制漿造紙節約技術復習思考題緒論1、簡述節約的基本內涵。（4分） 一是杜絕浪費，即要求我們在經濟運行中減少對資源消耗的浪費。 二是在生產消費過程中，用盡可能少的資源、能源，創造相同的、甚至更多的財富。2、建設節約型企業的內涵是什么？（6分） 第一，是按循環經濟原則，實現循環式生產的企業。循環經濟是以資源的高效利用和循環利用為核心，以“減量化、再利用、再循環”為原則的經濟增長模式。 第二，是以實現經濟、生態、社會效益為目標的企業。 第三，是能承擔起生態責任的企業。第1章：中國造紙工業節能減排形勢1、簡述制漿造紙企業的能源構成。（6分） 制漿造紙企業所消耗的能源分為兩部分：一部分是外購能源，主要包括重油、天然氣、煤、外購電、外購汽及液體丙烷等；另一部分為自產能源，主要包括蒸煮廢液、樹皮、廢燃料及自產電、自產汽。2、造紙工業專有節能技術主要有哪些？（10分） （1）變頻節能 （2）黑液除硅降黏 （3）傳熱設備強化 （4）RDH蒸煮和超級間歇蒸煮（Super-Batch）等 （5）改良連續蒸煮（MCC）、深度改良連續蒸煮（EMCC）、等溫蒸煮（ITC）和低固形物蒸煮（Lo-solids） （6）熱泵 （7）中濃制漿造紙 （8）高濃成形 （9）造紙機高效脫水 （10）熱電聯產節能第2章 化學制漿節約技術1、簡述備料對節能減排的影響。（5分） （1）原料貯存的時間（部分物質發酵有利于藥液滲透）； （2）濕法備料對節能的影響（局部能耗高，但給后續工段帶來能耗低和其它經濟效益）； （3）合格料片的輸送（風送皮帶輸送）； （4）木片合格率對蒸煮能耗的影響（木片合格率、木片厚度）； （5）回收可燃物的熱量（各種生物質廢料）。2、簡述影響間歇蒸煮能耗的幾個因素。（5分）l 液比（液比1:21:3，能耗1/3）l 蒸煮溫度（溫度，能耗） l 蒸煮時間（時間，能耗，但幅度較小）l 裝鍋量與得率（裝鍋量，總能耗；粗漿得率，能耗）l 其它因素（保溫層、氣溫）3、化學制漿深度脫木素技術包括哪些？簡述其深度脫木素基本原理。（8分）化學制漿深度脫木素技術包括：（1）間歇蒸煮：RDH蒸煮和超級間歇蒸煮（Super-Batch）等；（2）連續蒸煮：改良連續蒸煮（MCC）、深度改良連續蒸煮（EMCC）、等溫蒸煮（ITC）和低固形物蒸煮（Lo-solids）等。 深度脫木素基本原理： （1）在整個蒸煮過程中，堿濃度分布盡可能一致； （2）保持較高的HS-濃度，特別是在大量脫木素的初始階段； （3）最高蒸煮溫度盡可能低； （4）蒸煮后期保持低的溶解木素和Na+濃度。4、與RDH蒸煮系統相比，DDS蒸煮系統具有哪些優點？（6分） （1）提高紙漿得率2-5%以上，增加產量； （2）降低卡伯值，軟木漿最低卡伯值為9；提高紙漿強度； （3）有效利用蒸煮熱能，節約蒸汽； （4）熱液槽溫度穩定，漿料品質均勻； （5）漂白藥品用量減少，降低了廢水處理負荷； （6）沒有傳統蒸煮放鍋過程的臭氣，很環保。5、緊湊蒸煮（Compact CookingTM）有哪些特點？（5分） （1）較低的蒸煮溫度； （2）均勻蒸煮，卡伯值波動小； （3）相同卡伯值時有較高的蒸煮得率； （4）非常低的漿渣含量，約含0.5的節子和細小漿渣； （5）漿的強度高、粘度高、很好的漿料可漂性。第3章 高得率制漿節約技術1、簡述SGW節能的工藝措施。l 粗磨節能l 提高磨石線速節能：轉速250r/min300r/min（線速19.6m/min24.4m/min）l 加壓節能（PGW）：節約電能10%l PGW+H2O2節能：節約電能30% 2、 簡述TMP的熱回收方式。（1）直接加熱。將TMP排出的蒸汽直接用于加熱木片和白水。 （2）間接加熱。用換熱器加熱空氣和水；壓力旋風分離器蒸發器0.26MPa。熱泵0.41MPa。3、簡述RTS-TMP的基本概念和技術要點。l RTS（Residence time, Temperature and Speed）技術是在原有TMP基礎上進行改進，主要是提高磨漿轉速。這樣可使磨漿單位產量電耗節省20左右。 l RTS的技術要點是用比較高壓力的蒸汽（壓力由傳統的0.2-0.3兆帕提高到0.5-0.6兆帕）加熱，使溫度略高于木素的玻璃轉化溫度，并把停留時間縮短到5-20秒，即進入高速圓盤磨漿。圓盤磨的轉速由傳統向1500轉/分提高到2800轉/分。 4、比較P-RC APMP與傳統APMP的不同之處。 P-RC APMP（Pre-conditioning Refiner Chemical Alkaline Peroxide Mechanical Pulp）是在APMP基礎上的進一步發展，主要用于闊葉木的技術，其要點是：(1)比較緩和地預處理(P)，過氧化物藥液浸漬纖維原料；(2)部分化學藥品在盤磨機內進行化學處理(RC)，進行部分或大部漂白反應；(3)在第一段磨漿后設高濃停留段，完成剩余的漂白反應。P-RC漿的可漂性和光學性能優于APMP漿，并有很好的強度和厚度。第4章 紙漿漂白節約技術1、試將高溫ClO2漂白與常規ClO2漂白的工藝條件作一比較。高溫ClO2漂白有哪些特點？工藝條件比較：l DHT 8590 , 120 180minl D 5070, 20 60min高溫ClO2漂白的特點：l 節省25% ClO2l 降低15% 白度返黃l 降低10% 黏度2、與單段氧脫木素相比，兩段氧脫木素有哪些優勢？l 第一段反應塔內保持在10 bar的壓力，達到增加氧氣用量的目的l 一段氧脫木素的卡伯值降低：硬木40 %45 %，卡伯值在910范圍，軟木45 %50 %，卡伯值在813范圍。而兩段氧脫木素卡伯值降低：硬木45 %50 %，軟木50 %60 %，當兩段之間對紙漿進行洗滌時甚至可達70 %l 纖維束比一段減少80 %90 % l 漂白化學藥品消耗大大減少l 減輕對環境的影響3、過氧化氫漂白的改進方法有哪幾種？l 紙漿H2O2漂白的新型穩定劑l 活化（催化） H2O2漂白（脫木素）l 改變工藝條件的H2O2漂白l 添加硼氫化鈉的機械漿H2O2漂白（PR法）l 改良的H2O2漂白（PM法）l 連二亞硫酸鈉輔助的螯合處理（Qy法）l PN2法l DTPA噴淋 l 機械漿氫氧化鎂基H2O2漂白 4、何謂高濃過氧化氫漂白？高濃過氧化氫漂白有哪些優勢。高濃H2O2漂白是指漿濃為30 %35 %的H2O2漂白。高濃H2O2漂白有如下優勢：l H2O2耗量較少l 能量消耗較低l COD產量較少5、與氫氧化鈉基的高得率漿H2O2漂白相比，氫氧化鎂基的高得率漿H2O2漂白有哪些優勢？l 降低漂白費用；l 降低陰離子垃圾的形成；l 降低漂白廢水中的COD；l 消除草酸鹽結垢。6、簡述己烯糖醛酸的形成、危害及其消除措施。（12分）己烯糖醛酸的形成： 在闊葉木中，聚-O-乙酰基-4-O-甲基葡萄糖醛酸基木糖是主要的半纖維素，一般約占木材總重的20%-25%，也有的高達35%。在硫酸鹽法蒸煮中（在高溫和高堿條件下），聚木糖4-O-甲基葡萄糖醛酸側基發生脫甲醇基作用，在六元環上形成雙鍵，主要產物為己烯糖醛酸，反應見下圖。 闊葉木紙漿中己烯糖醛酸的含量約為50-60meq/kg，針葉木中含量約在20-30meq/kg。己烯糖醛酸的危害： （1）對卡伯值測定的影響： 對闊葉木紙漿來說，由于己烯糖醛酸的存在，使測得的紙漿卡伯值比實際卡伯值要高出5-6個單位。 （2）對漂白的不利影響： 白度返黃 漂白化學品的消耗 二氧化氯 臭氧 過氧化氫（當與臭氧漂白結合時） 過醋酸 草酸鹽結垢 臭氧 螯合金屬離子：由于脫甲醇作用在六元環上引入了雙鍵和羧基，大大增加了紙漿的螯合能力，使己烯糖醛酸成為闊葉木硫酸鹽漿螯合金屬離子能力的主導因素，不利于在后續工段采用過氧化氫進行漂白。己烯糖醛酸的其消除措施： 溫和的選擇性酸水解：選擇合適的酸水解條件，例如在85-115，pH=3時對漿料處理60min，可以取得較好的效果，己烯糖醛酸脫除約90%，而纖維素損傷極小。第5章 堿回收節約技術1、何謂黑液堿回收的高濃和超高濃技術？其作用如何？實施過程中有哪些困難？ （8分）高濃技術是指入堿回收爐的黑液濃度在70%bls以上的技術；超高濃技術是指入堿回收爐的黑液濃度在75%bls以上的技術。其作用：（1）堿回收爐的熱效率明顯提高；（2）SO2和總還原硫（TRS）的排放量大大減少，芒硝還原率提高；（3）堿爐運行的穩定性、可靠性和安全性有很大提高。實施過程中的困難有：（1）高濃和超高濃黑液的粘度大，難以泵送、貯存和使用；（2）生產高濃和超高濃黑液，蒸發器容易產生污垢，使蒸發能力下降，蒸發器洗煮間隔周期縮短，甚至蒸發器結垢堵塞，難以繼續生產；（3）高濃和超高濃黑液的沸點升高，傳熱系數低，使蒸發器系統的生產能力和熱效率降低。2、簡述黑液熱處理降粘的基本原理。（4分）黑液熱處理是當前廣泛研究和正在進行工業試用的黑液減粘措施。許多人士認為，黑液熱處理與黑液蒸發器和蒸發系統的改造相結合，生產高濃和超高濃黑液，提高進入堿回收爐燃燒的濃黑液濃度，可以改善黑液燃燒的穩定性，提高黑液燃燒的產能效率。黑液熱處理是使黑液處于較高的溫度下（170 190 ），保持一定的時間，讓黑液中的殘堿與溶解在黑液中的聚糖和大分子木素發生反應，促使聚糖和大分子木素降解，從而改變黑液的流動性能，降低粘度。3、目前，堿回收爐的黑液干固物燃燒能力已達到多少？（2分） 目前，堿回收爐的黑液干固物燃燒能力已達到：a.2600 t/d；b. 3000 t/d；c. 3300 t/d。第6章 廢紙制漿節約技術1、簡述廢紙制漿技術的發展趨勢。（9分）（1）供料技術向自動化發展；（2）碎漿技術向高濃連續化發展；（3）粗選技術可由高濃連續碎漿系統組合完成；（4）精選技術現視為廢紙制漿的關鍵技術；（5）凈化僅留下了除砂任務，大大節約了能源；（6）脫墨將推廣酶脫墨技術；（7）浮選設備向多級整體型浮選裝置（MuST-cell）發展；（8）洗滌采用縫隙洗滌機或動態洗滌機以提高洗滌效率；（9）脫墨污泥向徹底資源化利用方向發展。2、試舉幾個脫墨污泥資源化利用的例子（至少舉3個）。（3分）（1）脫墨污泥生產造紙用填料和涂布顏料；（2）利用脫墨污泥生產高質量建筑板材；（3）利用脫墨污泥制造磚瓦；（4）利用脫墨污泥進行堆肥；（5）利用脫墨污泥改良土壤；（6）利用脫墨污泥生產水泥；（7）脫墨污泥的熱利用。第7章 漿料制備節約技術1、何謂中濃打漿？與低濃打漿相比，中濃打漿有何優勢？簡述中濃打漿的機理。（10分）一般認為，中濃打漿是濃度為615的打漿操作。與低濃打漿相比，中濃打漿有如下優勢：（1）節能（商品木漿3050；草漿及廢紙漿80120）；（2）改善成紙強度（1530）。中濃打漿被認為是基于“摩擦形變效應”完成，具體包括：l 磨齒的機械剪切對小纖維網絡單元的“摩擦形變效應”l 湍流流體剪切應力對小纖維網絡單元的“摩擦形變效應”l 中濃湍流中小纖維網絡單元之間的摩擦形變作用2、何謂酶促打漿？酶促打漿有何益處？（6分） 酶促打漿是指生物酶（如纖維素酶）通過催化水解部分纖維素,并潤脹纖維，從而改善紙漿的性能，達到降低打漿能耗的目的。 酶促打漿有以下益處： （1）降低打漿能耗； （2）改善紙漿的強度性能； （3）改善紙漿的濾水性能； （4）改善紙機的運行性能。第8章 紙機節約技術1、簡述多層成形的基本概念和特點。（6分）紙的多層成形是指在濕態條件下多層紙漿重疊成形為一層紙幅的一種抄紙方式，它與一般抄紙的最大區別在于它抄的成紙在紙的厚度方向（Z向）是由不同特性纖維的漿層組成的。這種特殊的紙頁結構具有兩個顯著的優點：第一，可以通過改變不同層紙漿纖維的配比，改善和提高紙頁的質量；第二，通過在內層利用二次纖維節約纖維成本。2、試將分層成形與混合成形作一個比較。（6分） （1）機械性能對于高定量的紙張來說，與同一定量下混合成形的紙張相比，分層成形在密度、耐破度、撕裂度機械指標相對不變的情況下，紙張的CD挺度表現出明顯的提高。（2）表面性能多層成形為紙頁的表面提供了一個利用短纖維和填料的機會，以提高紙張表面的平滑度、柔軟度、白度和適印性等性能，同時在中間層用較長的纖維保持紙幅的運行性能。3、何謂高濃成形？開發高濃成形技術有何意義？（6分） 高濃成形是指紙料的上網濃度為約3%的紙頁成形工藝，其成形濃度高于傳統的低濃成形（約0.5%）。 高濃成形的意義在經濟上比在技術上的更大。高濃成形時，流程中的流量只是傳統方法的15-40%，這不但意味著用水量的大大減少，而且流送系統的能耗也大大降低。用水量和能耗的節省與低濃成形時相比都在1倍以上。4、簡述高濃成形原理及成紙特性。（8分）（此題的變種：下圖顯示的是兩種紙頁成形的機理，試指出哪種屬于低濃成形，哪種屬于高濃成形，并對其中的濃縮成形加以解釋說明。）纖維懸浮液由于碰撞及機械纏繞等作用而形成絮聚團，這些絮聚團是離散的，不連續的。傳統的成形方法是將纖維懸浮液稀釋到一定濃度（約0.5%），再依靠流體湍動產生的剪切力分散和打開絮聚團，使之成為單根或接近單根纖維，最后過濾而形成纖維均勻分布的紙。這種成形方法即過濾成形法生產的紙帶有較明顯的分層特性。高濃成形方法則是把不連續的纖維絮聚團變成連續、均勻的一層纖維網絡組織，脫水后成形。所以高濃成形的紙實際上在流漿箱內就完成了。這種方法生產的紙具有較明顯的毯（felted）特性，也就是纖維在豎直方向（Z方向）分布的較多，具有各向同性的特點。屬于較典型的濃縮成形。5、國際上比較流行、使用較多的高濃流漿箱湍動元件的形狀主要有哪兩種？各有何特點？（8分） 國際上比較流行、使用較多的高濃流漿箱湍動元件的形狀主要有兩種：一種是彎曲流道式（北歐及北美使用較多），一種是突擴收縮流道式（日本等地使用較多）。前者主要是依靠流體急轉彎產生邊界層分離而產生剪力場，這種剪力場較均勻，但適應的流道高度不能太大，因此限制了產品的定量不能太高，一般在200g/m2左右。后一種流道的剪力場強度高，有時有停漿現象發生，制造難度較大。6、干法造紙與傳統的造紙工藝不同之處？（4分） 其一，制造過程用空氣代替水作為分散輸送纖維的介質，在成形時不是脫水而是抽吸空氣，使纖維在成形網上形成紙幅； 其二，纖維之間的結合不是靠氫鍵結合，而是靠高分子粘合劑或熱熔性纖維本身加熱、熔融結合。因此，干法造紙不會對水源造成污染，這也是干法造紙近幾十年得到迅速發展的重要原因。7、提高紙幅離開壓榨部干度的措施有哪些？（6分）有三種措施可以提高紙幅離開壓榨部的干度，即：a、增加壓區壓力；b、增加壓區的停留時間；c、提高紙幅溫度。8、紙機壓榨部可采取哪些節能措施？（6分）寬壓區壓榨、靴型壓榨、熱壓榨等。9、簡述熱壓榨的基本原理。（4分） 水的粘度與其溫度呈負相關。降低水的粘度可以降低水流在壓區中的阻力，從而達到較高的出壓榨紙頁干度，因此，紙頁在壓區中的溫度是影響脫水效率的一個重要因素。提高紙頁溫度，可以明顯增加紙頁在壓區中的脫水量。如水溫在20時，水的粘度為1.0mPa.s，升至60 時，其粘度下降至0.5mPa.s。理論上，在有效的控制下，其脫水速度可增加一倍。10、紙機干燥系統利用熱泵為什么能夠節能？ 蒸汽噴射式熱泵是一種沒有運轉部件的熱力壓縮機，它利用高壓工作蒸汽減壓前后的能量差為動力，提高冷凝水二次蒸汽或廢熱蒸汽等低品位蒸