết kế thiết bị xử lý nguyên liệu tiền chế biến 3.2. Hoàn thiện thiết kế bộ phận cấp nhiệt của thiết bị hóa lỏng 3.3. Hoàn thiện thiết kế bộ phận phân ly dịch nhựa sau hóa lỏng 3.4. Hoàn thiện thiết kế hệ thống chuyển dịch chân không 3.5. Hoàn thiện thiết kế hệ thống thu hồi dầu nhẹ 3.6. Hoàn thiện thiết kế bộ phận tách lỏng 3.7. Thiết kế bộ phận tách hơi nước ở giai đoạn cuối của quá trình chưng cất 4 3.8. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải và quy trình tái chế chất thải của dây chuyền chế biến 3.9. Hoàn thiện hồ sơ thiết kế kỹ thuật tổng thể mô hình dự án Nội dung 4: Hoàn thiện quy trình chế tạo và kiểm tra chất lượng thiết bị 4.1. Quy trình chế tạo các thiết bị chịu áp lực 4.2. Quy trình kiểm tra chất lượng thiết bị Nội dung 5: Chế tạo các thiết bị chính và thiết bị phụ, thuộc dây chuyền thiết bị đồng bộ Nội dung 6: Lắp đặt, kiểm tra an toàn và chạy thử hệ thống thiết bị Nội dung 7: Biên soạn, cung cấp tài liệu và tổ chức đào tạo tập huấn 7.1. An toàn và phòng chống cháy nổ 7.2. Vận hành và bảo dưỡng hệ thống thiết bị chính trong dây chuyền 7.3. Công nghệ chế biến nhựa thông 7.4. Kỹ thuật kiểm tra và đánh giá chất lượng nguyên liệu và sản phẩm Nội dung 8: Tiến hành chạy thử nghiệm trong điều kiện sản xuất 8.1. Khảo nghiệm quy trình công nghệ chế biến nhựa thông với nguyên liệu thông nhựa Miền Trung. 8.2. Phân tích mẫu nguyên liệu đưa vào chế biến 8.3. Phân tích các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm colophan 8.4. Phân tích các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm tinh dầu 8.5. Kiểm tra và đánh giá các chỉ tiêu về kinh tế - kỹ thuật ™ Các sản phẩm khoa học và công nghệ khác - Bài báo công bố - Sản phẩm sỡ hữu trí tuệ - Tham gia hội chợ triển lãm Techmart Asean +3 - Đào tạo tập huấn kỹ thuật - Hội thảo khoa học - Hợp đồng CGCN 5 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ CÔNG NGHỆ XUẤT XỨ CỦA DỰ ÁN 1.1. CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN NHỰA THÔNG Từ xa xưa, con người đã biết cách lấy nhựa của cây thông để chiết lấy dầu thông, colophan và hắc ín. Trong kinh thánh đã nhiều lần nhắc đến những thủy thủ trên con tàu Nê-ô huyền thoại biết lấy hắc ín từ nhựa cây thông để trám gỗ vỏ tàu biển. Sự gia tăng các trạm bán hắc ín và các sản phầm từ cây thông cho những người đi biển ở châu Âu và Địa Trung Hải đã tạo nên một ngành công nghiệp mới. Vào đầu thế kỷ 20 ở Mỹ đã có một số công ty như Yaryan Naval Stores bắt đầu chiết dầu thông và colophan từ gốc cây thông đã bị đốn bỏ. Cuối những năm 40, ở Mỹ và châu Âu người ta đã lấy chất thải từ quá trình nấu bột gỗ thông đem cô đặc và axit hóa để sản xuất dầu thông thô. Dầu thông thường được cất phân đoạn để sản xuất axit béo, colophan và hắc ín, Axit béo được dùng để sản xuất chất tẩy rửa, sơn vv... hay được chuyển hóa thành các dẫn xuất. Colophan thường được biến tính hóa học tạo ra este hay những chất khác để sản xuất các chất kết dính và mực. Các chất hyđro cacbon terpen dễ bay hơi thoát ra trong quá trình sản xuất bột gỗ đều được thu hồi lại để sản xuất terpin sulfat thô. Sau đó nó lại đươc cất phân đoạn để tạo ra những hóa chất dùng cho sản xuất các chất thơm và các chất kết dính. Việc khai thác dầu thông và colophan tốn rất nhiều nhân lực. Phương pháp khai thác thay đổi rất ít so với thời kỳ tiểu công nghiệp. Người công nhân khai thác nhựa thông thường cạo khía vỏ cây, nhựa sẽ rỉ ra và chảy vào bát chứa. Một nhà khoa học thuộc trường Đại học Tổng hợp Florida đã cải tiến phương pháp lấy nhựa bằng cách khoan các lỗ nhỏ vào gốc cây rồi để nhựa chảy vào túi đựng. Ông cho rằng phương pháp này sẽ thu được nhựa sạch, không cần 6 phải rửa và lọc nhựa như các phương pháp thu gom thông thường hiện nay. Hơn nữa cây không bị xước và sẽ trở thành nguồn gỗ có giá trị. Hercule là công ty duy nhất ở Mỹ hiện nay vẫn chiết dầu thông và colophan từ gốc cây thông đã bị đốn bỏ. Hàng năm, công ty sản xuất được khoảng 30.000 tấn colophan với nguồn nguyên liệu nhựa thông trắng có độ tinh khiết cao tại vùng Đông Nam nước Mỹ, tuy vậy về chất lượng so với nguồn nguyên liệu nhựa thông của Trung Quốc vẫn còn thấp hơn, hiên tại chất lượng nguyên liệu nhựa thông Trung Quốc vẫn được đánh giá là tốt nhất thế giới. Hình 1.1. Nguyên liệu nhựa thông sau khai thác 1.1.1. Đặc điểm của nhựa thông Khi nhựa mới chảy ra khỏi ống dẫn nhựa tỷ lệ dầu thông trong nhựa có thể đạt 36%, sau khi tiếp xúc với không khí dầu thông bay hơi nhựa đặc dần. Nhựa từ nơi khai thác đưa vào nhà máy thường có lẫn nhiều tạp chất, thành phần chủ yếu: Colophan 74 - 77%, dầu thông 18 - 21% nước 2 - 4% tạp chất khoảng 0,5%. Nếu nhựa để lâu sẽ bị oxy hóa chuyển thành màu vàng, nhựa đặc lại, sản phẩm dầu thông và colophan chế biến từ loại nhựa này sẽ có chất lương thấp. Nhựa thông chủ yếu do thành phần của các axit nhựa và terpenne lỏng tạo thành. Kết quả phân tích cho thấy trong nhựa có 18% dầu thông, 9% chất trung tính, 73% axit còn lại là tạp chất và nước. Các chất mang tính axit trong nhựa có 90% axit nhựa, 9-10% axit béo. 7 1.1.2. Thành phần và tính chất của dầu thông Dầu thông có công thức chung là C5H8 cấu tạo dạng mạch thẳng hoặc mạch vòng. Thành phần của nhựa thông phụ thuộc vào loài thông, chất lượng nhựa, phương pháp khai thác và chế biến nhựa. Thành phần chủ yếu của nhựa thông gồm các tecpen (hình 1.2): Hình 1.2. Thành phần và cấu trúc của dầu thông Dầu thông là một chất lỏng không màu trong suốt và có mùi thơm đặc trưng. Dầu thông không hòa tan trong nước nhưng có thể hòa tan trong một số dung môi hữu cơ: cồn, benzen, xăng… Bản thân dầu thông là chất trung tính khi bị oxy hóa thành axit tự do. Màu của dầu thông không chịu ảnh hưởng của axit và nước nếu không tiếp xúc trực tiếp với không khí thì khó biến màu. Tính chất hóa học của dầu thông phụ thuộc vào các loại phản ứng mà terpenne có thể tạo ra. Sự tồn tại của các mạch nối đôi và mạch vòng có thể tiến hành các loại phản ứng đồng phân hóa, nhiệt phân, oxy hóa, este hóa, hydro hóa, polyme hóa… 1.1.3. Thành phần và tính chất của colophan Colophan là hỗn hợp phức tạp, nguyên liệu nhựa thông có nguồn gốc khác nhau thì thành phần hỗn hợp colophan cũng khác nhau. Thành phần chủ yếu 8 trong colophan là các axit nhựa ngoài ra còn có một lượng nhỏ axit béo và các chất không phải axit, tỷ lệ của chúng thay đôi theo chủng loại colophan. Colophan là một chất rắn là hỗn hợp của nhiều axit nhựa đồng phân có công thức chung là C20H30O2 (hình 1.3): Hình 1.3. Thành phần và cấu trúc của colophan Cấu trúc của các axit nhựa khác nhau thì tính chất hóa học của chúng cũng khác nhau. Do phản ứng của các nối đôi và gốc axit làm cho colophan rất dễ thay đổi cấu trúc, nhạy cảm với tác dụng oxy hóa của không khí, có khả năng tham gia phản ứng cộng hợp hydro hóa, polyme… Rất nhiều các sản phẩm biến tính và dẫn xuất của colophan được điều chế thông qua các phản ứng hóa học. Colophan có khả năng kết tinh, nhiệt độ nóng chảy của colophan kết tinh tương đối cao và rất dễ bị oxy hóa trong không khí đặc biệt là ở nhiệt độ cao hoặc ở dạng bột. Các chỉ tiêu về màu sắc, nhiệt độ chảy mềm, độ chiết quang, 9
- Xem thêm -