【正文】 吉 林 化 工學(xué) 院 文 獻(xiàn) 綜 述 生物制漿造紙工廠設(shè)備設(shè)計(jì) Biological pulping and papermaking factory equipment design 性 質(zhì) : 畢業(yè)設(shè)計(jì) □ 畢業(yè)論文 教 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 系 別： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化系 學(xué)生學(xué)號(hào)： 09410529 學(xué)生姓名： 張磊 專業(yè)班級(jí)： 機(jī)自 0905 指導(dǎo)教師： 侯哲生 職 稱： 副教授 起止日期： ～ 吉 林 化 工 學(xué) 院 Jilin Institute of Chemical Technology吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述 1 生物制漿造紙工廠 設(shè)備 設(shè)計(jì) 摘 要 ： 在能源緊張、市場(chǎng)日趨激烈競(jìng)爭(zhēng)的今天，節(jié)約能源降低能耗、保護(hù)環(huán)境和提高產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)提高競(jìng)爭(zhēng)能力的有效手段。生物技術(shù)在制漿造紙方面有著廣闊的應(yīng)用前景，生物技術(shù)不僅能改善制漿性能和成漿性質(zhì)，還能從根本上減輕或減少環(huán)境的污染，使生態(tài)環(huán)境質(zhì)量得以改善的同時(shí)，促進(jìn)造紙企業(yè)走向可持續(xù)發(fā)展的道路。紙漿的原料主要有木材、竹、蘆葦、稻草、麥草、芒 桿、 棉桿、甘蔗渣、破布、廢棉、廢麻等類植物纖維 [1]。生物制漿就是在制漿前利用微生物菌體或其酶制劑對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理，然后蒸煮，獲得紙漿。本設(shè)計(jì)主要對(duì)工廠制漿設(shè)備進(jìn)行選型，設(shè)備平衡計(jì)算，車間布置設(shè)計(jì)以及輔助設(shè)備的配置進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，根據(jù)所選參數(shù)進(jìn)行漿水平衡計(jì)算 ,根據(jù)計(jì)算的結(jié)果并結(jié)合工廠的生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行設(shè)備選型 ,根據(jù)選型的結(jié)果繪制工藝流程圖、漿水平衡圖、全廠布局圖 [3]。 關(guān)鍵詞： 打漿理論；生物技術(shù)；玉米秸皮；設(shè)備平衡；車間布置 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述 2 1 打漿理論 打漿 打漿又稱 叩解 [2]， 是利用機(jī)械作用處理懸浮于水中的 紙漿 纖維，使其具有適應(yīng)在 造紙機(jī) 上生產(chǎn)所要求的特性，并使所生產(chǎn)的紙張能達(dá)到預(yù) 期質(zhì)量的操作過程。 利用物理方法，對(duì)水中紙漿纖維進(jìn)行機(jī)械或流體處理，使纖維受到剪切力，改變纖維的形態(tài)，使紙漿獲得某些特性，以保證抄成的紙達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量要求，這一過程就稱之為 “ 打漿 ” 。 打漿過程中 纖維 除了受機(jī)件的 剪切 、 揉搓 和 梳理 等作用外，同時(shí)纖維的 細(xì)胞壁 還發(fā)生位移、變形與破裂等現(xiàn)象而吸水潤(rùn)脹，產(chǎn)生細(xì) 纖維化 ，使紙漿具有柔軟性、可塑性，也使 纖維素 分子鏈中的 羥基 增加與氫鏈結(jié)合機(jī)會(huì)，提高了纖維間的結(jié)合力。按打漿作用，可分為 黏狀打漿 和游離打漿。按生產(chǎn)方式，可分為間歇打漿和連續(xù)打漿。 打漿原因 由于紙漿纖維挺而有彈性，如不加任何處理就用來抄紙，則在網(wǎng)上成形時(shí)難以分布均勻，抄出的紙張硬度很低 [2]。另外，未經(jīng)打漿的紙漿，尚含有未分離的纖維束，這些纖維束挺硬，有的太長(zhǎng)，有的太粗，缺乏必要的切短和分離，如用其抄紙，則所得產(chǎn)品疏松、多孔，表面粗糙、強(qiáng)度很低，不能滿足使用要求。經(jīng)過打漿處理的紙漿生產(chǎn)的紙，則組織緊密均勻，強(qiáng)度較大。 打漿方 法 主要分為游離打漿和黏狀打漿。 游離打漿是以切斷作用為主，紙漿的濃度較低。此方法的 打漿機(jī) 的刀刃較銳利，刀刃的齒距較密，在打漿時(shí)纖維容易被切斷，使所抄造出的紙張會(huì)出現(xiàn)密度小而膨松、不透明、伸縮性小，油墨容易附著等特性 [4]。不過，此方法所抄造出來的紙張，其表面平滑度較低，并容易起毛。 黏狀式打漿方法是用破裂磨潰等原理。其所用的紙漿濃度較高，而打漿機(jī)的刀刃較鈍，刀刃齒距較稀疏， 切斷纖維時(shí)容易產(chǎn)生長(zhǎng)短不一的現(xiàn)象，使所抄造出來的紙張擁有的物理特性較強(qiáng)，紙質(zhì)緊密，紙張表面平滑度佳，透明度較高且不易起撓等特性。但紙張的伸縮性較大，對(duì)油墨吸收效果較差。 打漿歷史 古代中國(guó)，人們使用棍棒、石臼等工具來舂搗桑皮和竹麻等原料，來獲得所需要的吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述 3 紙漿。 古代埃及人用木棍捶打莎草和蘆葦，使纖維表面產(chǎn)生天然半纖維素膠粘劑，來強(qiáng)化纖維結(jié)合力和物理強(qiáng)度。 生物技術(shù)在打漿中的應(yīng)用 今天特別是以草類為主要原料且無堿回收裝置的造紙企業(yè)，正面臨著生存的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在全球的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中，生物技術(shù)在制漿 造紙工業(yè)中將會(huì)發(fā)揮更重要的作用。生物技術(shù)，簡(jiǎn)單地概括起來，就是利用生物有機(jī)體 (從微生物直至高等動(dòng)物、植物 )或其組成部分 (包括器官、組織、細(xì)胞或細(xì)胞器等 )發(fā)展新產(chǎn)品或新工藝的一種體系 [5]。或定義為：操縱生物 (微生物、植物、動(dòng)物 )的細(xì)胞、組織或酶，進(jìn)行生物合成、生物轉(zhuǎn)化或生物降解，大規(guī)模地生產(chǎn)預(yù)期產(chǎn)品或達(dá)到特殊目的的一門技術(shù)。生物制漿就是在制漿前利用環(huán)境微生物菌體或其酶制劑對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理，然后蒸煮，獲得紙漿。 2 打漿過程紙漿纖維變化過程 打漿對(duì)纖維的作用和纖維的變化除壓潰、揉搓、疏解以外，主要分為以下五部 分：細(xì)胞壁的位移和變形，初生壁和次生壁外層的破除 [7]，吸水潤(rùn)脹，細(xì)纖維化和橫向切斷等。但這幾種作用不是截然分開，而是互相交錯(cuò)進(jìn)行的，現(xiàn)分述如下： 細(xì)胞壁的位移和變形 用偏光顯微鏡可以觀察到纖維上的亮點(diǎn)，即微纖維的位移。未打漿的纖維有位移，而開始打漿后出現(xiàn)了新的位移點(diǎn)，隨著打漿過程的進(jìn)行，位移點(diǎn)逐步擴(kuò)大并變得更清晰。 產(chǎn)生位移的原因是由于纖維在打漿過程中受到機(jī)械作用力，使次生壁中層一定位置上的微纖維產(chǎn)生彎曲變形，微纖維之間空隙有所增加，這就為纖維吸收更多的水創(chuàng)造了條件。開始這個(gè)變形是很小的，以后逐 步變大。雖然由于初生壁和次生壁外層還沒有去除，對(duì)次生壁中層的位移和進(jìn)一步潤(rùn)脹受到限制，但吸水變形可使纖維變得柔軟，對(duì)去除初生壁和次生壁外層具有重要作用。 初生壁和次生壁外層的破除 初生壁在蒸煮和漂白的過程中去掉一部分，但仍存有相當(dāng)數(shù)量。未去掉初生壁的纖維，顯得光滑、挺硬，不易吸水潤(rùn)脹。這是由于初生壁中含有較多木素，并呈網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，它雖然能吸水，但潤(rùn)脹程度很低。初生壁的外層很薄，它緊緊地包圍著能夠很好潤(rùn)脹的初生壁中層，因此，也必須在打漿中將其除去，使次生壁中層的細(xì)纖維分離出來，才能達(dá)到纖維的充分潤(rùn)脹和 細(xì)纖維化作用。 吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述 4 初生壁和次生壁外層的破除，是利用打漿設(shè)備的機(jī)械作用力和纖維之間的相互摩擦，呈膜狀或碎片的形式除掉的。當(dāng)然，打漿過程中不可能將每根纖維的初生壁和次生壁外層徹底去除，根據(jù)打漿程度的不同，去除的多少也