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                【偕行40年·2001】陈光复:探究造纸范畴将来开展的工程科技|四十年四十人

                泉源:中华yabo亚博88传媒 编辑:陈光复 工夫:2019-12-18
                导读:2019年,中华yabo亚博88杂志社筹划和构造编排了一期《中华yabo亚博88》创刊40周年的留念特刊。从寻访的很多位40年来杂志同路人中选择了40人,从1979年起,每年约请一位报告本人与yabo亚博88的从业故事、效果经历、见解发起、感悟领会、将来希冀等等。他(她)们是杂志浩繁作者、


                2019年,中华yabo亚博88杂志社筹划和构造编排了一期《中华yabo亚博88》创刊40周年的留念特刊。从寻访的很多位40年来杂志同路人中选择了40人,从1979年起,每年约请一位报告本人与yabo亚博88的从业故事、效果经历、见解发起、感悟领会、将来希冀等等。他(她)们是杂志浩繁作者、读者、报道工具和客户同伴的代表,更是中国造纸产业生长强大的斗争者和理论者的代表。盼望能用一段段差别的进程,一个个差别的视角,留念来时路,开启新征程。

                【2001年】

                探究造纸范畴将来开展的工程科技

                文/中国工程院院士  陈光复

                多年来,陈光复院士不断关怀支持《中华yabo亚博88》的开展。在中选院士前,曾于2001年在《中华yabo亚博88》宣布“民营yabo亚博88的开展及对策”等文章,提出民营建纸企业存在的题目、处理对策和开展偏向;在中选院士后,更多存眷我国造纸及配备行业的科技创新、节能减排、干净消费等偏向性的大题目。2000~2018年,在《中华yabo亚博88》宣布论文76篇。

                陈光复老师,汉族,生于1942年,广东海丰人,华南理工大学传授,博士生导师,中国工程院院士。1966年结业于复旦大学工程力学专业。现任中国轻产业结合会副会长,中国造纸协会副理事长,华南理工大学制浆造纸工程国度重点实行室学术委员会主任、学科带头人。

                陈光复院士临时从事轻工、制浆造纸工程的科研与讲授任务。工程研讨范畴有中高浓制浆漂白技能、纸页成形技能、涂料与涂布技能、制浆造纸干净消费技能与配备、古代造纸机的要害技能与配备;在实际方面的研讨范畴有化工流膂力学、纤维悬浮液流变学。编著或主编出书9本(部)著作,宣布SCI、EI收录论文200余篇,已取得创造专利30多项。获国度技能创造二等奖1项,国度科技提高二等奖1项,国度科技提高三等奖1项,教诲部科技提高一等奖2项。2003年中选为中国工程院院士。

                 

                恭喜《中华yabo亚博88》创刊40周年。在《中华yabo亚博88》这个传媒平台上,我曾宣布了“对广东省造纸产业继续开展的考虑”(2001年5月)、“民营yabo亚博88的开展及对策”(2001年10月)、“我国制浆造纸配备制造业自主创新战略研讨的多少题目”(2006年6月)、“进步造纸行业自主创新才能 构制作纸技能创新体系”(2007年7月)等多篇文章。

                《中华yabo亚博88》与我们国度变革开放同步,与我国造yabo亚博88共生长。如今,变革开放进入新期间,造yabo亚博88开展进入调解晋级新时期,《中华yabo亚博88》进入新旧媒体交融开展的新阶段。借此,谈谈我国造纸财产范畴工程科技的新偏向与新目的。

                对造纸先辈国度来说,少数先辈技能已成熟使用;节能减排、干净消费,已成为常态,单元产能的水耗、电耗、净化物排放量都处于该国度和社会容许的范畴内,已走上绿色开展的路途;配备制造业的设计产能、运转速率及智能化控制已满意行业的需求。

                有专家以为,现在国际先辈国度的制浆造纸技能足以连续运用多年。但是,为了推进造纸财产的开展,必需探究造纸范畴将来开展的工程科技,订定工程科技将来的研发重点,即中临时开展战略。

                 

                1  制浆造纸先辈地域将来严重科技方案

                1.1 欧洲地域

                欧洲造纸产业结合会(CEPI)于2011年11月推出了“丛林纤维产业2050道路图”。道路图的次要目的是寻求怎样可以使CO2的排放量低落80%,与此同时发生50%以上的附加值。需求以打破性技能来完成这个设定的目的。意味着假如要求在2050年完全使用这些打破性技能的话,那么这些打破性技能则必需在2030年开端完成贸易使用。

                CEPI起首树立打破性技能的观点(技能清单),要求这些打破性技能在10~20年之后,可停止产业上的使用。共提出8个技能性观点,如这些技能乐成施行,关于行业来说,将发明更好的时机,使行业将来更具有竞争力和发明更多的代价,促使制浆造yabo亚博88继续开展。

                CEPI发布的将来打破性技能次要为:

                (1)制浆消费新技能—低共熔溶剂法消费纸浆

                该技能要开拓以高温和常压的方法消费纸浆的新途径。经过运用低共熔溶剂(deep eutectic solvents),任何范例的生物质都能以最少能耗、碳排放量和残留物量溶解成木质素、纤维素和半纤维素,目的是完成制浆能耗增加50%。

                假如能增加如今制浆能耗的50%,这将是制浆造纸产业节能的严重打破,由于制浆能耗是制浆造纸进程的最大耗能单位之一。

                (2)提出无水造纸技能观点

                现在造纸技能耗费了少量的动力和水资源,纸浆上彀纤维浓度才1%左右,造纸进程需求庞大配备单位来脱水,使造纸成为最大能耗单位。国际造纸科技界对极低纤维浓度的耗能造纸办法已看出极大的弊端,拟想法处理这一困难。

                属于这一观点的有二项技能:一是汽流造纸,这是一种十分靠近无水造纸的消费办法。运用蒸汽搅拌将根本枯燥的纤维吹到成形区,随后沉降成纸幅。要求水用量只相称于现在的l/1000。二是纸浆固化成形造纸技能,该技能也是很罕用水的造纸工艺技能。把经处置后纤维送进黏稠溶液中制成浓度在40%以上的悬浮液,最初将溶液压出,并经过助剂将纤维层固化成纸页。依据差别纸种选用差别助剂。

                (3)纸页轻量化的技能观点

                以较少的纤维消费更多产物,获取更大附加值,消费低定量产物是要害之一。纸页成形技能和原资料混淆技能的提高将使将来的纸产物愈加轻量化。

                纸页轻量化了,但功能特殊是强度坚持稳定,另有赖于化学品的作用,化学品的使用是要害。这里除了要处理纸页成形及与化学品的混淆方面的题目外,还需处理绿色化学品的制备。

                (4)纳米纤维素

                纳米纤维素在水中构成波动的胶体悬浮液,可与增稠剂和乳化剂混淆在一同使用。

                动物纤维可用于开辟消费纳米纤维素产物。与其他纤维相比,动物纤维由于具有高长宽比和较高比外表积以及增强的氢键键合才能,使得这些基元纤维具有固无形成薄膜的偏向。

                纳米纤维素溶液的长处曾经失掉了普遍的表现。可以预见,这种特别资料系列纳米纤维素产物可以用于造纸、食品、化装品、涂料,还可以预期在电子、医疗和药物方面的使用,将发生新的宏大商机。对在贸易化历程中这种纳米资料的研讨,已获得严重效果。

                (5)生物质精粹技能

                提出制浆造纸转型晋级理念,并将持续注重木质生物质组分的可继续开辟。如已在研讨离子液体与酶一同在木质纤维素处置进程的作用,种种纤维素、半纤维素、木质素衍生物和组合物已被开辟用于诸如薄膜、隔绝剂、吸附剂、黏合剂和复合资料中。

                (6)提出“造纸机大夫”的理念

                现在配备制造业能设计并能消费的造纸机产能、车速、幅宽已完全满意行业的需求,而运转中的古代造纸机的诊断、维护及维修已提到紧张地位,因而科技范畴提出“造纸机大夫”的理念,包管现有造纸性能正常运转以及顺应新的要求。

                1.2 北美地域

                北美地域依然把节能、降耗、增加碳排放,经过生物质精粹技能使制浆造纸企业转型晋级作为将来工程科技的重点。

                (1)节能。美国造纸产业能耗占产业总能耗的10.5%,是四大耗能产业之一,节能是重点研发技能的目的。如:①在包管纸页质量条件下,经过脱水压榨技能的改良使进入枯燥部纸页干度到达65%,进步10%~15%。②开辟新一代磨浆机以进步化机浆得率,低落单元能耗20%,如接纳生物酶预处置、热接纳技能。③经过进步黑液洗濯浓度、蒸发浓度及进入接纳炉浓度,低落50%黑液碱接纳能耗。

                (2)低落水耗。经过研发和施行废水100%接纳应用新技能,使水耗增加50%。重点研发废水中净化物的干净别离技能。

                (3)动物资源高效高值化应用。①进步化机浆、溶解浆的得率,此中化机浆得率要到达90%及以上。②木料废物及消费进程废弃物的高效应用,提出“生物质全组分应用”理念。③生物质精粹技能,其详细技能范围与欧洲造纸产业同盟提出的木质生物质精粹技能类同。④纤维素高值化应用的研讨。比年来衰亡维素纳米晶(Cellulose Nanocrystal,CNC)或纤维素纳米纤(Cellulose Nanofibrils,CNF)等纤维素类衍消费品的高值化使用的研发。

                 

                2  面向将来国际造纸范畴工程科技开展趋向

                从北欧及北美两个国际造纸产业及科技范畴兴旺的地域所从事的将来研发方案可以看出,造纸范畴面向将来工程科技开展趋向次要重点:

                (1)进一步节流能耗、水耗及增加净化物的排放,将来的科技照旧把这一点放到首位。

                (2)进一步浪费动物资源,完成动物资源的全应用。虽然外洋的木料资源丰厚,近50%的木料资源用于造纸产业,但照旧把节流木料的耗费放在紧张地位。

                (3)经过生物质精粹技能,完成造yabo亚博88的转型晋级。

                (4)干净别离动物组分,高效高值化应用动物中的纤维素、木质素及半纤维素及其隶属产物,进步造纸财产的全体代价。

                (5)古代造纸机技能已开展到较高水平,维修颐养的破费将影响本来就价钱昂扬的古代造纸机的运转利润。怎样包管古代造纸机的正常波动运转,其智能化预警及诊断、智能化维护颐养就提到新的日程。

                 

                陈光复院士曾在“2016中国yabo亚博88高层峰会”上,以“探究造纸范畴将来开展的工程科技”为题停止演讲,惹起与会者高度存眷。

                 

                3  我国造纸范畴将来对工程科技的需求及严重科技工程

                思索到我国造纸范畴工程科技现在与国际先辈国度存在的差距,也思索到我国质料资源、水资源、情况条件与国际先辈国度的差距,联合我国造纸范畴的实践状况,提出将来需求处理的严重科技题目。

                3.1 情况生态

                次要是指农业秸秆生物质的高效应用与可继续开展研讨。

                我国事一个农业大国,仅农业秸秆每年可搜集资源量达7亿吨,此中麦秆、稻秆及玉米秆可搜集资源量约为5亿吨。少量的农业秸秆生物质资源是珍贵的财产,但也给我国带来怎样高效充沛应用农业秸秆生物质资源的严重义务。

                我国已施行了一批以制浆造纸、熄灭发电、沼气技能、固化成型、秸秆气化及液化等资源应用的工程项目。但由于种种缘由,没有到达预期结果,应用量不大,结果欠佳,使农林生物质特殊是秸秆燃烧的景象广泛存在,在糜费少量资源的同时,给生态情况带来严峻净化,也给交通平安带来宏大压力。

                怎样高效干净、经济环保的综合应用秸秆资源,对促进农业开展、增强情况维护、增加资源糜费和进步农夫支出意义严重,也惹起了天下人民的存眷和注重。本标题将在重点研讨农业秸秆生物质高效高值化应用最佳技能的同时,提出可继续开展的战略目的。

                中选院士前,陈光复传授于2001年在《中华yabo亚博88》上宣布的文章

                 

                3.2 节能减排

                (1)高浓造纸技能研讨

                现在抄纸的纸浆浓度在1%以下,因而后续进程为了脱除水分而消耗少量的能量,造纸的能耗根本上多数消耗在纸页的脱水和枯燥上。假如将抄纸浓度进步1倍,进入枯燥部的干度将进步5%~10%,造纸机的能耗将增加20%以上。进步抄纸浓度的要害技能题目是高浓度纸浆的活动及活动平均性、纤维的疏散与絮聚的监控、为顺应高浓抄纸的配备优化。

                (2)废纸制浆造纸废水的全封锁循环应用技能研讨

                假如废水可以封锁循环运用,废水回用率到达100%,将既浪费了水资源,又处理了情况题目,完成真正意义上的零排放。

                其要害技能是废水中净化物的分段干净别离与处置集成技能。

                (3)草浆黑液增浓技能的研讨

                共同我国农业秸秆的高效应用,草浆黑液的高浓洗濯及高浓稀释技能必需处理,洗濯浓度要到达15%及以上,蒸发稀释后黑液固形物熄灭浓度要到达65%及以上,真正处理草浆黑液碱接纳题目、工艺技能及配备技能。

                3.3 转型晋级

                (1)动物生物质精粹技能

                提出“动物生物质全组分应用”理念,干净组分别离,高效应用木素、半纤维素,充沛应用废弃物。

                (2)动物资源的纳米纤维素技能研讨

                纳米纤维素技能是将纳米技能使用到天然界中取之不尽、用之不断的纤维素范畴,由于其强度高、刚性大、光学功能优秀、质量轻、生物降解性、可继续开展等特点而普遍地使用到电子、生物医学、化工、纺织、造纸等方面。

                3.4 智能化先辈制造

                (1)高速造纸机的智能化控制技能研讨

                古代造纸机警能化消费次要装备消费全进程智能化控制零碎、智能化在线监测与毛病诊断。智能化控制零碎完成造纸消费全进程的集散控制、纸张质量的全主动控制。智能化监测完成纸幅高速运转在线监测、纸病在线监测和设置装备摆设运转形态在线监测与毛病诊断全主动实行,可随时依据用户的订单智能调解消费,主动切换消费种类控制;智能办理零碎完成从订定消费方案到消费、质量办理、本钱办理、消费跟踪、入库和发货等全程化智能办理,完成造纸的智能化制造。

                (2)完成进入枯燥部纸页干度进步5%~10%的技能

                经过改革,进步造纸机全体技能程度,使进入枯燥部纸页干度进步5%~10%,在将来10~20年内,应可以处理。

                3.5 瞻望技能

                应用气流(或汽流)的无水或少水造纸技能研讨值得存眷。汽流造纸技能是应用气(或汽)流携带纤维构成纤维悬浮流体,在完全封锁的流道中纤维互相交错,经过压榨、压光构成纸页的进程,这是造纸财产的严重革新。

                其技能难点:纤维悬浮气流的构成;纤维悬浮立体流怎样坚持活动速率和活动量沿横向和纵向坚持分歧;抄造的封锁流道怎样设计;与情况敌对的新型化学品的研讨。

                 

                本文原载于《中华yabo亚博88》2019年第13期“创刊40周年岁念特刊”,阅读和下载电子版请点击:
                http://www.591aiwei.com/jiancai/2235.html
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