国内外制浆造纸工艺的研究现状与发展趋势.docx

大学制浆造纸结课论文题目：国内外制浆造纸工艺的研究现状与发展趋势教学院系材料工程学院 专业化工学生姓名指导教师评 阅 人学号2013 年 11 月 25 日国内外制浆造纸工艺的研究趋现状与发展趋势（）摘要: 当前我国的制浆造纸业发展速度飞快，随着纸和纸板等产品生产量的不断增长，我国制浆造纸机械制造行业也得到了迅速的发展，全国制浆造纸机械制造企业的工业总产值持续增长。全行业不断地调整产品结构，完善技术研发体系， 提升产品质量，提高大中型制浆造纸机械设备的生产能力，从而取得了良好的发展。许多国际知名的造纸装备、化学品、造纸织物和商贸服务等跨国公司都在我国设有业务机构，有些还建立了自己的生产基地和技术研发中心。本文综述了国内外制浆造纸工艺的发展过程与现状, 分析了我国发展过程中存在的问题以及其原因,指出了将来的发展趋势。相关先进制浆造纸装备的制造应该引起相关人员的高度重视，进而缩小该行业与国际上先进水平的差距。关键字：制浆造纸发展趋势工艺设备前言随着人们对纸和纸板及其制品品种多样化的要求和消费量日益增长, 造纸工业面临的主要间题仍是纤维原料的来源, 节约能源,降低污染, 设备的大型化、高速化、自动化等1。 造纸工业只有在解决这些问题的过程中才能得到发展, 制浆技术和造纸技术的进步也无不紧紧围绕上述问题而发展着。中国的市场经济发展很快，社会的迅猛发展和人民生活的日益提高对印刷、包装、新闻出版和各种具有特殊功能的工业用纸的需求量越来越大，近年来我国的造纸工业产能正处于迅速上升的阶段，在全球中国是纸和纸板领域最具活力和潜力的市场。现今我国纸和纸板年总生产量与总消费量仅次于美国，位居世界第二。纸和纸板是现代印刷业采用的最基本、最主要的承印物，广泛应用于出版物印刷、包装装潢印刷品印刷和其他印刷品印刷等各个领域2。 当前，我国的造纸业呈现快速发展的态势， 与此同时，相关的造纸机械市场的竞争也是越来越激烈。本文概述了国内外制浆造纸产业的现状，阐述了制浆造纸企业现有业务的研究开发的可能性。1 我国制浆造纸工艺的发展过程与现状分析当前我国成套供应造纸机械设备的厂商差不多有十八家，而成套供应制浆机械设备的厂商少之又少，多数是以供应单套机械设备为主，年产值上亿元的企业更加稀少。我国现在的造纸企业数量不断增加，但规模却越来越小，这使得企业间的重复投入以及市场竞争压力增加，这也是造成我国制浆造纸装备制造业落后于国际先进水平的根本原因。我国制浆造纸装备制造业的专业化分工越来越明显，而且很多装各供应商都位于我国东南部，因为这一地区一直是我国造纸业较为先进的区域。当前我国还没有装备制造厂商可以为造纸厂提供装备的设计。1.1 制浆的基本工艺过程制浆造纸装备制造业主要是为制浆造纸业提供必要的生产使用装备，对这一行业的发展和进步起着不可忽视的作用。同时制浆造纸业通过这些装备的使用，从市场中获得相应的经济效益，并将市场中的新要求反馈给装备制造业，可以说二者之间有着相辅相成的关系。1.2 制浆造纸方法的分类2 我国制浆造纸的现状和不足2.1 原料结构不合理由于历史的原因我国造纸原料非木材纤维原料所占比重过大,同时由于纸和纸板产量增长速度远远超过木浆生产发展速度, 使木浆比重逐年下降, 由1982 年的24.8% 降至1992 年的12.5 %,即使每年进口60 万吨左右木浆也难以达到20 %. 众所周知, 现代化的造纸工业是建筑在以木材为原料的基础上的。我国由于木材比重过少, 限制了造纸工业品种及质量提高, 阻碍了高级纸种的开发。同时草类纤维制浆，又是产生污染的主要根源。限制了企业规模、技术装备的现代化和劳动生产率的提高。2.2 我国生产集中、研发增强近年来，造纸企业的主要设备需求是大中型制浆设备和中高速、宽幅造纸设备3。而只有实力较强的制造企业才能够满足这种需求，所以，设备订单不断地向大型自造企业集中，制浆造纸机械制造行业的生产越来越集中。随着制浆造纸机械生产的进一步集中，实力较强的制造企业逐步加强了技术研发。部分生产企业建立了技术开发中心，在新产品开发上投入了大量的资金、人才、设备，提升了企业开发新产品的速度。一些制浆造纸机械设备制造企业不但购置了具有较高精度的生产加工设备，以促进成品质量的提高，而且加强建设技术研发中心，在研发中心配备了开发设计、产品试验、产品检测所必需的设备，从而缩短了新产品开发设计的周期，确保了开发设计的质量，有效地促进了制浆造纸机械设备质量和技术含量的提升。2.3 我国技术改造力度不断加大为了满足大中型制浆设备和中高速宽幅造纸设备的生产需要。全面调整产 品结构与提升产品质量水平，部分制浆造纸机械制造企业不断加大技术改造力度。为了提高产品质量，提高制造大中型废纸处理系统成套设备的能力，新建设了机 加工车间和总装车间，新增设了数控卧式车床、电火花线切割机、龙门钻、智能型震动时效系统以及火焰等离子切割机等加工设备4。 厂区经过技术改造后，生产能力有了大幅提升，能够生产大型的制浆造纸设备。沙市轻机在生产基地技术改造和建设精密装配车间的基础上，提高了生产能力。新增动平衡机、高精度的深孔钻和铣床等设备，为制造品质优良、技术含量高的宽幅高速涂布机、软辊压光机与可控中高锟压光机等设备打下了坚实的基础。2.4 我国企业规模小、规模效益低全国万吨以下小厂(包括乡镇企业)的纸和纸板产量占全国总产量的60%以上达9000余家, 平均规模仅1832吨/ 厂。这些小厂产品档次低、浪费严重. 污染严重, 已经给人民健康造成了严重危害. 而与我国企业规模结构成明显对照的是国际造纸企业数量逐渐减少, 规模扩大. 九十年代以来, 世界纸浆厂平均规模已达15 万吨/ 年, 造纸企业规模平均为6 万吨/ 年左右,一些发达国家纸浆厂平均规模为30 万吨/ 年以上, 造纸厂为13 万吨/ 年以上, 我国今后规划也将发展20 万吨/ 年以上的纸浆厂和10万吨以上的造纸厂。将效益低、 污染严重的小厂淘汰掉。2. 5我国产品结构与市场需求矛盾突出。由于原料结构不合理以及技术装备水平低等原因, 我国纸产品的质量差、档次低, 不能满足市场要求, 因此每年都需大量进口, 以补充适销对路产品的需求, 据海关统计,1993年进口纸和纸板240.7 万吨, 其中强韧包装板101.35万吨, 白纸板37万吨, 优质铜版纸21万吨, 新闻纸11.75 万吨, 牛皮纸31万吨。进口额达11.85 亿美元。2.6 我国技术装备水平低、能耗、物耗高我国目前多数企业的装备水平大多为5060 年代水平, 部分企业或部分工序为60 70 年代水平, 少数企业或个别装备达到80 年代水平, 一些30 年代水平的装备仍在使用, 因此造成能耗、物耗高, 劳动生产率低, 质量差, 与国际水平相差甚远。国内主要纸种价格大幅上涨，造纸盈利能力大幅提高，这是当前行业运行的主要特点。节能减排和成本上升是推动行业纸价上涨、盈利能力上升的主要因素5。未来2-3年仍保持谨慎乐观发展。需求持续快速增长、新增投资加速、节能减排力度加强、主要成本继续面临上升压力，以及人民币持续升值，是影响行业未来发展的主要方面。行业供需基本平衡，前期受节能减排影响，主要纸种普涨将告一段落，分化加剧。2.7 我国销售收入持续增多，管理加强随着制浆造纸机械制造行业的不断发展，一些生产企业获得了较多的订单， 企业的销售收入持续增多，尤其是实力较强、知名度较高的制浆造纸机械制造企业的销售收入增加更为明显。在销售收入持续增加的情况下，制浆造纸机械制造企业也面临着生铁、钢材等原材料价格迅猛增长的不利影响6。 因此，制浆造纸机械制造企业应当加强管理，综合采取相应的应对措施，努力克服不利因素，提高原材料利用率，节约制造成本，进而促进企业经济效益的持续增长。3 制浆造纸工艺的设备发展现状3.1 制浆机械设备发展现状大中型的制浆机械设备符合造纸企业的发展要求，部分制浆造纸设备机械制造企业有计划地为造纸企业提供高质量的产品。部分制造企业生产的制浆机械设备新产品主要有以下几种代表设备。1、济宁华一公司生产了日处理600t的废纸板处理系统。2、四川广汉顺发纸业公司已经将此设备应用在年产量为12万吨的纸板生产线上，并且取得了非常不错的效果。此套系统设备是我国领先的一条生产线成套设备。这条生产线包括纤维分级筛、棒条式压力筛、热分散机和盘式浓缩机等设备，系统设备采用了长短纤维分级处理、热分散等处理技术，采用了PLC控制，消耗的电、气和水都相对较低，能够达到7585的纸浆得率，并且成浆稳定、质量好。3、福建轻机生产了60吨日盘式热分散系统，浙江德清升华集团将此系统应用于废新闻纸生产线上。此系统一共包括盘式热分散机和双锟双网挤浆机等六种设备。其中，盘式热分散机主要配置电气控制系统、位置传感装置与主控液压系统，从而自动调整齿盘间隙，调整精度能够达到001mm。4、济宁华一生产的封闭筛选系统设备主要由振框筛、高浓除渣器、外流式中浓压力筛、液体过滤压力筛和除节机等构成。该系统在逆流洗涤系统中置入封闭筛，能够在较高的浓度与温度下筛选净化浆料，具有筛选效果好、纤维流失小和黑液提取浓度高等优点。3.2 造纸机械设备发展现状制浆造纸机械制造企业提供的造纸及完成设备主要有以下几种代表设备。1、昌华机械生产的长网多缸瓦楞纸机采用了21OOmm烘缸、25Omm盲孔大辊压榨和封闭式水力流浆箱，并且配备了全自动水平卷纸机。2、上海晨鸣生产了车速90Ornrain、幅宽5950mm涂布白卡纸机。3、淄博恒星生产了车速1600mmin、幅宽5 1OOmm的文化纸机，其年产量可达21万吨。4、沙市轻机生产了宽幅2740mm6000mm 高速膜转移施涂器，具有1.02.Ogm 施胶量，515gm 轻涂量，800mrain 车速。该设备施涂器采用膜转移式，在高车速下能够有效地避免胶料揣动，保证胶料在不同方向上的均匀性，从而提高设备运行的稳定性。江阴国光生产的sc 型软压光机，可以根据用户的不同需求确定不同的幅宽与车速。车速可高达1500mmin、幅宽475Omm双面软压光机能够根据用户的需求装置分区可控中、高辊。中国的制浆造纸工业市场已日趋成为国际市场的重要部分。中国加入WTO对中国造纸的转型与发展提供了有利的国际环境。中国的制浆造纸工业市场已日趋成为国际市场的重要部分。中国的市场经济发展很快，社会的迅猛发展和人民生活的日益提高对印刷、包装、新闻出版和各种具有特殊功能的工业用纸的需求量越来越大，近年来我国的造纸工业产能正处于迅速上升的阶段，在全球中国是纸和纸板领域最具活力和潜力的市场。现今我国纸和纸板年总生产量与总消费量仅次于美国，位居世界第二。纸和纸板是现代印刷业采用的最基本、最主要的承印物，广泛应用于出版物印刷、包装装潢印刷品印刷和其他印刷品印刷等各个领域7。当前，我国的造纸业呈现快速发展的态势，与此同时，相关的造纸机械市场的竞争也是越来越激烈，但国产品牌的市场占有率却在不断下滑，这一现象的主要原因就是国产造纸机械无法跟上造纸业的发展趋势，尤其是一些核心部分的技术主要依靠进口，比方说化机浆中磨浆工段的热磨机，国内还不能很好的处理这一问题，因此，我国的造纸机械制造业应该加大对先进制浆设备的研制开发力度， 利用自身的科研创新、技术引进等，不断完善和改变原来那种能耗高、污染重的中小制浆造纸设备，这也是当前国际上发展的总体趋势。4 国外纸浆造纸工艺的研究现状和发展趋势4.1 世界天然林资源与纸的现状世界纸和纸板产量如以2.5 3.0% 的增长率发展, 到2 000年世界产量将会达到3亿吨, 纸浆产量达到2 亿吨, 约需消耗木材356 亿吨(约8 亿米2) 。由于世界天然林资源日益减少, 世界生态环境要求减少对森林的采伐, 加上天然的优良造纸材种如云杉、冷衫、红松资源减少, 人类不得不采取措施解决纤维资源不足及纤维原料种类变化的问题。目前主要从如下三个方面着手。1、发展造纸专用速生树种世界许多国家都非常重视造纸专用速生林基地的建设, 如巴西在60 年代中期以前还是个纸浆和纸的进口国,1966年开始营造按树、松树等造纸用材林, 发展造纸工业, 到1989年纸和纸板产量则达483.1万吨, 比1976年增长425.6%,1993年达到537.9万吨, 浆产量550.9万吨, 大于纸和纸板产量,成为世界重要纸浆出口国, 1993年出口纸浆239.5万吨, 纸和纸板143.7万吨。其它如美国、西班牙、澳大利亚、意大利、匈牙利等无不都在积极发展本国的速生造纸林基地建设,把林业基地作为公司的重要组成部分, 使造纸工业得到充足的纤维原料。据统计一些主要造纸国家的材生长量已大于木材采伐量。2、森林资源分布逐渐由北向南转移, 造纸工业重心也开始由北向南移动8。以美国造纸工业的分布情况(如表8) 变迁可以看到一般的规律。阔叶材作为造纸原料的比重增大, 由于阔叶材生长速度快, 且价廉(约为针叶材的70 80% ) , 它的纤维虽较短, 但纸张的印刷性能, 表面匀度, 不透明性好, 而受到造纸界的重视。据美国造纸研究所统计, 美国阔叶浆在化学浆中的比率1984年为30%, 1992年已达35%, 日本阔叶材用量已占造纸材的50%以上, 巴西则达68.5 %。有人认为, 八十年代造纸技术最重要的成就之一, 是用按树可以制高级化学浆9, 预计1995年按木化学浆将占总化学浆产量的1/ 5。日本已用10 % 阔叶材生产各种高级印刷书写纸, 在国际上有很高的竞争力，如下表：3、扩大废纸回用率被称为“ 城市森林” 的废纸, 近年来作为重要的造纸纤维原料来源和环境保护两个方面为世界各国所注目, 已成为当今世界造纸一的最大课题之一。废纸主要用于纸板和新闻纸,纸板的废纸利用率已达50%, 新闻纸中脱墨浆使用量已占35 40写, 旧新闻纸脱墨浆占总脱墨浆产量的65% 以上, 另外脱墨浆也用于卫生纸、书写纸、涂布原纸等。日本制浆造纸协会预测,2010年日本纸和纸板产量将达到4000万吨, 其原料对策中提出废纸浆将占50%, 国产纸浆仅占35 %。目前一些国家政府对废纸利用进行了行政干预, 如美国政府规定其联邦政府部门使用的办公用纸必须含有废纸浆; 进口美国的新闻纸必须含有废纸10。如此所述, 当今世界纸和纸板产量与纸浆产量形成了明显的差值, 而且在不断扩大,到1993年仅占64.8 %, 这种差值主要由废纸纤维补充,1993年一些国家的废纸利用情况如下表：从世界的角度看, 当今木材占造纸原料的比例为92 %, 而8 % 的非木材原料主要是竹和蔗渣、 稻麦草原料11除 中国外使用很少。非木材制浆主要在发展中国家,发达国家由于草类制浆的经济原因和污染问题而无兴趣可言。纵观世界二千年来造纸原料变迁的历史可见, 造纸原料的变迁无不适应当时社会生产力和科学技术的进步, 而从最早使用废麻逐渐改变为韧皮纤维, 再改为废棉、破布而演变到木材, 因为木材的纤维质量好, 能集约经营提供稳定而大量的来源, 最适合现代化大生产的需要。5 结语综上所述，在国家政策的大力支持下，制浆造纸机械制造行业有着很好的发展形式。随着国内民间资金和国外资金的不断注入，制浆造纸机械制造行业的商机虽然越来越大，但是也面临着日益严峻的挑战。近年来，制浆造纸机械行业不断引进国外先进的技术，设备在自动化、高效化、高速化和大型化等方面均有了很大的进步，大中型制浆造纸设备的国产化步伐不断加快，但是，仍然在一定程度上落后于国外先进的制造水平，难以满足大型制浆造纸项目的需要。国际造纸化学品市场规模、该市场近年来的竞争与购并活动、造纸化学品市场发展特点来介绍、分析了近几年来国际制浆造纸化学品市场的发展变化轨迹，重点介绍了国际主要的造纸化学品供应商近几年来的发展情况；同时，比较了我国造纸化学品行业与国际市场之间的差距，并分析了其发展趋势12。 当前我国的制浆造纸业发展速度飞快，伴随着制浆造纸业的发展，相关的制浆造纸装备也取得了一定的发展进步，但是从现实来看，我国制浆造纸装备的发展还远远跟不上制浆造纸业的发展速度，对于一些生产中的先进设备主要还是依赖进口，随着我国制浆造纸朝着高效节能方向的发展趋势，相关先进制浆造纸装备的制造应该引起相关人员的高度重视，进而缩小该行业与国际上先进水平的差距。因此，总结分析我国制浆造纸机械制造行业的发展状况与经验教训，立足我国实际情况，有针对性地借鉴国外先进的技术，大力研发具有先进技术、高质量的制浆造纸机械设备是十分必要的。参考文献【1】邹哲明化机浆主体设备技术性能的研究J中国造纸学报，2005(增下)：303307【2】周亚军，张栋基，李甘霖漂白高得率化学机械浆综述J中国造纸，2005(5)：51【3】 刘焕彬发展生态造纸工业的几点思考J中华纸业，2006(3)：14【4】 夏新兴新型微粒助留助滤剂的研发和应用机理研究D南京林业大学研究生博士学位论文2003：34【5】 文飚，何北海动态滤水仪(DDJ)的特性及其应用J广东造纸1998(4)：24.【6】 Lars wagbergOn the mechanism of flocculation 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