概述
陝西科技大學輕工與能源學院(原輕化工系)於1958年成立,同年,該系製漿造紙專業首批招收了四年制本科和二年制專科學生。1981年學院首次在製漿造紙專業和輕工機械系招收碩士研究生。同年,製漿造紙專業首先獲得碩士學位授予權。1996年開始籌辦精細化工專業,同年,精細化工專業招收四年制本科生,該系更名為輕化工系。1997年精細化工專業併入學院的化學工程系。1999年,在工業企業設備管理專業的基礎上成立過程裝備與控制工程專業,並於同開始招收四年制本科生。2001年原輕化工系更名為造紙工程學院,同年成立印刷工程專業並招收四年制本科生。2012年更名為輕工與能源學院。目前是全球漿紙、生物質材料與能源工程領域規模最大的人才培養基地。設有輕化工程(漿紙方向)、過程裝備與控制工程、印刷工程、熱能與動力工程專業。校內首批獲博士、碩士學位授予權、輕工技術與工程博士後流動站、國家重點學科培育學科。
五十多年來,特別是近十年來,該院多次承擔國家科技攻關項目,取得了多項重大科技成果,學術水平高,成果經濟效益好,在教學上注重能力的培訓,畢業生具有思想作風樸實,基礎理論厚實,工程訓練紮實的特點,分布於國民經濟各重要部門,從事行政管理、科學研究、工程設計、技術開發與專業生產等各項技術工作,深受社會歡迎和好評。畢業生中攻讀博士、博士後的校友遍及美國、加拿大、瑞典、芬蘭、德國、英國、日本等國家。教師隊伍結構合理,素質高,已形成創新、務實的學術梯隊。近年來在師資培訓、人才交流、國際合作和實驗室建設等方面有規劃、有組織地做了大量工作,取得了很大成就,在國內外有較高的知名度和影響力。
面向全國招收本科、碩士、博士及博士後,已為國家輸送了近萬名專業和管理人才,畢業生秉承“三實”作風,一直供不應求。校友遍及美、加、德、英、澳、瑞典、芬蘭等國家,成就非凡,如國家科技進步一等獎獲得者、加拿大國家工程院院士、中國輕工集團董事長等。
國際交流發展迅猛:成功舉辦2011 International Mechanical Pulping Conference,是該會議首次在亞洲舉辦。與美國紐約州立大學、芬蘭saimaa大學等開展3+1、2+2等雙學位培養合作。
學院領導
總支書記 藺小林院長 李志健
正處級調研員 付增祥
副院長 張安龍
副院長 徐永建
院長助理 李 曉
專業培養
輕化工程(製漿造紙工程方向)
培養目標:培養基礎紮實、知識面寬、能力強、素質高、具有現代科學基礎知識,熟練掌握製漿造紙工程基本原理及其工程管理的高級工程技術人才和管理人才。具有較高英語水平並能熟練使用計算機,能適應從事工程生產、工程技術研究、工程開發設計及工程管理的工作,並對其他輕化工程相近專業方向和化學工程的基本內容、主要原理及相關工程技術有初步了解與掌握。畢業後能在企業從事工藝設計、生產過程控制、設備安裝和管理工作,在科研單位、高等院校從事理論研究、套用開發性研究及教學科研研究,也為碩士生、博士生的培養輸送優秀的可造之才。培養要求:學生除完成規定的基礎理論課外,主要學習植物纖維化學、製漿原理與工程、造紙原理與工程、製漿造紙機械與設備等專業課學習外,還需完成規定的人文課、經濟管理課程的學習,並參加軍訓、社會實踐、創新教育等實踐活動,以提高自主創新能力,達到全面發展、健康成長的目的。
畢業生應獲得以下方面的知識和技能:
1、具有較紮實的自然科學基礎、較好的人文、藝術和社會科學基礎,並有較好的外語水平;
2、按照培養目標及相應合理的知識結構,系統掌握本專業所必須的基礎理論和專業理論知識;
3、具有從事技術管理、技術開發、生產管理、新產品開發及相關工程技術管理的知識和技能;
4、具有本專業所必須的工藝設計、工廠設計、實驗技術、計算機套用及專業領域科學研究的基本能力;
5、具有較好的科學研究、科技開發及組織管理能力,具有較強的自學能力和創新意識;
6、有較寬的知識面,對化工類專業的主要基本知識有一定的了解和掌握。
主幹學科:化學工程。
依託學科:輕化工程。
主要課程:物理化學、化工原理、有機化學、植物纖維化學、製漿原理與工程、造紙原理與工程、製漿造紙機械與設備、製漿造紙實驗、製漿造紙工程設計等。
主要實踐性教學環節:包括軍訓、金工實習、認識實習、生產實習、計算機能力訓練、創新教育、社會實踐、課程設計、畢業實習、畢業設計等。
主要專業實驗:製漿造紙分析與檢測。
修業年限、學位:四年,工學學士。
過程裝備與控制工程
培養目標:本專業培養具備輕化工過程(尤其製漿造紙過程)裝備設計、製造、維護與自動控制等方面的知識和能力,能在各類製漿造紙企業、科研單位從事本專業技術、管理和開發工作的套用型高級人才。培養要求:本專業是研究輕化工過程(製漿造紙)裝備及控制的新型專業。要求學生通過基礎理論的學習,掌握輕化工過程、機械及控制學科的相關知識,培養能有效適應工業生產過程裝備及控制的專門人才。
畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力:
1.掌握輕化工過程(製漿造紙)裝備與控制工程等學科的基本理論、基本知識;
2.掌握輕化工(製漿造紙)裝備的設計與控制技術;
3.具有對新裝備、新技術進行開發研究與創新設計,以及對輕化工裝置項目進行成本評估與投資決策的初步能力;
4.了解輕化工裝備與控制工程的理論前沿,了解新裝備、新技術、新工藝的發展動態,掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法,具有一定的科學研究和實際工作能力和一定的外語水平;
5.具有創新意識和獨立獲取知識的能力。
主幹學科:機械工程、製漿造紙工程、控制工程。
主要課程:高等數學、工程力學、電子技術、自動控制理論、機械設計及原理、過程裝備管理與監測、製漿造紙裝備安裝與維修、自動化儀表、過程裝備製造基礎、製漿造紙過程控制與DCS、製漿造紙工藝學、製漿造紙裝備傳動控制、製漿造紙設備與機械、製漿造紙設備管理與維護等。
主要實踐性教學環節:包括軍訓、金工、電工、電子實習、生產實習、計算機能力訓練、社會實踐、課程設計、過程裝備綜合設計實訓、全集成自動化綜合實訓、畢業實習、畢業設計(論文)等。
主要專業實驗:化工過程原理實驗、裝備工程綜合實驗、製漿造紙過程控制綜合實驗、電機傳動及計算機仿真綜合實驗等。
修業年限、學位:四年,工學學士。
主要科研方向
造紙工程學院製漿造紙工程學科經過近60年科學研究的發展和積澱,通過學科、專業間的交叉互補與凝練,已經形成了製漿造紙機理,造紙化學品與濕部化學,低污染製漿及環境保護,製漿造紙過程控制及新型裝備和紙張印刷相關研究等五個特色鮮明的研究方向。1.製漿造紙機理
原料結構、產品質量及廢水污染是我國製漿造紙工業發展過程中面臨的三大問題。我國製漿造紙用針葉木資源極其匱乏,西部地區尤其嚴重。西部地區地廣人稀,乾旱少雨,但氣候狀況適合於楊木的生長,非常適合大面積種植速生楊,非木材原料特別是麥草、蘆葦、荻、龍鬚草等資源也非常豐富。本研究方向結合我國製漿造紙工業的原料現狀,以非木材和速生木材為主要原料,以製漿機理研究為重點,以新型特種紙、加工紙、功能紙為特色,研究製漿造紙新技術及其相關機理,為新技術、新工藝、新設備的實際套用提供理論依據和技術指導,以促進我國非木材及速生材製漿造紙工藝技術的進步與發展。50年來本研究方向重點研究了非木材原料,特別是麥草、蘆葦、荻、龍鬚草等草類原料纖維生物結構和化學組成特徵及其製漿造紙機理;揭示了草類原料不同於針葉木的製漿特性,確立了草類鹼法製漿的“低溫快速蒸煮”理論;通過草類原料不同方法製漿機理差異的研究,在我國最早提出了草類原料最適宜的製漿方法,為更好的利用非木材原料,降低能耗和提高紙漿質量提供了理論依據。
近年來,本研究方向為配合西部地區“山川秀美”工程的順利實施,提高農民植樹造林的積極性和經濟收入,進行了速生楊製漿造紙機理和性能的研究,重點研究了化學製漿和APMP製漿機理,已經取得了階段性成果,為我國西部地區林業的良性可持續發展提供了思路。
目前我國紙和紙板產量僅次於美國,但種類和質量尤其是特種紙、加工紙與國外有很大的距離。我國造紙發展極不平衡,西部地區造紙企業普遍規模較小、裝備較落後、產品檔次較低、經濟效益較差、污染較嚴重。這些企業要發展、要生存,必需從實際出發,因地制宜,進行產品結構調整,節能降耗,治理污染。以市場為導向,開發市場需求的特種產品,提高產品質量,增加以各類加工紙、特種紙、功能紙為代表的高附加值產品,提高企業經濟效益,是適合中小型造紙企業發展的道路。特種紙需求量小,但技術含量高。如何提高特種紙和加工紙的質量,開發社會需求的新型特種紙和加工紙產品,提高產品的市場競爭力,使這些中小型企業在造紙工業發展的大潮中得以生存與發展,是造紙工作者面臨的需要迫切解決的問題。因此新型特種紙和加工紙也是本研究方向的重要研究領域,並已經取得了較多的成果,先後研製成功了電器用覆銅箔層壓板原紙、新型高檔蘋果套袋紙等20幾種特種紙,均已轉化為生產力。其中由博士生導師張美雲教授主持研究的新型高檔育果袋紙生產技術在陝西及周邊省份獲得推廣套用,產生了良好的經濟效益和社會效益。這些科研成果的推廣,為國家和地方造紙工業的發展和經濟效益的提高做出了突出貢獻。
2.造紙化學品與濕部化學
紙的生產過程中需要加入多種化學品,除填料外,造紙化學品的添加量一般為紙張總量的0.1%~2%,但是卻可以顯著改善紙張性能,提高纖維的抄造性能和紙機的運行性能,同時還可減輕環境污染。中國是造紙大國,也是世界上使用非木材纖維紙漿比例最高的國家之一,2004年為29%。高比例的非木材纖維紙漿的使用使得紙漿中短纖維含量較高,不僅影響紙張質量,而且增加抄造難度。因此對化學品有更大的依賴性,例如草漿中助留劑的使用將大大減少短纖維和填料的流失;中性施膠劑的套用使得中性造紙成為現實,這對提高紙的強度和降低生產成本具有特殊的意義。 隨著社會進步和人類生活水平的提高,紙張和紙品的需求量加大,套用範圍日益廣闊,對紙的質量要求更加嚴格,同時也都對造紙化學品提出了更高的要求。
造紙過程是一個複雜的過程,紙料中各組份之間存在相互作用和相互影響,會進一步影響到紙機的操作性能和產品的最終性能。各造紙企業為了將紙機保持在適宜的抄造化學條件內,以減少生產過程變化,需要加強濕部化學控制,改善紙機運行性能,提高紙機清潔度。以高速化和智慧型化為標誌的現代造紙技術,可以提高紙頁的施膠度、強度,減小紙頁的兩面差,減小定量和灰分的波動,改善紙頁的勻度和外觀的均一性,但要求建立相適應的造紙濕部化學體系。濕部化學的基本研究內容包括對造紙工業需要的多種多樣的造紙濕部添加劑進行基礎理論和套用機理研究,確定出最佳的使用工藝,確保造紙濕部化學的平衡,以取得最佳的使用效果,從而提高紙機的運行性和紙的質量,增加企業的經濟效益。
本研究方向在製漿造紙化學品對纖維原料的蒸煮機理、洗滌機理、漂白機理、廢紙脫墨機理、紙張物理強度的增強機理、紙張結合機理和中性施膠機理等方面進行了系統的理論研究,對造紙化學品的研發提供了理論指導,避免了無為的浪費。在化學品的濕部套用研究方面,主要致力於研究化學品的助留機理,結合目前技術水平的發展,補充、完善和發展各種助留體系理論,首次將灰色系統理論引入濕部化學因素最佳化中,取得了理想的效果。
本研究方向還致力於加工紙和特種紙用化學品的研究和套用,重點開發特種紙表面塗布助劑及塗料製備。目前正在研究無碳複寫紙微粒膠囊和彩色噴墨列印紙的顯色機理和塗料配方,將替代國外產品,現已成功研發出了具有自主智慧財產權的果袋紙專用抗水劑、聚合纖維粘結劑等。
本研究方向從八十年代開始,主要致力於造紙化學品的改性研究及套用機理研究。先後自行研究與製備了不同電荷、不同分子量、不同取代度的變性澱粉、聚丙烯醯胺、殼聚糖等系列造紙用高效增乾強劑、助留劑、助濾劑;重點是中性施膠劑、具有助濾助留和增強效果的功能性添加劑、脫墨劑、柔軟劑和塗飾劑等,已有多項成熟成果,其中陽離子澱粉、羥丙基季胺鹽、聚丙烯醯接枝澱粉等成果已在全國多家造紙企業推廣套用,取得很好的社會效益和經濟效益。近年來承擔國家項目3項、省部級項目8項、企業合作項目10餘項,有多項成果獲得省部級獎。其中國家“九五”攻關項目“ 造紙用高效中性施膠劑、增乾強劑、助留劑、助濾劑的研究開發及套用”取得了良好的預期成果,受到造紙企業的關注。在研究過程中,本研究方向科研人員把理論與生產實踐相結合,編寫並出版了多部有關造紙化學品和造紙濕部化學方面的著作,這些著作已被許多科研工作者和生產廠家作為指導科研或生產用書,在國內外造紙界形成一定的影響。
3.低污染製漿及環境保護
造紙業是在我國加工製造業能力普遍過剩的情況下,為數不多且需求不斷增長的行業之一,其發展是具有很大潛力的,但必須防治污染、保護環境,實施可持續發展戰略,走循環經濟的道路,最大限度的利用資源,廢物最小化,無害化。我國造紙工業的原料結構、企業規模和技術裝備水平的現狀,使我國造紙工業廢水污染狀況仍然不容樂觀。造紙工業廢水排放占全國工業廢水排放量的15%,COD排放占排放總量的40%,中小造紙廠造成的污染更是嚴重。其中蒸煮廢液和漂白廢水是我國造紙工業主要的污染源。結合我國造紙工業的實際,開展低污染製漿及環境保護的研究,是發展我國造紙工業的關鍵之一。
規模較大的造紙廠必須實施清潔生產才能從根本上解決污染問題。清潔生產是從源頭削減污染,通過選擇原料、最佳化工藝、加強科學管理,使生產過程的資源利用率儘可能提高,使污染排放量儘可能減少。清潔生產不僅能獲得環境效益,還能獲得經濟效益,它被國外實踐證明是一條行之有效的途徑。在我國,清潔生產已經列入了政府優先支持的重點研究方向之一。
本研究方向著重於低污染蒸煮與漂白機理和新技術的研究及製漿造紙廢水處理的研究,特別是自催化乙醇法製漿機理、全無氯(TCF)和無元素氯(ECF)漂白機理的研究,為減輕和消除我國蒸煮和漂白廢水的污染、最佳化生產工藝提供基礎理論依據。研究的重點是氧脫木素技術,過氧化氫、臭氧、甲咪亞磺酸等低污染漂白化學品的漂白機理、工藝和技術。
生物技術在製漿造紙廢水處理方面的研究和套用是目前的熱點之一,本研究方向著重研究了高濃度有機廢水的厭氧生物處理原理和工藝,第三代內循環厭氧反應器技術,膜生物反應器(MBR)技術,高效緊湊型好氧生物反應器(HCR)技術,廢水超臨界氧化技術,這些技術對小規模造紙企業的黑液、中段廢水的處理非常有效。本研究方向在國內對內循環厭氧反應器的結構原理、反應機理、設備開發,及其對製漿造紙高濃度有機廢水的處理機理和工藝的研究起步較早,取得了一定的成果和突破,加速了我國自行設計和製造內循環厭氧反應器的進程,並為其用於製漿造紙企業的廢水處理奠定了基礎。本研究方向研究成功的適合於中小型以草類原料為主的製漿造紙企業的蒸煮黑液、中段廢水和白水處理的工藝技術已在國內很多造紙企業獲得推廣和套用,取得了很好的經濟效益、環境效益和社會效益。
4.製漿造紙過程控制及新型裝備
造紙裝備及其自動化技術是構成現代化造紙企業的主要元素,是提高造紙企業效益的主要源泉之一,世界各造紙大國都十分重視造紙裝備及其自動化的發展。製漿造紙過程控制及新型裝備研究一直是我院的一個特色研究方向,在國內外有廣泛的影響。
在國家級有突出貢獻專家、博士研究生導師王孟效教授的帶領下,20多年來,本研究方向取得了豐碩的成果,並日益發展壯大。在製漿造紙測控領域裡完成了多項國內領先的科研成果。先後研製開發了10餘項產品和專利技術。王孟效教授主持並完成了國家“九五”科技攻關項目“桉木化機漿配抄優質印刷紙洗選漂過程最佳化控制系統的研製”和“桉木化機漿配抄優質印刷紙抄紙過程最佳化控制系統的研製”的研究,並獲得陝西省科學技術三等獎。本研究方向在造紙過程與裝備自動化方面在國內具有顯著特色和明顯優勢。
隨著紙機車速的不斷提升,單機產量的迅速增大,消費者對紙產品質量要求的日益嚴格,離開自動化,造紙生產無法進行。20年來,我校投入了大量的人力、物力和財力致力於漿紙過程全集成自動化方面的研究和成果推廣工作,先後承擔國家自然科學基金、國際科技合作項目等國家級項目7項,國家外專局項目、陝西省重大科技專項等省部級項目6項,陝西省教育廳專項、西安市科技支撐計畫等廳局級項目10項,企業委託橫向項目500多項,7項科研成果通過省部級以上鑑定,獲得各級科學技術獎勵14個,在流漿箱控制、鹼回收過程控制、板紙機定量水分控制系統等方面取得的科研成果達到國內領先水平。目前,凝練出如下研究方向:
1)APMP製漿過程控制和集成最佳化;
2)PRC-DDS蒸煮過程控制和集成最佳化;
3)氣墊式和水力式流漿箱控制系統;
4)基於可調熱泵的蒸汽冷凝水熱力控制系統;
5)板紙機定量水分控制系統(BQCS);
6)基於現場匯流排的鹼回收過程控制和集成最佳化;
7)廢水生化處理過程控制和集成最佳化;
8)高速紙機傳動控制;
9)基於PCS/MES/ERP三層體系結構的計算機集成過程系統CIPS;
10)造紙工業能源信息化系統。
5. 紙張印刷相關研究
1)紙基材料印刷適性研究:深層次研究分析材料的結構、成分、性質、探索印刷材料與印刷質量關係,進一步研發綠色、高效的新型包裝印刷材料;研究印刷顏色複製過程中的相關機理以及色彩管理等內容,以真正實現印刷的“所見即所得”。
2)造紙印刷化學品:研究水基及新型的防偽油墨生產新技術及其相關機理,為水基油墨和新型防偽的開發提供理論依據和技術指導,以促進我國水基型油墨和新型防偽生產工藝技術的進步與發展。真正實現綠色環保印刷,滿足市場對不同環保油墨的需求。
3)印刷圖文信息數位化技術:結合目前印刷技術數位化發展的趨勢,針對顏色理論、色彩管理及圖像質量控制等關鍵技術進行深入研究,建立適應不同生產環境的理論模型及各項技術參數指標,為實現個性化印刷奠定基礎。
4)印刷設備與工藝:主要研究印刷設備、裝訂設備基本結構原理、工作性能、技術規範和發展趨勢,研究印刷設備的自動化控制原理與系統;結合新型印刷材料等印刷要素,探索出最最佳化的生產工藝。印刷工藝方面:是對現有印刷工藝過程中的污染問題深入,研究印刷品質量標準化實施;研究國內外新型印刷工藝,對新工藝中的參數進行測試研究,為國內市場推廣使用新型印刷工藝技術提供有力的數據支持。