
精细化工
FINE CHEMICALS
Vol .30,No .4Apr.2013
综论
收稿日期:2013-03-06;定用日期:2013-03-20
作者简介:姚献平(1950-),男,教授级高工,E -mail :hhsszb@mail.hz.zj.cn 。[编者按]该文为《精细化工》创刊30年特约稿件。
造纸化学品研究与进展
姚献平,陈根荣
(国家造纸化学品工程技术研究中心杭州市化工研究院,浙江杭州310014)
摘要:该文对国内外造纸化学品行业研究与市场发展情况作了介绍,重点对国内造纸化学品行业近年的研究发展情况做了综述,同时指出了国内造纸化学品行业所存在的问题并提出了相应的意见与建议,展望了今后发展的方向。
关键词:造纸化学品;研究;进展;综论中图分类号:TS7
文献标识码:A
文章编号:1003-5214(2013)04-0404-08
Research and Progress in the Field of Paper Chemicals
YAO Xian-ping ,CHEN Gen-rong
(National ENG &TECH Center for Paper Chemicals ,Hangzhou Research Institute of Chemical Technology ,Hangzhou 310014,Zhejiang ,China )
Abstract :The article introduces the research and market development in paper chemicals industry at home and abroad ,highlighting the research development in domestic paper chemicals industry in recent years ,points out the existing problems of the domestic industry ,gives the corresponding comments and suggestions ,and forecasts the direction of its future development.Key words :paper chemicals ;research ;progress ;overview 造纸技术是我国古代四大发明之一。造纸工业
在我国经济发展中具有重要战略地位。2011年我国纸和纸板产量9930万t ,
2001 2011年年均增长12%,产量和增速均居世界首位。纵观近几十年来世界各国造纸工业的发展规律可以发现,
纸和纸板产量与消费量的增长率与GDP 增长率密切相关,这充分说明了造纸工业对国民经济发展相互依存的关系。
造纸化学品是指造纸过程中所使用的各种化学药剂、助剂的总称,一般不包括常用的酸、碱和盐等无机化学品;属于精细化工新领域,是根据造纸工业需要、特殊精细加工并具有相应配套应用技术的一类化工产品,对下游造纸工业产品的质量和生产的
经济性起着重要的作用[1]
。造纸化学品不但自身有很高的经济效益,而且能赋予纸张优越的性能,能明显提高纸张质量,提高纸机运行效能,促进开发更
多更有价值的纸张新品种;还能有效地节约宝贵的
造纸资源(包括木材资源、水资源和能源)等,大幅度地降低造纸环境污染;给新闻、教育、文化、印刷、包装、电子、汽车、食品、卷烟以及军工等下游产业带来更加可观的社会效益。造纸化学品产业在我国国民经济中具有重要的地位和作用,已经形成一个崭新的高新技术产业。2001年美国纸和纸板的产量
为8074.7万t ,
造纸用化学品的销售额达61.43亿美元,吨纸消耗化学品631.44元人民币。目前,我国造纸用化学品的销售额大致为500 600亿元人民币,利税100 150亿元人民币,带动下游产业15000亿元人民币,对国民经济的发展具有较大的拉动作用。造纸化学品是造纸行业必不可少的关键技术产品,列入国家当前优先发展的高技术产业化重点领域指南的新材料领域及科技部《科技型中小企业技术创新基金若干重点项目指南》的重点发展
DOI:10.13550/j.jxhg.2013.04.016
造纸化学品种类繁多,按照制浆、造纸生产过程可分为以下几大类:
(1)制浆/脱墨化学品:包括蒸煮助剂、消泡剂、防腐剂、废纸脱墨剂、漂白助剂等。制浆/脱墨化学品是指原生纤维和再生纤维加工过程中使用的化学品,它能缩短制浆的蒸煮时间、提高纤维的得率及质量、减少制浆废水排放。利用废纸脱墨制浆不仅可以减少树木砍伐,保护森林资源,而且废纸脱墨制浆与原生纤维制浆相比,大大地减少了对环境的污染,每利用1t废纸浆相当于节约木材4 5m3、标准煤1.2t、电600kW·h、水100m3。我国目前废纸浆利用量已占造纸纤维原料用量的62%,但在应用水平上与工业发达国家相比还存在一定的差距。
(2)抄纸化学品:是在将纸浆抄造成纸张产品过程中用到的一系列化学品,包括施胶剂(浆内施胶剂、表面施胶剂)、增强剂(干强剂、湿强剂)、助留助滤剂、杀菌防腐剂、消泡剂、柔软剂、分散剂、填料和色料、荧光增白剂和树脂障碍控制剂等。这些化学品可以赋予纸张各种性能且能提高纸张的产品质量和品质。
(3)涂布加工用化学品:包括涂布粘合剂(变性淀粉粘合剂、羧基丁苯胶乳等)、颜料(碳酸钙、高岭土、二氧化硅等)、涂布添加剂(消泡剂、抗水剂、颜料分散剂、印刷适性改进剂、润滑剂、防腐杀菌剂、光亮剂、柔软剂、黏度调节剂等);这些化学品主要用于高档涂布纸和纸板的生产,对提高纸和纸板的品质和附加值有重要作用。
(4)水处理化学品:包括絮凝剂、脱色剂等。水处理化学品包括造纸系统的水处理、冷却水处理、上水处理和造纸污水的处理等。水处理化学品在整个造纸过程中起到保证造纸系统的正常运行、节约用水和减轻环境污染的作用。
另外,根据造纸化学品在造纸工艺过程中所起的作用,又可分为功能性化学品与过程性化学品两大类。功能性化学品主要是用来改善纸张最终产品或生产的中间产品的质量和某些性能,功能性化学品包括(浆内、表面)施胶剂、干增强剂、湿增强剂、染料、填(颜)料、增白剂、柔软剂、阻燃剂、防油剂和防水剂等。这类化学品品种繁多,具有很强的针对性、专用性,能赋予纸张各种优越的特殊性能(如印刷适性、干强度、湿强度、平滑性、抗水性、抗油性和柔软性等),一般添加量仅占纸张质量的2% 3%,但对纸张的品种和质量起着决定性的作用,具有很高的经济效益和社会效益。过程性化学品包括助留助滤剂、消泡剂、腐浆控制/杀菌剂、树脂障碍/沉积物控制剂和纤维分散剂等。过程性化学品主要用来改善生产操作条件和工艺过程,它们的作用是优化生产过程、加快纸机运行速度,提高设备运行效率,能用较差的纤维原料生产出合格的纸张,有的过程性化学品具有大幅度减少对环境污染的作用。
1国际造纸化学品发展历程
1.1国际造纸化学品研究进展
世界造纸化学品工业的发展与造纸工业的发展密切相关。世界造纸工业经历了两个具有历史里程碑式的发展阶段:酸性抄纸阶段和中性抄纸阶段,而这两个里程碑式的发展阶段都与相应的造纸化学品开发与应用密切相关。
1.1.1酸性抄纸阶段
1807年,欧洲的造纸厂制造了最古老的褐色皂化松香胶,以后逐步发展了白色皂化松香胶。在1955年以前,造纸厂长期停留在制造皂化松香胶阶段。皂化松香胶带阴离子性,需要使用硫酸铝作为施胶定着剂定着到带阴电荷的纤维上。由于硫酸铝只有在酸性条件下才呈阳离子性而发挥定着作用,这种松香-硫酸铝酸性抄纸工艺尽管工艺简单,但生产出来的纸张容易发脆、泛黄,不易长久保存。1.1.2中碱性抄纸阶段
20世纪60年代末70年代初,随着具有代表性的中性施胶剂(如美国赫克力士公司发明的烷基烯酮二聚体———AKD、美国氰特公司发明的烯烃基琥珀酸酐———ASA及20世纪70年代赫克力士首先开发成功的乳液型分散松香施胶剂等)的研究开发并成功应用,中、碱性施胶技术逐渐替代传统的酸性抄纸技术。中性施胶剂采用阳离子淀粉和聚丙烯酰胺等为定着剂定着到纤维上,不仅使纸张质量和性能明显提高,而且可以使用廉价且白度较高的碳酸钙作为填料从而大幅度降低造纸生产成本。20世纪80年代开始,世界造纸工业获得了快速发展。这是造纸化学品工业发展是造纸工业发展强大的推动力的表现。
进入中性抄纸阶段以来,造纸化学品工业得到了快速发展。美国20世纪60年代初造纸化学品仅有66个品种,到20世纪80年代已经增加到400多个品种。1987年西欧13个国家中有190家公司向造纸工业提供了6大类76个品种合计4538种牌号的造纸化学品。
1.2国际造纸化学品市场发展态势
全球制浆造纸化学品市场规模的统计数据,多见于国内外一些著名咨询顾问公司的市场研究报告。根据赛利国际(SRI)咨询公司的市场研究报
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第4期姚献平,等:造纸化学品研究与进展告,2008年全球制浆造纸化学品市场消费规模为330亿美元(234亿欧元),2009年全球造纸专用化学品市场市值约150亿美元,预计到2014年的年均增长幅度为2.3%[2-3]。其中,中国市场的年增长幅度为6%,亚洲其余地区年增长4.6%(不包括日本)。中南美洲的增长幅度高于全球平均水平,但低于亚洲;北美市场年增长幅度约1.7%,日本市场年增长幅度2%,西欧市场预计年增长幅度1%左右。
从制浆、造纸原料构成来看(见图1),占原料消费总量50%的是化学与机械浆,回收废纸占原料消费总量的32%,主要用于制浆过程中的通用化学品如氯气、氧气、过氧化氢、钠盐和硫磺酸以及填料和颜料(主要是高岭土和碳酸钙)合计占原料消费总量的15%,其余3%是铝化合物及专用化学品(包括淀粉和合成化学品等)
。
图1制浆造纸原料的组成
Fig.1Raw material composition of pulp and paper
国际造纸化学品公司经过多年的购并重组,纯粹以制浆造纸化学品业务为主的国际性公司几乎不存在了,如发明AKD施胶剂的赫克力士公司被美国精细化学品公司———亚什兰所收购,发明ASA施胶剂的氰特公司早于2000年就将造纸化学品业务分别出售于瑞士精细化学品公司———汽巴精化和德国化学品集团公司———拜尔,而汽巴精化又在2010年被德国著名化学品集团公司———巴斯夫收购,拜尔(朗盛)的造纸化学品业务又在2005年被芬兰著名的制浆造纸化学品公司———凯米拉所收购。因此,目前涉及制浆造纸化学品业务的化学品公司往往也是全球性著名的化学集团,几乎都进入全球化学工业100强的行列,如排全球化学工业100强之首的巴斯夫集团在收购汽巴精化后,其制浆造纸化学品业务规模已处于全球领先地位(见表1)[4-5]。
近年来,世界制浆造纸化学品市场随着全球造纸工业国际化程度的不断深入,竞争加剧,其市场朝着更高集中度方向发展。国际性的造纸化学品公司数量在减少,但规模在扩大。
表1全球领先的制浆造纸化学品公司①
Table1Global leading paper chemicals companies
制浆造纸化学品业务年收入/亿欧元
2009年2010年2011年巴斯夫/汽巴13.2617.1315.70
亚什兰/赫克力士12.52①11.78②10.83②阿克苏诺贝尔(依卡)7.768.5611.16
凯米拉9.069.849.73
艺康/纳尔科 6.84②7.55②8.37②
科莱恩 3.08 3.30 3.10
①数据来自各公司年报;②为亿美元。
在世界制浆造纸化学品市场中,前4家供应商分别占制浆化学品、造纸化学品和涂布化学品市场份额的25%、20%和35%。
在2006年全球40亿美元的造纸专用化学品市场中,最大的4家供应商:赫克力士、纳尔科、凯米拉(包括收购朗盛的5%)和汽巴精化合计占到57%的份额,前7家合计占74%(见图2)
。
图22006年全球造纸专用化学品市场份额Fig.2Global market share of specialty paper chemicals in 2006
2我国造纸化学品研究发展历程
2.1我国造纸工业发展进程
尽管我国是造纸技术的发明国,但近代造纸工业的发展一直落后于发达国家。随着20世纪80年代我国实行改革开放以来,我国的造纸工业进入快速发展阶段。2000年我国纸和纸板总产量首次突破3000万t,位居世界第3位(排在美国、日本之后),但人均表观消费量仅为28.3kg,不到发达国家(如美国人均为332kg)的十分之一;2001年我国纸和纸板总产量首次超过日本,位居世界第2位;2009年我国纸和纸板总产量已达80万t,首次超过美国(7161万t),成为全球最大生产国,是全球最具增长性的重要市场。2011年我国纸和纸板总产量达到9930万t,消费量9752万t,人均表观消费量73kg。2011年世界人均表观消费量平均值为56.8
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·精细化工FINE CHEMICALS第30卷kg,世界人均表观消费量排前5位的国家分别为比利时(317.4kg)、奥地利(260.7kg)、德国(243.2 kg)、美国(230.6kg)、阿联酋(224.8kg)。尽管我国纸和纸板总产量已经位居世界首位,但人均表观消费量尚与位居世界前5位的国家有着很大的距离,我国的造纸工业仍将保持稳定的增长(见表2)。
表22000 2011年我国纸和纸板生产及消费情况
Table2Paper and board production and consumption in China during2000 2011
2000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年2007年2008年2009年2010年2011年生产量/万t3050320037804300495056006500735079808092709930消费量/万t357536834332490654395930660072907935856991739752人均表观消费量/kg282933.23742455055606873
2.2我国造纸化学品工业的发展
尽管我国造纸总产量已经位居世界第一位,已是世界造纸大国,但从产业的整体技术水平、产品品种质量档次、原材料消耗、企业产量规模与产业集中度以及环保治理等方面来看,与发达国家造纸工业相比还有较大的差距,还不是一个造纸强国。要使我国造纸工业从一个大国成为一个强国,离不开造纸化学品工业的支持与发展。20世纪80年代初,我国造纸工业生产过程中使用的化学品多数是自制的简单化学品。我国造纸化学品工业起步于20世纪80年代末,据不完全统计,1987年国内只有20多个科研单位从事造纸化学品的研究开发,50余家工厂生产造纸化学品,且品种单一、质量不高,没有形成系列产品。直到20世纪90年代初,我国造纸化学品仅有约30个品种近200种产品。目前我国造纸化学品总产量已达200多万t,国外生产的主要品种系列,国内几乎都已生产,但质量水平(如产品的稳定性)及高档化学品和特种纸专用化学品等的开发应用尚有较大差距[6-8]。
国家对造纸化学品的发展给予高度重视和支持,将造纸化学品列入优先发展的高技术重点领域。1987年原化工部批准成立“全国造纸化学品信息站”;1990年批准成立“化工部造纸化学品技术开发中心”;1995年国家民政部批准成立“中国造纸化学品工业协会”;2009年国家科技部批准组建“国家造纸化学品工程技术研究中心”。浙江是造纸大省,省高度重视造纸化学品领域的平台建设,1992年批准成立“造纸化学品工程试验基地”;2003年批准成立“浙江省造纸化学品高新技术研发中心”;2009年批准组建“浙江省造纸化学品关键技术开发创新团队”。杭州市化工研究院是国内长期专业从事造纸化学品研究开发的龙头科研单位,上述机构均依托该院。杭州市化工研究院成立于1958年,现有职工311人,专业技术人员113人,曾获国家、部、省、市科技成果奖130多项次,13项国家级重点新产品,30多项国家发明专利,多项科技成果达到了国际先进或领先水平。杭州市化工研究院大力推进成果转化,先后在浙江、吉林、山东、河南、广东等地创建了10多个科技成果产业化基地,造纸化学品成果转化能力已达30万t/a,已累计推广成果转化产品100多万t,业绩突出,多次获国家有关部门的嘉奖。改制前1999年杭州市化工研究院科技成果产业化收入1000多万元,改制以来,成果产业化收入累计40余亿元,实现利税7亿多元,上缴税收约3亿元。
2.3我国造纸化学品研究发展现状
随着造纸工业的快速发展,我国造纸化学品也得到了快速发展。尤其是近年来,我国造纸化学品行业在科技创新上已取得了显著的成绩,逐步形成了自己的特色。如由杭州市化工研究院承担的国家“九五”科技攻关项目,针对我国非木材纤维造纸的国情,开发了非木材纤维专用增强剂、助留助滤剂等系列产品,在提高非木材纤维造纸产品质量、节约木浆、节能降耗等方面取得了明显的效果与效益;并拥有自主知识产权,技术处于国际先进和领先水平,2003年度获“国家科技进步二等奖”。由苏州天马精细化学品股份有限公司开发的AKD中性施胶剂已经完全替代进口,实现国产化;我国造纸用变性淀粉的产量已从20世纪80年代的几万吨规模,目前已发展到百万吨规模。
在推动我国造纸化学品行业人才培养和技术交流方面,国家有关部门批准成立的“化工部造纸化学品技术开发中心”和“中国造纸化学品工业协会”,联合国内其他从事造纸化学品开发研究与应用的相关大专院校、科研院所和企事业单位,有组织、有系统地从全国各地化工与造纸行业吸收并培养出一支从事造纸化学品开发与应用的专业技术力量;每年举办两次以上全国性造纸化学品开发应用技术经验交流会,已连续举办9届国际学术交流会,加强了与国内外的技术、信息交流和合作,推动和促进了国内造纸化学品生产企业的技术进步和产品结构的优化。使我国的造纸化学品工业在短短十几年
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第4期姚献平,等:造纸化学品研究与进展时间里,在总体技术开发与应用水平上已达到国外先进国家20世纪80年代末90年代初的水平。
我国是全球造纸工业最具增长性的区域。世界上最先进的现代化大型纸机纷纷进入我国,并越来越趋向于自动化、大型化和高速化,对我国造纸化学品工业的发展提出了新的更高的要求。
随着造纸工业的快速发展,也给造纸化学品行业的发展带来了新的机遇和挑战。一方面,我国造纸化学品规模只占全球制浆造纸化学品总市值的7.8%,远低于美国的23.3%,也低于日本的12.5%,与我国纸和纸板总产量占全球总产量20.4%的比例极不相称;另一方面,我国造纸专用化学品品质和质量稳定性以及企业的供应规模尚不能完全满足现代大型高速纸机的需求。
2.4国际造纸化学品公司纷纷进入中国市场正是由于我国造纸化学品市场有着巨大的发展空间,几乎所有国际性制浆造纸化学品公司都先后以办事处、合资(或独资)企业形式进入我国市场(见表3)[9]。
表3国际性造纸化学品公司在我国的发展情况Table3Development situation of international paper chemicals companies in China
在中国企业名称成立时间成立技术中心
时间及规模主要产品领域赫克力士上海赫克力士化工公司1995年2007年AKD施胶剂,
阳离子松香乳
液施胶剂等
巴斯夫上海高桥巴斯夫分散体公司1990年2005年投资
2000万美元SB胶乳,CPAM等
凯米拉凯米拉化学品(兖州)有限公司2008年2008年ASA、AKD施
胶剂、水处理
化学品等
阿克苏诺贝尔依卡化学品(苏州)有限公司
依卡化学品(广州)有限公司
1999年施胶剂等
罗盖特罗盖特淀粉(连云港)有限公司2006年变性淀粉等
日本哈利玛杭州杭化哈利玛化工有限公司
(杭州市化工研究院合资企业)1997年PAM增强剂
等
随着这些国际性大公司进入我国市场,一方面,加剧了我国造纸化学品市场的竞争;另一方面,带来了他们先进的管理理念和产品技术,促进了我国造纸化学品工业的发展进而推动了造纸工业的快速发展。2.5国内造纸化学品企业不断发展壮大
国内造纸化学品企业也在市场竞争中日益壮大,全国中科院系统、总参系统、各地省市级研究院所、中石油和中石化系统、各地大中型国有企业以及大量的民营企业都对造纸化学品的发展保持高度关注和兴趣,并从事造纸化学品研究和生产。据不完全统计,全国有造纸化学品企业上千家,集中分布在造纸工业发达的沿海地区,如浙江、山东、江苏、广东以及广西、河南、湖北、湖南、江西、四川和东北三省,其中涌现出了一些具有一定实力、市场品牌知名度和专业特色的造纸化学品企事业单位。
但是,与国际上高度集中化的造纸化学品市场相比较,我国造纸化学品市场尚处于高度分散的状态,企业数量众多,规模相对较小,尚有待于进一步发展和壮大[10]。
2.6我国造纸化学品行业存在的主要问题及建议
我国造纸化学品产业起步较晚,国内生产的几大类造纸化学品主要品种多数已开发成功并投入了批量生产,但在整体水平上与国外存在着明显差距,国内企业开发的造纸化学品由于规模、质量上的原因,尚无法与国际大公司抗衡,国内新投产的一些大型造纸企业(特别是外资纸厂)所使用的不少化学品仍然依赖进口。目前行业发展中遇到的主要问题突出表现在以下几个方面。
2.6.1存在的主要问题
2.6.1.1创新能力薄弱,品种针对性差、数量少,技术低水平的重复多
从产品品种上看,虽然许多品种国内均已生产,但由于产品的针对性差,不仅了其应用范围,而且产品生产规模较小;从产品自身质量上看,不少产品仅仅解决了一个“有”和“无”的问题,在质量上仍与国外产品有一定差距。尤其是,随着造纸行业的技术进步、大型高速纸机的应用,对造纸化学品的质量和稳定性提出了更高的要求[11]。
2.6.1.2企业生产规模偏小,与国际大企业相比,技术上存在明显差距,支撑全行业的大
型骨干企业尚在形成
从生产规模来看,全球造纸化学品行业在国际上已经形成了一批具有很强竞争实力的大企业,许多世界500强的国际性公司都把造纸用化学品作为公司的主要业务领域,其产品研发与销售都在全球范围内进行;但我国的造纸化学品生产企业生产规模偏小,技术创新能力不足,缺乏与国际大企业竞争的能力,支撑全行业的大型骨干企业尚在形成[12]。2.6.1.3产品的应用技术研究还处于初级阶段工业发达国家的造纸化学品制造商非常重视应用技术研究,企业拥有自己的产品应用专家和实验室;一些大型骨干企业还有小型造纸机、涂布机等专用应用实验设备。国外十分重视产品的应用技术研究,并形成专利技术,国际性造纸化学品公司往往能够给纸厂提供整条生产线所需的化学品与应用技术的全套解决方案。国内一般企业均无专业的应用研究人员和测试设备,应用技术一般只停留在单个化学品的简单应用,达不到多种化学品综合应用、协同应用效果[13]。
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804
·精细化工FINE CHEMICALS第30卷2.6.1.4促进造纸工业转型升级、节能减排所需的一些新品种尚待进一步开发
随着国家对环保要求的提高,面向21世纪环境、能源、资源3大主题,造纸工业也同时面临木材资源、水资源、能源的短缺,对造纸工业提出了一系列转型升级、节能减排的新课题,我国造纸化学品行业急需组织力量迅速开发相应的一些新型造纸化学品和应用技术以应对新时期造纸工业的新变化。2.6.2主要建议
2.6.2.1加快造纸化学品工程化关键、共性技术的开发
如造纸用变性淀粉清洁制造工艺技术的开发。淀粉的分子结构与纤维相近,亲合性能好,效果明显,且来自天然资源。发达国家造纸工业变性淀粉的用量平均约占纸和纸板产量的2%,有的纸种甚至高达6% 8%,主要用于湿部添加、层间喷雾、表面施胶和涂布黏合。据报道,美国造纸工业年用各种变性淀粉130多万t,日本达50多万t,全球造纸工业变性淀粉总用量达500万t以上。2011年我国造纸产量已达9930万t,以添加量2%计,市场潜力可达200万t。传统的变性淀粉生产工艺有干法、湿法等,规模在年产数百吨至数千吨之间,规模小、自动化程度低,产品质量不稳定;传统的变性淀粉生产以湿法工艺为主,设施落后、环保问题突出。因此,采用连续化、自动化清洁生产工艺技术是造纸用变性淀粉工程化关键、共性技术。2008年杭州纸友科技有限公司承担了国家重大产业技术开发专项———变性淀粉连续流态化关键技术开发项目已通过验收,整体技术达国际先进水平,关键技术达国际领先水平,目前正在迅速推广,有望形成大规模的工业化生产[14-15]。
又如AKD施胶剂是重要的湿部化学品,其作用是使纸和纸板获得抗水性能,多数用于书写、印刷、包装和建筑用纸和纸板生产。传统的AKD生产技术存在反应效率低、环境污染大等问题,因此,采用无溶剂法生产技术和连续化清洁生产工艺将是AKD施胶剂生产技术今后发展的方向,苏州天马精细化学品股份有限公司已经在国内首先成功开发无溶剂连续化生产AKD新工艺,有望形成大规模的工业化生产。
2.6.2.2加快非木材纤维和废纸再生制浆专用化学品的开发
由于世界范围内造纸原生纤维原料的日趋紧张及环保意识的日益增强,废纸已成为造纸纤维原料的重要来源,我国回收废纸再生制浆增长的比例尤为明显。2000年我国废纸浆消费量为1140万t,2011年我国废纸浆消费量已达5660万t,占全国纸浆消耗总量的62%,一些沿海地区省份(如浙江省)的废纸浆消费量已占纸浆消耗总量的70%以上;另外,合理利用非木材纤维也是我国造纸行业的发展战略,因此,有必要加强非木材纤维和废纸纤维制浆专用化学品及关键、共性技术的开发和应用。2.6.2.3加快造纸废水综合治理专用关键化学品与应用技术研究
我国造纸工业不仅生产用水量大,而且大量的生产废水没有很好地回收利用和有效治理。据国家环保部统计,2010年我国制浆造纸及纸制品产业用水总量为123.39亿t,废水排放量为39.37亿t,占全国工业废水总排放量的18.58%,排放废水中COD排放量为95.2万t,占全国工业COD总排放量的26.04%,废水环保治理压力巨大。
造纸废水治理要通过采用化学与生物、有机与无机、合成与复配等技术的集成创新、源头治理与末端治理的相互结合方式达到综合治理。在源头治理方面要重点开发新型高效助留助滤剂,与纤维结合力高的层间增强剂和表面施胶剂及应用技术,尽可能将细小纤维和填料以及化学品本身等保留在纸上,减少造纸废水负荷,同时提高纸张的质量;在末端治理方面,要开发高效废水处理化学品及其应用技术和装备,努力使造纸行业吨纸的用水量、排水量降到国际先进水平。
2.6.2.4加快造纸化学品产品结构优化与技术升级随着造纸工艺技术水平的提高、装备的升级以及对环境保护要求的不断提高,必然对当前正在使用的化学品在技术和质量上提出更高的要求。造纸化学品行业应加快结构优化与技术升级,如:新型环保型纸张表面施胶剂的开发;高档纸专用新型环保型涂布胶粘剂、高效废纸脱墨剂、高效造纸废水处理剂、高白度纸用荧光增白剂、新型造纸消泡剂和杀菌剂以及特种纸专用化学品等都急需加快开发与促进产业化。
2.6.2.5加快一些重要造纸化学品向规模化、专用化、系列化方向发展
我国造纸行业已进入快速发展时期,并将继续保持高速稳定的发展。但是我国造纸化学品行业目前尚处于发展初期,产量低、质量不稳定、品种少和专用性、针对性差等问题普遍存在。为此,造纸化学品行业,尤其是变性淀粉、聚丙烯酰胺、施胶剂、涂布粘合剂等一些重要产品的研发与生产企业要加快技术改造与提升,针对大型高速纸机对化学品在规模、质量和稳定性等方面的要求找到对策,使造纸化学品企业加速向大型化、产品专用化、系列化方向发
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第4期姚献平,等:造纸化学品研究与进展
展,以满足现代大型造纸企业的市场需求。
3我国造纸化学品工业的发展方向与展望
在今后一个时期,我国造纸工业的发展将继续保持平稳增长的态势,节约资源、环境友好是造纸工业可持续性发展的方向,进一步优化产业结构,提升产业整体实力和竞争力是我国造纸工业的首要任务。
国民经济的快速发展,带动了造纸工业的超速发展,也给造纸化学品行业带来了巨大的机遇和挑战。造纸化学品行业发展呈现以下趋势和特点[16]。
3.1我国造纸化学品行业将快速增长
我国造纸化学品行业在未来的5 10年将是大发展时期。造纸企业生产的规模化、现代大型高速纸机的应用、现代经济带来的纸张高档化、品种多样化以及现代印刷技术的飞速发展,给造纸化学品行业带来了巨大的发展空间和机遇。针对我国造纸工业国情,我国造纸化学品行业有望取得一批具有自主知识产权的新产品、新工艺、新技术,在一些重要品种上,无论是产品质量和生产规模要求方面将达到或接近国际先进水平。通过市场调节和行业宏观,建立符合中国国情的造纸化学品工业体系,并向规模化、集约化、高科技化转变,促进产业结构升级,使我国造纸化学品行业整体水平上有一个较大的飞跃[17]。
随着国民经济发展的需要,我国造纸工业将继续保持平稳增长,企业规模不断壮大,2002年年产量超过100万t的造纸企业只有2家〔分别为金东纸业(江苏)股份有限公司111万t,山东晨鸣纸业集团有限公司104万t〕,2011年年产量超过100万t的造纸企业已经达到11家(见表4)。10年内产量超过百万吨级的企业数量增至5倍。
表42011年我国纸和纸板产量超过100万t企业Table4China companies producing more than one million tonnes of paper and board in2011
公司名称产量/万t 玖龙纸业(控股)有限公司760
山东晨鸣纸业集团有限公司361
理文造纸有限公司354
华泰集团有限公司255
山东太阳纸业有限公司242
金东纸业(江苏)股份有限公司220
中国纸业投资总公司210
宁波中华纸业有限公司153
中冶纸业集团有限公司131
山东博汇纸业股份有限公司116
荣成纸业(中国)控股有限公司116
此外,“十一五”末期到“十二五”初期,造纸工业有一批重点项目陆续投产:湛江晨鸣纸业有限公司的年产70万t商品浆和45万t高档文化纸项目;APP金桂纸业有限公司的年产30万t浆和60万t 纸的林浆纸一体化项目;浙江荣成纸业有限公司的年产30万t高档箱板纸和40万t高强瓦楞纸项目;山东世纪阳光纸业有限公司的年产50万t涂布白面牛卡纸项目;中冶银河纸业有限公司的年产20万t文化纸和年产30万t轻型纸项目;泰格林纸集团怀化纸业的年产40万t林纸一体化项目;山东太阳纸业集团的年产35万t涂布文化纸项目等[18]。
造纸企业规模的不断扩大,现代化装备水平的不断提升,大型重点项目的建成投产都将给我国造纸化学品工业发展带来巨大的增长空间。
3.2产业规模、结构和布局进一步优化,形成一批
支撑全行业的大型骨干企业
造纸化学品在我国已形成一个新兴产业,随着我国改革开放,全球一些知名度很高的公司都到中国从事造纸化学品的业务。这些大公司凭借先进的技术和雄厚的资金实力及全球化运作的经验和优势,大举进入国内造纸化学品市场,特别是近几年来,国际性造纸化学品公司加大了在中国的投资力度与规模,来自国际的竞争进一步加剧。在这种情况下,国内造纸化学品企业将进一步重视产业资本优化,开展企业间的联合、重组、兼并,调整产业结构和布局,提升企业产业规模和实力,提高国际竞争力,从而形成一批支撑全行业的大型骨干企业[19]。
3.3加强技术创新能力建设,发展具有自主知识产
权的新产品、新工艺、新技术
资源、环境、能源是造纸工业目前面临的最主要的3大课题,如:出于对森林资源的保护,国内纤维原料供需矛盾突出的问题,废纸回收再生纤维使用量正在逐年增加;为保护环境、减少废水排放而采取的白水封闭循环工艺;为满足国民经济发展的需要,优化产业结构而提高纸的品质或研究新的品种;为提高生产效率而采取的纸机大型化、高速化等都给相关造纸化学品的开发和应用提出了新的更高的要求,各种造纸化学品的新产品、新技术、新工艺和配套的应用技术正不断涌现。造纸化学品已经列入经国家发展改革委、科学技术部、工业和信息化部、商务部和知识产权局联合发布的《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南(2011年度)》新材料领域[20]。
按照国际惯例,一些大型纸厂并不承担造纸化学品的应用技术问题,随之而来的是需要造纸化学品企业按照国际惯例在提供一流产品的同时也需要
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·精细化工FINE CHEMICALS第30卷提供完善的现场应用技术与配套的服务。这些配套的应用技术工作完全需要造纸化学品厂家通过售后技术服务来解决;同时,多种化学品的综合协同应用技术研究开发与配套的服务将是造纸化学品技术发展的重中之重。
我国造纸化学品行业一定要坚持科技创新与产业振兴相结合的原则,充分发挥科技引领和支撑作用,加快转变增长方式,促进产业结构升级,提高中、高档产品比重,促进产品升级换代,向规模化、专用化、系列化方向发展。
综上所述,我国造纸化学品行业是一个起步较晚,市场需求迫切,发展潜力巨大,技术密集,成长快速的朝阳行业。
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第4期姚献平,等:造纸化学品研究与进展
