Бумажная инженерия - Paper engineering

International Paper: Фабрика по производству крафт-бумаги

Бумажная инженерия это отрасль техники, которая занимается использованием физическая наука (например, химия и физика) и науки о жизни (например, биология и биохимия ) в сочетании с математика применительно к переработке сырья в полезные бумага продукты и побочные продукты.[1] Область применяет различные принципы в технологический процесс и единичные операции к производству бумага, химикаты, энергия и сопутствующие материалы. Следующая временная шкала показывает некоторые из ключевых шагов в развитии науки химической и биотехнологической инженерии:[2]

С точки зрения наследия, эта область включает разработку и анализ широкого спектра термических, химических и биохимических единичные операции используется в производстве целлюлозы и бумаги, и касается подготовки сырья из деревьев или других природных ресурсов с помощью варка технологическая, химическая и механическая предварительная обработка этих извлеченных биополимер (например, в основном, но не только, целлюлоза на основе) волокон в жидкой суспензии, высокоскоростное формование и начальное обезвоживание нетканого полотна, улучшение свойств объемного листа за счет управления операциями переноса энергии и массы, а также последующая обработка листа покрытием , каландрирование и другие химические и механические процессы.[1]

Приложения

Сегодня бумага и химическое машиностроение используются для производства самых разных продуктов. Лесное хозяйство и биология, химические науки, (био)химическая индустрия сфера производит органические и агрохимикаты (удобрения, инсектициды, гербициды), олеохимические вещества, ароматы и вкусы, еда, подача, фармацевтические препараты, нутрицевтики, химикаты, полимеры и энергия из биологических материалов.

Полученные в результате продукты бумажной техники, включая бумагу, картон и различные производные бумаги, широко используются в повседневной жизни. Бумажная промышленность является не только частью химического машиностроения, но и тесно связана с управление лесами, товар переработка отходов, и массовое производство бумажных носителей.

Методы

Механическое измельчение

В процессе механической варки целлюлозы «измельчение» и «рафинирование» являются двумя основными методами, используемыми для создания пульпы. Шлифовка - это метод прижатия бревен и стружки к токарному камню для получения волокон. При рафинировании древесной щепы обрабатывают химикатами или нагреванием, а затем дробят предметы между двумя дисками, один или оба из которых вращаются. Существует четыре основных типа варки целлюлозы в рафинере, включая механическую варку целлюлозы, термомеханическую варку, химико-механическую варку и химико-термомеханическую варку.[3] Дальнейшее описание каждого процесса содержится по этой ссылке:[4]Механическая варка целлюлозы по сравнению с химической варкой является относительно недорогой и имеет высокий выход целлюлозы (85–95%). Однако получаемая бумага обычно непрочная, поскольку удерживает лигнин.[1]

Химическая варка целлюлозы

Процесс химическая варка целлюлозы используется для химического расформирования лигнин обнаруживается в клеточных стенках материала, подвергающегося процессу. После целлюлоза волокна отделяются от лигнина, образуется целлюлоза, которую затем можно обработать, чтобы получить прочную бумагу, коробки и гофрированный картон. Химическую варку целлюлозы можно охарактеризовать двумя основными методами: сульфатной (Крафт-процесс ) варка целлюлозы и сульфитная варка, и эти два метода имеют разные преимущества. Сульфатная варка целлюлозы может выполняться на широком диапазоне сортов деревьев, что приводит к созданию прочного типа бумаги. И наоборот, сульфитная варка дает больший объем целлюлозы, которую легче отбеливать и обрабатывать. Однако сульфатная варка целлюлозы более широко используется, поскольку продукт более долговечен, а химические вещества, используемые в процессе, могут быть восстановлены, что приводит к минимальному загрязнению окружающей среды.[5]

Дальнейшая переработка целлюлозы

Основная статья: Бумагоделательная машина

Затем пульпа обрабатывается устройством, которое превращает пульпу в сетку из волокон. Затем эту волоконную сеть прессуют для удаления всей воды, а затем бумагу сушат, чтобы удалить все следы влаги.

Отделка

Основная статья: Бумага

После того, как вышеуказанные процессы были завершены, полученная бумага покрывается незначительным количеством фарфоровая глина или же карбонат кальция чтобы изменить поверхность, а затем размер бумаги изменяется в зависимости от ее предназначения.

Переработка продукции

Основная статья: Переработка бумаги

Обычно рециркулируемый материал сначала подвергается механической или химической варке, чтобы превратить его в форму пульпы. Полученная пульпа затем обрабатывается так же, как и обычная пульпа; однако иногда добавляется оригинальное волокно для улучшения качества и внешнего вида продукта.

Связанные поля и темы

Сегодня область бумажной и биотехнологической инженерии разнообразна и охватывает области от биотехнология и нанотехнологии к производство электроэнергии.

Инженеры-бумажники проектируют, строят и эксплуатируют заводы
Целлюлоза это натуральный биополимер

Колледжи и университеты

Обычно предлагается в качестве специализации в области химического машиностроения:[6]

Смотрите также

Основная статья: Очерк химического машиностроения

Рекомендации

  1. ^ а б c "Сименс АГ. Целлюлозно-бумажные технологии". Siemens AG. Архивировано из оригинал 6 ноября 2010 г.. Получено 23 ноября, 2010.
  2. ^ История химической инженерии - в Государственном университете Северной Каролины (и в целом).
  3. ^ Р. Густафсон (нет данных). «Варка и отбеливание». Вашингтонский университет. Архивировано из оригинал 14 января 2011 г.. Получено 23 ноября, 2010.
  4. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал 14 января 2011 г.. Получено 24 ноября, 2010.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  5. ^ Департамент экологии штата Вашингтон (без даты). «Химические целлюлозные заводы» (PDF). Получено 23 ноября, 2010.
  6. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал 9 июня 2010 г.. Получено 21 апреля, 2010.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь):
  7. ^ «Австралийский институт целлюлозы и бумаги (APPI)». Университет Монаша. Получено 29 июля, 2010.