文献综述--生物制浆造纸工厂设备设计.doc

吉林化工学院 文 献 综 述 生物制浆造纸工厂设备设计 Biological pulping and papermaking factory equipment design 性 质: (毕业设计 □毕业论文 教 学 院： 机电工程学院 系 别： 机械设计制造及其自动化系 学生学号： 学生姓名： 张磊 专业班级： 机自0905 指导教师： 侯哲生 职 称： 副教授 起止日期： 2013.3.4～2013.3.28 吉 林 化 工 学 院 Jilin Institute of Chemical Technology生物制浆造纸工厂设备设计 摘 要：在能源紧张、市场日趋激烈竞争的今天，节约能源降低能耗、保护环境和提高产品质量是企业提高竞争能力的有效手段。生物技术在制浆造纸方面有着广阔的应用前景，生物技术不仅能改善制浆性能和成浆性质，还能从根本上减轻或减少环境的污染，使生态环境质量得以改善的同时，促进造纸企业走向可持续发展的道路。纸浆的原料主要有木材、竹、芦苇、稻草、麦草、芒杆、 棉杆、甘蔗渣、破布、废棉、废麻等类植物纤维[1]。生物制浆就是在制浆前利用微生物菌体或其酶制剂对原料进行预处理，然后蒸煮，获得纸浆。本设计主要对工厂制浆设备进行选型，设备平衡计算，车间布置设计以及辅助设备的配置进行详细的设计，根据所选参数进行浆水平衡计算,根据计算的结果并结合工厂的生产实践进行设备选型,根据选型的结果绘制工艺流程图、浆水平衡图、全厂布局图[3]。 关键词：打浆理论；生物技术；玉米秸皮；设备平衡；车间布置 1 打浆理论 1.1 打浆 打浆又称叩解是利用机械作用处理悬浮于水中的纸浆纤维，使其具有适应在造纸机上生产所要求的特性，并使所生产的纸张能达到预期质量的操作过程。利用物理方法，对水中纸浆纤维进行机械或流体处理，使纤维受到剪切力，改变纤维的形态，使纸浆获得某些特性，以保证抄成的纸达到预期的质量要求，这一过程就称之为打浆。打浆过程中纤维除了受机件的剪切、揉搓和梳理等作用外，同时纤维的细胞壁还发生位移、变形与破裂等现象而吸水润胀，产生细纤维化，使纸浆具有柔软性、可塑性，也使纤维素分子链中的羟基增加与氢链结合机会，提高了纤维间的结合力。按打浆作用，可分为黏状打浆和游离打浆。按生产方式，可分为间歇打浆和连续打浆。打浆原因由于纸浆纤维挺而有弹性，如不加任何处理就用来抄纸，则在网上成形时难以分布均匀，抄出的纸张硬度很低。另外，未经打浆的纸浆，尚含有未分离的纤维束，这些纤维束挺硬，有的太长，有的太粗，缺乏必要的切短和分离，如用其抄纸，则所得产品疏松、多孔，表面粗糙、强度很低，不能满足使用要求。经过打浆处理的纸浆生产的纸，则组织紧密均匀，强度较大。打浆方法主要分为游离打浆和黏状打浆。游离打浆是以切断作用为主，纸浆的浓度较低。此方法的打浆机的刀刃较锐利，刀刃的齿距较密，在打浆时纤维容易被切断，使所抄造出的纸张会出现密度小而膨松、不透明、伸缩性小，油墨容易附着等特性。不过，此方法所抄造出来的纸张，其表面平滑度较低，并容易起毛。黏状式打浆方法是用破裂磨溃等原理。其所用的纸浆浓度较高，而打浆机的刀刃较钝，刀刃齿距较稀疏，切断纤维时容易产生长短不一的现象，使所抄造出来的纸张拥有的物理特性较强，纸质紧密，纸张表面平滑度佳，透明度较高且不易起挠等特性。但纸张的伸缩性较大，对油墨吸收效果较差。打浆历史古代中国，人们使用棍棒、石臼等工具来舂捣桑皮和竹麻等原料，来获得所需要的纸浆。古代埃及人用木棍捶打莎草和芦苇，使纤维表面产生天然半纤维素胶粘剂，来强化纤维结合力和物理强度。打浆过程纸浆纤维变化过程打浆对纤维的作用和纤维的变化除压溃、揉搓、疏解以外，主要分为以下五部分：细胞壁的位移和变形，初生壁和次生壁外层的破除，吸水润胀，细纤维化和横向切断等。但这几种作用不是截然分开，而是互相交错进行的，现分述如下：细胞壁的位移和变形用偏光显微镜可以观察到纤维上的亮点，即微纤维的位移。未打浆的纤维有位移，而开始打浆后出现了新的位移点，随着打浆过程的进行，位移点逐步扩大并变得更清晰。 产生位移的原因是由于纤维在打浆过程中受到机械作用力，使次生壁中层一定位置上的微纤维产生弯曲变形，微纤维之间空隙有所增加，这就为纤维吸收更多的水创造了条件。开始这个变形是很小的，以后逐步变大。虽然由于初生壁和次生壁外层还没有去除，对次生壁中层的位移和进一步润胀受到限制，但吸水变形可使纤维变得柔软，对去除初生壁和次生壁外层具有重要作用。初生壁和次生壁外层的破除初生壁在蒸煮和漂白的过程中去掉一部分，但仍存有相当数量。未去掉初生壁的纤维，显得光滑、挺硬，不易吸水润胀。这是由于初生壁中含有较多木素，并