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可降解材料加工中的蒸汽爆破技术

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可降解材料加工
纸浆模塑制品（Pulp Moulded Products），是随着人们对环保
的重视以及相关技术的突破而得以发展起来的，其性能及良好的可
回收性，已得到人们的广泛认可。作为包装制品其应用范围相当广
泛，可用于一次性餐具，鲜蛋、水果、花卉、农作物、玻璃制品、
陶瓷制品、电子产品、工艺品、医疗器械、机械设备部件及其它易
碎产品的包装。特别是纸浆模塑制品所特有的良好透气性，用于包
装“呼吸有生命”的产品时，可提高保质期、延长货架寿命；再加之
现代社会对环保的要求越来越高，对包装掀起了“绿色革命”的浪
潮。因此，这诸多因素，使得纸浆模塑制品有了前所未有的发展良
机。
纸浆模塑制品尽管发展迅速、应用也越来越广，但仍存在一些
问题，有待于研究与创新。纸模制品的发展趋势主要体现在技术（工
艺）、材料（原材料）利用，设备工序、产品应用范围等多个方面。
目前，纸模制品几乎都是采用高级木浆，而这些木浆大部分都是靠
进口；纸浆模塑制品生产过程中大多采用湿法真空或加压脱水，会
产生类似于造纸工业的废水污染，另外，在生产过程中必须添加化
学助剂，更易造成环境污染；由于使用进口木浆作原料，生产过程
需要化学助剂和大量废水处理，致使纸浆模塑制品的生产成本昂
贵，无法与发泡聚苯乙烯包装材料相竞争。因此，社会急需开发利
用廉价的秸秆原料，清洁高效制备全天然包装材料。
我国森林覆盖率较低，木材短缺。依靠木材解决上述问题是不现
实的。而我国农作物秸杆资源丰富，稻、麦等秸秆年总量约7亿吨以
上，但其利用问题至今未能得到较好解决，除少量用于低档纸业、包
装、粗饲料及燃料外，大量均被作为废物处理了。如何综合利用秸秆，
已成为一个突出的资源利用问题、环境保护问题和受到社会十分关心
的问题。利用秸秆制作可降解的纸浆模塑包装材料，一方面为秸秆利
用找到一条经济有效的途径。另一方面，可解决包装工业存在的诸多
问题，为其可持续发展作出贡献。同时，为环境保护和航空安全作出
贡献。

5.15.1 国内外利用秸秆生产生态环境材料现状
为了尽快脱离矿物资源，应加强对环境有净化作用的环境友好材
料的研究开发，以依赖矿物资源转向依靠生物资源是人类社会的生产
活动从必然王国走向自由王国的途径。目前，利用生物资源制备环境
材料已形成新材料研究的热点，已成为世界高新技术领域最具有挑战
性的课题之一。1996年美国总统绿色化学挑战奖中的学术奖授予了
Taxas A & M 大学的Holtzapple M教授，以表彰他在生物质转化燃料、
工业化学品和动物饲料方面作出的贡献。
国内外现有的利用秸秆生产生态环境材料的技术，对天然的秸秆
不加改造，必需添加一些热固性树脂和甲醛等胶料，如建材板、纤维
板、内包装材料、一次性餐具盒和育苗器等。以致于所用胶料的费用
占整个生产成本很大比例（60%左右），使得该类产品在技术经济上
难以与塑料制品和其他装饰材料相竞争；并且造成二次环境污染。这
样的材料还不能算是真正的生态环境材料。开发利用纯天然原料合成
生态环境材料既是可持续发展的要求，又是该领域发展的趋势。另外，
生态环境材料的开发不仅要求产品本身具有满意的使用性能和优良
的环境协调性，而且要求所使用的原料和生产过程是绿色的。
中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室，基于秸秆
与木材在化学组成和结构异同，从秸秆变性方法与热固化两个方面着
手研究，提出了变性秸秆新概念，开发出一套秸秆变性手段，并提出
变性秸秆清洁生产生态环境材料方法。变性秸秆是指秸秆经物理，化
学或生物方法，改变天然秸秆的结构和性能。秸秆中的半纤维素、木
质素定向降解转化，纤维素的氢键重排，制成具有新性能的秸秆材料，
使之便于加工成各类产品。这种利用秸秆不加胶料的生态环境材料在
经济上和环境上是很有吸引力的。不加胶料的生产工艺简化了生产流
程，节省了拌胶工序和设备，降低了生产成本；所生产的材料在自然
界中完全可降解，可作为饲料，也可用作肥料，对环境无任何污染。
由于经过有效的变性处理，生产出生态环境材料强度大大提高。
该技术主要解决以下几个问题：一是通过秸秆变性手段解决天然
秸秆不宜于加工的问题（仅水解糖胶粘差）；二是在热固化过程中控
制一定的含水量使秸秆中纤维素的氢键重排，提高了生态环境材料机
械强度；三是利用变性秸秆生产生态环境材料不加任何胶料，解决了
二次污染问题，其残渣可加工成饲料或有机肥料，实现秸秆生物量全
利用。
5.15.2 利用秸秆生产生态环境材料市场分析
纸模制品在价格和与环境友好方面，难于与以秸秆为原料生产
的全天然包装材料相竞争。据有关部门统计，我国年产彩色电视机
约2000万部，其中出口约400万部；年产彩色显像管4000万只，
其中外销1244万只，仅这两项年需耗费发泡材料2万吨左右，折
算成体积为100万m3。尽管其它家电、工业仪表、机电产品等每
年消耗的发泡塑料材料的数量很难有一个完全的统计，但无疑是个
令人可怕的数字，用变性秸秆制品替代是大势所趋。可以说变性秸
秆制品的发展前景十分看好。目前而言，其应用已涉及以下领域：
1）禽蛋托盘。变性秸秆制品尤其适用于鸡蛋、鸭蛋、鹅蛋等
禽蛋的大批量运输包装。目前，国内定型生产的已有GB1004-89
颁布的ZDTP-30-40，ZDTP-30-45，ZDTP-30-50三种鲜蛋托盘，分
别用于41-70g的鲜蛋包装；
2）鲜果托盘。主要用于桃、梨、柑桔、苹果、菠萝等果品特
别是出口果品的包装，它可以避免水果间的碰撞破损，延长保鲜期。
它还可以散发“闷热”，抑制“乙烯浓度”。尤其是盛夏季节或热带环
境，纸托盘包装不阻隔呼吸热，能吸收蒸发水份，可防止鲜果腐烂
变质，起其它包装难起的作用；
3）工业托盘。主要用于玻璃、罐头等产品的固定缓冲材料，
如目前国内已投产的啤酒托盘、玻璃托盘等。国外已推广至陶瓷、
搪瓷、仪表、炊具、工艺品、硬塑料、医疗器械、家电、精密仪器、
玻璃器皿等商品的包装；
4）农用托盘。主要用于秧苗或其它农作物的营养钵、花卉苗
木护翼、粮食、蔬菜、鲜肉类的包装以及蚕用方格簇等，如日本开
发的一种水稻秧苗用托盘，成为抵御冻害的有力手段。农用托盘在
农副产品的保鲜，提高农作物的成活率等方面具有独特的优点。
5）食品药品或它们的半成品包装，如：净菜托盘、方便面碗、
国际餐饮业用容器等；
6）医疗器具包装，传统方法的最大问题是消毒不彻底易产生
交叉感染。一次性纸模托盘、痰盂、便盆、体垫等免去消毒环节，
并且废物直接燃烧无副作用，价格适中；
7）用于制作儿童玩具、戏剧道具、人体模特、工艺品底坯、
家具、零部件等的特种材料，它具有特殊的美化功能，如在销售包
装中制成外表着色的盒式包装，又如纸浆中添加合成树脂模塑成硬
质纸纤维板，用于室内装璜。此外，在兵工、服装等行业中将大有
用武之地，特别在兵器包装、军火包装中，要求防冲撞、防静电、
防潮湿、防锈蚀，包装运输万分谨慎。使用纸模包装，将大大提高
军械弹药和军工仪器的贮运水平和安全系数。
有理由相信变性秸秆包装制品因其对环境友好的材料特性，会
越来越得到多方面关注与支持。我国是蒙特利尔诡议定书和维也纳
宣言的签字国，保护自然生态环境不受破环也是我国的基本国策之
一。对变性秸秆制品的大力推行和实施不仅符合国国策，也必将为
变性秸秆制品产业带来丰厚的回报。可预见作为世界造纸技术发源
地的中国，在变性秸秆制品的开发与应用方面，必将有一个突破性
的进展，从而讯速接近、赶上乃至超过国际先进水平。

5.15.4 利用秸秆生产生态环境材料工艺流程
利用秸秆生产生态环境材料的工艺流程主要分为秸秆变性、
热固化重组以及材料成型等三个方面。具体地说，一是通过变性
秸秆技术解决天然秸秆不易加工的问题（起胶合作用的只有水解
糖，胶粘差）；二是在热固化过程中控制一定含水量使秸秆中的纤
维素的氢键重排，最大限度地生成热固化生物树脂胶，并均匀分
布于秸秆纤维表面；三是通过定型设备，在热固化作用下将秸秆
纤维粘接一体，形成满足建筑要求的材料。整个生产工艺不加任
何胶料，产品完全绿色环保。
（1）秸秆经连续机械化处理后进行汽爆变性，使秸秆中木质素
的活性基团巨增，类似于多元酚特性，作为天然黏合剂，而半纤维素
降解为可溶性糖、脱水糖类、糠醛，代替甲醛，与木质素发生交连反
应；在汽爆过程中，纤维素本身不但未降解，反而提高了结晶度。通
过对汽爆过程及后续工艺的监测，确定合适的汽爆时间、汽爆压力和
温度。
（2）汽爆处理后的秸秆，不要添加任何营养物，可直接接种木
质素降解菌黄孢原毛平革菌进行固态发酵处理，以便进一步分解秸秆
中的木质素，使之形成苯酚类衍生物。通过测试，得出能最大限度产
生热固化树脂胶的工艺参数。
（3）纤维热固化定型处理。将汽爆发酵后的秸秆纤维直接送入
专门设计的定型设备，不断调节设备的压力温度，直至能挤压出最佳
质量的板材（开始主要考察密度、尺寸和形状等指标，产品生产稳定
后再按照给定的产品性能指标来测试），并确定此时的最优热固化温
度和挤压力。
目前，山东绿鲁生态工业有限公司已经建成了“变性秸秆干法清
洁生产绿色（全天然）包装材料产业化工程”的中心和基地。这也是
国内外第一条利用变性秸秆干法清洁生产绿色（全天然）包装材料工
业生产线。

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蒸汽爆破预处理技术应用于秸秆厌氧发酵的技术经济分析

蒸汽爆破预处理技术应用于秸秆厌氧发酵的技术经济分析

蒸汽爆破预处理技术应用于秸秆厌氧发酵的技术经济分析随着全球对可持续能源的需求不断增长，秸秆厌氧发酵作为一种绿色能源技术，受到了越来越多的关注和发展。

然而，秸秆作为一种难以降解的生物质，其直接利用效率较低，需要进行预处理以增加厌氧发酵的产气率和稳定性。

蒸汽爆破预处理技术是一种广泛应用于生物质处理的方法，具有高效性、环保性等优势。

本文将从技术和经济两个方面对蒸汽爆破预处理技术应用于秸秆厌氧发酵的可行性进行分析。

一、蒸汽爆破预处理技术的原理和优势蒸汽爆破预处理技术是利用高温高压蒸汽对生物质进行处理，使得其纤维素和半纤维素分解产生出易于厌氧发酵的可溶性有机物。

该技术具有以下优势：1、高效性。

蒸汽处理能够在短时间内使得秸秆中的纤维素和半纤维素分解产生大量的可溶性有机物，提高了发酵的产气率和稳定性。

2、环保性。

该技术不需要使用化学药剂，不会产生污染物，对环境无害。

3、适用性强。

蒸汽处理适用于各种类型的生物质，同时可以对不同种类的生物质进行不同的处理方案，以达到最佳处理效果。

二、蒸汽爆破预处理技术在秸秆厌氧发酵中的应用蒸汽爆破预处理技术已经被广泛应用于秸秆厌氧发酵中。

其处理流程主要包括将秸秆经过机械粉碎后加入蒸汽处理器中，在高温高压的蒸汽环境下进行处理，处理后得到的秸秆被送入厌氧反应器进行发酵。

该处理流程具有高效性、环保性、稳定性等优势，可以大幅度提高秸秆的发酵效率和产气率。

另外，蒸汽爆破预处理技术还可以与其他预处理技术如碱处理、酸处理等结合使用，以达到更好的处理效果。

比如，在秸秆厌氧发酵中，将蒸汽处理和酸处理结合使用，可以在短时间内大幅度提高发酵的产气率和稳定性，进一步增加该技术在生物质处理中的应用范围。

三、蒸汽爆破预处理技术在秸秆厌氧发酵中的经济效益从经济效益方面考虑，秸秆厌氧发酵技术的应用可以减少能源的消耗，降低碳排放量，提高发酵产物的附加值。

同时，将蒸汽爆破预处理技术应用于秸秆厌氧发酵中，可以进一步提高发酵产气率和稳定性，降低发酵成本，进一步增加产生的经济效益。

纤维素质原料生产乙醇综述

纤维素质原料生产乙醇综述

纤维素质原料生产乙醇综述陈康（江南大学生物工程学院，020*******）摘要：随着石油的日益短缺，利用可再生资源生产生物乙醇，受到越来越多的关注。

纤维素是地球上含量丰富的一种可再生资源，目前以其为原料经预处理、糖化、发酵等工艺得到的燃料酒精，相比汽油等传统能源，有经济、环保等优势，正在发展成为一种新型可再生能源。

从木质纤维素原料、预处理技术、发酵工艺、酶解和发酵的菌种以及影响发酵的抑制物去除等方面对生产燃料酒精的关键技术进行综合评述。

关键词：纤维素发酵燃料乙醇工艺Summary of cellulosic feedstock for ethanolProductionChen KangAbstract:With the growing shortage of oil, the use of renewable resources to produce bio- ethanol was got more and more attention. Cellulose is abundant on earth a renewable resource as raw material for its current pretreatment, saccharification and fermentation process resulting fuel alcohol, compared to gasoline and other traditional energy sources, economic, environmental and other advantages, is being developed as A new renewable energy. This paper carries out comprehensive review for key techniques for producing fuel alcohol from aspects of raw materials of lignocellulose，pretreatment techniques，fermentation technology，enzymolysis，strains of fermentation and removal of inhibitors affecting fermentation, etc.Key words：cellulosic；fermentation ；fuel alcohol ；technology引言随着人们对环境问题认识的加深，以及对所面临能源危机现状的忧虑，清洁、可再生的新能源———生物乙醇，受到了越来越多的关注。

生产乙烯等产品的电加热蒸汽裂解技术推广方案(一)

生产乙烯等产品的电加热蒸汽裂解技术推广方案(一)

生产乙烯等产品的电加热蒸汽裂解技术推广方案一、实施背景随着全球能源结构的转变和化工产业的快速发展，乙烯等化工产品的需求逐年增长。

为满足市场需求，提高产业竞争力，采用先进的电加热蒸汽裂解技术，成为当前产业结构改革的重要方向。

该技术以高效、环保、节能的特点，为乙烯等产品的生产提供有力支持。

二、工作原理电加热蒸汽裂解技术利用电能将原料加热至高温，使原料分子中的化学键断裂，产生乙烯等小分子化合物。

具体步骤如下：1. 原料预处理：将原料进行净化、脱水等预处理，以满足裂解要求。

2. 电加热：将预处理后的原料送入电加热炉，通过电能转化为热能，使原料加热至裂解温度（约800℃）。

3. 蒸汽裂解：加热后的原料在蒸汽的作用下，发生热裂解反应，生成乙烯、丙烯等小分子化合物。

4. 产品分离：将裂解产物进行冷却、分离，得到所需的乙烯等产品。

三、实施计划步骤1. 技术调研：收集国内外电加热蒸汽裂解技术的相关资料，分析技术成熟度和可行性。

2. 方案设计：根据调研结果，制定详细的电加热蒸汽裂解技术方案，包括设备选型、工艺流程、操作参数等。

3. 技术改造：对现有生产线进行技术改造，安装电加热蒸汽裂解设备，调试运行。

4. 人员培训：对相关操作人员进行技术培训，确保掌握电加热蒸汽裂解技术的操作要点。

5. 正式投产：完成技术改造和人员培训后，正式投入生产，并对生产过程进行持续监控和优化。

四、适用范围本技术推广方案适用于以石脑油、轻柴油等为原料生产乙烯、丙烯等化工产品的企业。

这些企业可通过采用电加热蒸汽裂解技术，提高产品收率、降低能耗和减少环境污染。

五、创新要点1. 采用先进的电加热技术，将电能转化为热能，实现高效、快速的原料加热。

相较于传统裂解技术，电加热具有更高的能量利用率和加热速度。

2. 引入蒸汽作为裂解反应的反应介质，可有效提高乙烯等产品的收率。

同时，蒸汽的使用有利于实现能量的梯级利用，降低能耗。

3. 通过优化工艺流程和操作参数，实现裂解反应的高效、稳定进行。

蒸汽爆破技术在秸秆厌氧发酵中的应用

蒸汽爆破技术在秸秆厌氧发酵中的应用

第24卷第8期农业工程学报V ol.24 No.82008年8月 Transactions of the CSAE Aug. 2008 189 蒸汽爆破技术在秸秆厌氧发酵中的应用王许涛1,2，张百良1※，宋安东1，罗志华1，任天宝1（1．河南农业大学农业部可再生能源重点开放实验室，郑州 450002； 2．平顶山工学院，平顶山 467044）摘要：该文采用蒸汽爆破技术对秸秆进行预处理，探讨提高秸秆厌氧发酵产气量的新工艺。

研究蒸汽爆破预处理的关键参数“爆破压力”和“保留时间”对秸秆厌氧发酵效果的影响。

结果表明：蒸汽爆破预处理后的秸秆比未经预处理秸秆厌氧发酵的产气量提高34%～67.36%，蒸汽爆破预处理压力在3.0 MPa、保留时间为90 s时，每克干秸秆厌氧发酵沼气产量最大值达到304.72ml；蒸汽爆破预处理后，秸秆厌氧发酵的启动时间和发酵周期大大缩短。

关键词：蒸汽爆破；厌氧发酵；爆破压力；产气量中图分类号: S216.4 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2008)-8-0189-04王许涛，张百良，宋安东，等.蒸汽爆破技术在秸秆厌氧发酵中的应用[J]. 农业工程学报，2008，24(8)：189－192.Wang Xutao, Zhang Bailiang, Song Andong, et al. Application of steam-exploded technology to anaerobic digestion of corn stover[J]. Transactions of the CSAE, 2008,24(8)：189－192.(in Chinese with English abstract)0 引 言沼气作为一种清洁高效的能源已经得到了认可，但以秸秆为主要原料的沼气工程却很少，这与秸秆的成分和结构特性有关。

秸秆主要成分是半纤维素、纤维素和木质素，在纤维细胞的次生壁中，微细纤维、木素、半纤维素中组分均呈不连续的层状结构，彼此粘结又互相间断。