بخشی از مقاله
چکیده
میزان تقاضا برای خمیرهای حلشونده در بازارهای جهانی در طول چند سال گذشته با سرعت قابل توجهی در حال افزایش است. صنعت خمیر و کاغذ میتواند با تبدیل کارخانههای خمیر سازی کم بازده به واحد تولید محصولات خمیر حلشونده به این بازار وارد شود. در این تحقیق، تبدیل یک فرایند خمیر سازی کرافت به یک واحد عملیاتی تولید خمیر حلشونده و استخراج همی سلولزهای آن به وسیله پیشهیدرولیز، برای تولید بایواتانول مورد مطالعه قرار گرفته است. بایو اتانول یا سوخت سبز میتواند به صورت ترکیبی با سوختهای دیگر در وسایل نقلیه مورد استفاده قرار گیرد.
کلمات کلیدی: خمیر حلشونده، بایواتانول، پیش هیدرولیز، خمیر سازی کرافت
.1 مقدمه
صنعت خمیر و کاغذ در کشورهای در حال توسعه با توجه به تأثیر همزمان عواملی همچون افزایش هزینههای انرژی، کاهش تقاضا در محصولات و همچنین رقابت با کارخانههای بزرگ و مدرن در کشورهای پیشرفته تحت فشار سنگین رقابتی می-باشد. رکود اقتصادی در صنعت منجر به بسته شدن دائمی چند کارخانه خمیر و کاغذسازی در برخی کشورها شده است، لذا این صنعت نیازمند این است که با بهرهوری مناسب تر از انرژی و اتخاذ اقدامات صرفه جویانه در هزینه و ایجاد تنوع در محصول با این شرایط سخت مقابله کند .[9]
به طور کلی خمیر سازی فرایندی است که به وسیله آن چوب یا دیگر مواد خام لیگنوسلولزی به یک توده لیفی تبدیل میشوند .[2] فرایند تولید خمیر حلشونده به وسیله پیش هیدرولیز کرافت یک نوع از فرایندهای متداول خمیر سازی به وسیله پخت کرافت میباشد که مرحله پیش هیدرولیز برای جداسازی و حذف همی سلولزها قبل از مرحله پخت اصلی اضافه شده است.
خمیر سازی کرافت به عنوان پخت اصلی و غالب تولید خمیر در صنعت خمیر و کاغذ توسعه یافته است و در حدود %89 خمیرکاغذهای شیمیایی و بیش از %62 کلیه مواد فیبری بکر را در بر میگیرد. تنها %5/3 تولید خمیرکاغذ شیمیایی جهان به وسیله فرایند سولفیت به دست میآید با این حال فرایندهای سولفیت را نیز میتواند با اعمال برخی تغییرات در دمای پخت و pH مناسب تولید خمیر حلشونده کرد. خمیرهای حلشونده شامل مقدار کمی همی سلولز - %3 - میباشند در حالی یک نوع خمیرکاغذ ساخته شده به وسیله فرایند کرافت دارای %10 همی سلولز میباشد.
همی سلولزها در فرایند تولید خمیر حلشونده در مرحله پیش هیدرولیز استخراج میشوند، با فرآورش این همی سلولزها و تبدیل آنها به سوختهای زیستی و مواد شیمیایی، میتوان سوخت مورد نیاز کارخانه را تأمین کرد و همچنین کمک به کاهش هزینهها کرد. پس تبدیل کارخانههای تولید خمیر کرافت به واحد بهرهبرداری خمیر حلشونده یک فرصت مناسب برای افزایش سودآوری در این کارخانهها میباشد [1]، .[5]
.2 انرژی حاصل از منابع زیست توده1
میزان به کار گیری انرژیهای تجدیدپذیر در کشورهای جهان رو به افزایش است و در حال حاضر یکی از شاخصهای توسعه یافتگی محسوب میشود. این انرژیها روز به روز سهم بیشتری را در تأمین انرژی جهان به عهده میگیرند.در حداقل 66 کشور جهان، اهداف راهبردی در جهت توسعه انرژیهای تجدید پذیر تدوین و سیاستگذاریهای لازم برای سالهای 2010-2020 انجام شده است. در این راستا کشورهای پیشرو اروپا در کمیسیونی - در سال - 2007، هدف تأمین %20 از احتیاجات انرژی خود را از منابع انرژیهای تجدید پذیر تا سال 2020 مقرر نمودهاند.
مهمترین دلایل توسعه رو به رشد انرژیهای تجدیدپذیر در جهان عبارتاند از: محدود بودن سوختهای فسیلی و تهدیدهای زیست محیطی حاصل از به کار گیری سوختهای فسیلی. شکل 1 مراحل تولید خمیر حلشونده را نشان میدهد.
-3 خمیرهای حل شونده
خمیر های حل شونده دارای میزان بالایی سلولز خالص میباشند. آنها برای تولید مشتقات سلولز2 نظیر استات سلولز، نیترات سلولز، ویسکوز، رایون، متیل سلولز و CMC و بسیاری از موارد دیگر استفاده میشود. بازده الیاف خمیر حل شونده به بیش از %30-35 میرسد و در مقایسه با خمیرکاغذ هزینههای تولید آنها بیشتر است. این خمیرها شامل میزان بالایی آلفا سلولز % - 95-98 - و میزان همی سلولز نسبتاً کم 1 - تا - %10 و میزان لیگنین - < %0/05 - هستند. نیاز بازارهای جهانی برای به این خمیر در سال 2012 معادل 5 میلیون تن میباشد.
شکل - 2 - میزان تقاضای خمیر حلشونده در سالهای گذشته
-4 روش انجام کار
اصلاحات لازم برای تبدیل کارخانه کرافت به واحد تولید خمیر حلشونده شامل تغییر در توالی رنگبری، پیکربندی دایجسترهای منقطع3 و همچنین تغییر در شرایط عملیاتی میباشد. روشهای پیش هیدرولیز شامل هیدرولیز به وسیله آب و بخار میباشد. تکنولوژی خمیر سازی نیز باید از دایجسترهای منقطع مرسوم و قدیمی، به دایجسترهای جابجایی4 و جدید اصلاح شود. هدف از این کار بهبود بهرهوری از انرژی میباشد.
4-1 استخراج همی سلولزها - پیش هیدرولیز -
