合成纤维具有优异的物理化学性能

1、合成纤维SFC2007No.12何正锋（上海联吉合纤有限公司，上海201419）世界聚酯纤维自60年代开发成功以来，大型化生产始终独占鳌头。由于聚酯纤维具有优异的物理化学性能，至今仍是最受欢迎、发展最快、产量最大的合成纤维品种。但是在最近几年，由于中国大陆大批聚酯生产线肓目上马，使大部分聚酯生产商处于亏损状态，在2005年，更恶化为全行业亏损。在此背景下，我公司提出了“目标产品转移”的战略方针，并在广大技术人员的努力下，在未增加设备的情况下，于2004年11月成功地在240td的半消光聚酯生产线上生产出优质的全消光切片，创国内大线生产全消光切片的先河。在此基础上，于2005年9月在500td的

2、半消光生产线上成功开发了全消光切片，使我公司成为国内最大的全消光切片供应商。至今我公司已生产销售全消光切片超过120kt，占国内50的市场份额，取得了巨大的经济效益。据了解，国内同行业一惠州发电机环保消音 东莞发电机降噪工程 深圳发电机隔音工程 般多用小装置生产全消光切片，最大的生产线为30kta的连续线。所以从全消光生产工艺及产品质量来讲，我公司的全消光生产在国内同行中处于领先地位。1工艺简介1.1主要原辅料精对苯二甲酸（PTA），主要供应商：扬子、日本三井物产、韩国三星、KPC、韩国泰光。纤维级乙二醇（EG），主要供应商有：扬子、日本三井石化、加拿大UCC等。乙二醇锑，催化剂，主要供应商：

3、大连巨星。二氧化钛（TiO2），消光剂，主要供应商：德国萨哈利本、河北惠尔信、上海千泰。1.2工艺流程（见）主要原辅料PTA、EG及催化剂定量送入浆料配制罐（1101），充分混合后由螺杆喂料泵送入酯化釜（1201），在一定条件下进行酯化反应。酯化率达到规定值后转入酯化釜（1202），在此酯化率进一步提高，并加入消光剂充分混合。然后，凭借压差经预缩聚（1203）进入预缩聚（1204），在真空状态下进行预缩反应。在预缩反应进行到一定程度后，物料由输送泵送入终缩聚釜（1205），在高真空下完成最终缩聚反应。物料黏度达到要求指标时，出料、过滤、铸带、切粒，部分熔体供短丝直纺。酯化、预缩产生的副产物（水

4、和乙二醇）经工艺塔（1401）精馏后，EG回用，水经污水处理站处理后排放，终缩聚的副产物EG直接回用。2生产过程中攻克的几个难关作为聚酯生产过程中的一种重要助剂，TiO2具摘要：介绍了在大型半消光聚酯生产线上开发全消光切片的过程，通过对二氧化钛配制系统、熔体过滤器、切粒系统、工艺塔的生产工艺及设备的调整，使半消光切片生产线满足全消光生产的要求，并持续稳定地生产出合格的全消光切片。生产技术合成纤维SFC2007No.12图1工艺流程简图图2TiO2配制系统工艺流程生产技术TechniquesofManufacture有耐热无毒、折射率高、消色率强、遮盖率大、白度好、分散性好等优点。它可以在用量很

5、少的情况下（0.3）即赋予纤维很高的光散射能力，并且纤维中TiO2含量不同可以使织物具有不同的风格。全消光切片正是利用TiO2的此种特性，通过加大TiO2加入量对聚酯进行物理改性，使全消光纤维具备了光泽柔和、深染性好、织物悬垂性高、遮蔽性能强等特点，以满足人们对高档服装的追求。在全消光切片生产前，我们对全消光和半消光切片生产进行了全面的分析，认为两种切片的主要差别在于消光剂的含量不同，半消光切片TiO2的质量百分含量为（0.300.05），而全消光切片TiO2含量达到（2.500.05），为半消光的8倍多。根据车间十几年的半消光切片生产经验分析，我们认为最关键的瓶颈是TiO2配制系统、熔体过滤

6、器和切粒系统，其次是工艺塔。下面就这些问题的解决，一一加以简述，而关于各反应釜的工艺控制，由于全消光切片仅是对半消光切片进行了物理改性，而反应机理并未改变，反应控制基本相同，因此在本文中不另做特别叙述。2.1二氧化钛配制系统正如上述，全消光切片中，TiO2含量为半消光的8倍多，而我公司TiO2配制系统是按半消光切片生产来设置的，因此TiO2的配制能力是全消光生产的一个最大瓶颈。我公司TiO2配制系统采用球磨离心工艺，其工艺流程如所示。每批1tTiO2和EG在“1104”中经搅拌、分散配制成物料质量分数为50的悬浮液。经球磨机一次研磨后进入“1108”，再经球磨机二次研磨后进入“1105”，然后

7、将悬浮液稀释到质量分数为10，搅拌分散后经离心机离心打入“1106”，静放10h后用氮气压入“1107”，经齿轮泵计量打入“1202”。合成纤维SFC2007No.12各工序所需时间如表1所示。表1各工序耗时从表1看出：按常规配料工艺，最大的配制速度是在一批料二次球磨时“1104”开始配料、打浆，二次球磨结束后，离心机马上开始工作，同时下一批料的一次球磨马上开始，以这种最紧凑的方式进行配制的话，每天的TiO2配制能力为2.4t.而生产全消光切片，按240td产量计算的话，每天需要TiO2的量为6t.配制能力只有需要量的40，缺口是很大的。因此，要生产全消光切片必须调整TiO2配制工艺。我们对配

8、制系统的各个设备进行分析，表2是每个设备的容积及工作能力。表2设备容积及工作能力在分析的基础上，我们将配制工艺作了如下调整：每批2tTiO2和EG在“1104”中搅拌、分散配制成物料质量分数为55的悬浮液（悬浮液体积为2m3），经球磨机球磨后进入“1105”，用EG稀释为25的悬浮液（悬浮液体积为6m3），经离心机离心后进入“1106”静放，最后用氮气压入“1107”，经齿轮泵计量打入“1202”。从表3看出：由于“1105”中有一个稀释过程，所以“1105”不能在进料的同时进行出料，这样会引起浓度不均，换句话说不能同时进行球磨和离心。因此最有效的配制方法是：一批料在离心时，下一批料在“110

9、4”里打浆，待离心结束后，马上启动球磨机进行球磨，在球磨的同时，离心机进行剥离。这样的话，每批料耗时为8.2h，每天TiO2的配制能力为5.9t，可基本满足需求。表3工艺调整后各工序耗时在试生产运行中，我们发现以新工艺配制TiO2时存在如下问题：（1）在“1104”打浆2h后，仍有块状TiO2存在；（2）离心机运行稳定性没有以前好；（3）离心机剥离比较困难；（4）“1106”“1107”管路上的悬浮液过滤器更换频率大大增加；（5）计量泵有时会出现出料不畅现象，影响计量。对上述问题我们进行了分析，并采取了如下几个措施。（1）对于第一个问题，我们认为影响分散的主要因素一般有三种：分散器形式；悬浮液

10、的浓度；分散的时间。而在这三种因素中，、未有变化；而对于应该也不是关键因素，因为从经验分析，悬浮液浓度越高，外力与TiO2粒子之间以及TiO2粒子之间接触的机会越多，分散效果也越好。但当TiO2悬浮液浓度超过55后，球磨不好控制，因此我们认为，引起分散效果不好的主要原因有可能是悬浮液的数量增加了近一倍。后来我们采取了先将悬浮液配成了70的浓度，搅拌1h，然后再稀释成55的浓度搅拌1h，结果效果良好，这样既避免了球磨机不好控制的后果，又解决了分散不好的问题。（2）对于离心机运行不稳定的问题，我们认为主要原因是由于悬浮液中二次球磨改为一次球磨，使球磨效果下降引起的。影响球磨效果的主要因素有：悬浮液

11、喂料速度；悬浮液质量分数；球磨珠充填量；球磨珠大小。对于悬浮液喂料速度，我们经实验发现有一最佳状态，表4是不同喂料速度下，55悬浮液的过滤量（1mm过滤网抽真空状态下）。表4喂入泵转速与过滤量的关系因此，我们将喂入泵的转速调高至60rmin的速度，一方面可增加球磨效果；另一方面，使球磨时间降至4h左右，TiO2配制能力上升至7.2t.球磨珠的充填量越多，球磨效果越好。但我们每次的充填量为62kg，在此充填量下，球磨机运行电流投料打浆h一次球磨h二次球磨h离心机工作时间离心h剥离合成纤维SFC2007No.12已较高，因此不能再增加了。关于悬浮液浓度，我们认为在4555范围内比较恰当，所以也未作

12、调整。另外，我们对球磨珠的大小作了调整。供应商认为，球磨后的TiO2粒径为球磨珠直径的1，因此球磨珠越小，球磨效果越好。但我们考虑到球磨珠太细，穿过珠磨机出口栅板的量也越多，不仅浪费球磨珠，而且也给离心机带来负担。因此我们选用了0.8mm的球磨珠。经过上面两项调整后，离心机的工作状态大为改观。（3）对于离心机剥离比较困难的问题，我们认为主要是由于每批TiO2由1t改为2t，残渣比较多，使离心后留在离心机内的滤饼厚而且硬的缘故。离心机的一般工艺是离心后马上进行剥离，我们将它改为离心后用EG浸泡离心机2h后再剥离，结果，剥离时难度要小很多。（4）“1106”“1107”管路上悬浮液过滤器在采取了上

13、述三项措施后，更换频率大为降低，但仍然比平常状态要高，这主要是由于悬浮液浓度由10变为25引起的。我们将过滤器精度由1m改为3m.另外“1106”由底部出料改为侧面出料，并每批排掉40kg左右的悬浮液重新球磨。经此处理后更换频率恢复至正常水平。（5）同样的，对于计量泵有时会出现出料不畅现象，我们认为也是因为悬浮液浓度提高引起的，因此也将“1107”出料由底部改为侧面出料，并定期由底部排放一定量悬浮液重新球磨。经此措施后，计量泵出料不畅现象不再出现。在经过上述工艺改进及优化后，TiO2配制系统不仅配制能力上升至7.2td，而且能稳定地运行，从而满足了全消光切片生产的要求。2.2熔体过滤器熔体过滤

14、器主要起去除聚酯熔体杂质的作用（杂质主要来自于原料内的杂质、反应釜内的结焦物、TiO2凝聚形成的凝聚粒子以及投料时混入的杂物等），如果熔体过滤器过滤效果不好的话，会引起后道纺丝组件压力上升快、毛丝断头明显增加的后果。我公司生产线上共有两道熔体过滤器，分别为预过滤器和终过滤器。其中预过滤器位于反应器“1204”出料泵后，它是由两个过滤器以串联形式工作，精度为20m.终过滤器在反应器“1205”出料泵后，精度为15m.在进行半消光切片生产时，预过滤器的前一个过滤器更换周期为15d，后一个为30d，而终过滤器更换周期为60d.在全消光切片生产前，我们预计由于全消光熔体中TiO2含量为半消光的8倍多，

15、因此TiO2粒子之间的碰撞加剧，容易发生二次凝聚，形成凝聚粒子，使熔体过滤器的使用周期缩短。在试生产时，熔体过滤器使用寿命果然如预料的一样，使用周期大大缩短，更换周期分别为1.5d、5d、20d.如此频繁的过滤器更换不仅增加了劳动强度，使生产控制难度加大，而且由于排废量增加使原料单耗增加。针对此种现象，我们采取了如下措施。（1）优化了TiO2配制工艺（在2.1节中已有阐述，此处不再重复）。（2）进入反应器“1202”的TiO2喷嘴的冷却介质由冷却水改为冷冻水。此举主要减少TiO2悬浮液进入“1202”时由于EG蒸发而使TiO2凝聚的现象。（3）将各反应釜的反应时间适当缩短，减少TiO2在高温下

16、的停留时间（见表5）。表5各反应釜停留时间和各有关参数的调整（4）缩小滤芯的支撑杆，使滤芯面积由原来的27m2增加至37m2。经过上述措施后，预过滤器一、二级滤芯的使用周期分别变为5d和10d，终过滤器使用寿命达到45d，大大缓解了全消光切片生产时过滤器频繁切换的压力。2.3切粒系统我公司切粒系统熔体自终缩釜经出料泵至切粒机，在切粒机上先有铸带头变成带状，经溢流水、喷淋水冷却后，由引料棍牵引入切割室，切成粒子后由输送水冷却并输送至干燥机，干燥后经振动筛进入中间仓，然后风送至料仓。在全消光切片试生产阶段，我们认为TiO2硬度高，对切粒刀的使用寿命有较大影响，因此预先提高了喷淋水和溢流水的水温，使

17、聚酯带条进入切设备位号停留时间调整前调整后调整前调整后调整前调整后“1202”割室时硬度降低，从而延长切粒刀使用寿命。但结果出乎我们预料的是，切粒刀在生产半消光切片时，使用周期为90d（240td负荷下），而在同样负荷下，在生产全消光时使用周期仅为3d.我们对此情况分析后认为，主要由于全消光熔体TiO2含量高，硬度远远高于半消光熔体，平常使用的SL03刀硬度不够，因此仅靠调节工艺参数还达不到理想状态。所以我们选用了硬度更高的CE08陶瓷刀，在试用阶段发觉效果并不好，切出来的切片毛刺现象较严重。这主要是由于陶瓷刀刀口不锋利，它主要适合于切硬度高，并且脆性的物质。因此我们将三股水水温由28降至24

18、，以增加进入切割室的聚酯带条脆性，并且将动定刀的间隙由原来的3040m缩小为2025m.经此调整后，陶瓷动刀所切粒子的毛刺现象消失，而它的使用周期超过了30d，大大超过了SL03刀。在全消光切片生产时，切粒系统除了刀的使用周期问题外，脱盐水循环系统问题也较为突出。主要是由于全消光熔体切粒时粉末较多，严重影响了水质，使三股水滤网堵塞加剧，从而使切粒机无法稳定运行。针对此问题，我们采取了如下措施，大大缓解了滤网的堵塞问题：（1）增加脱盐水槽上非织布的移动频率；（2）增加了脱盐水槽新鲜脱盐水的补加量；（3）适当增加了溢流水的进水口间隙；（4）将喷淋水的喷淋由丝口式改为卡口式，使喷淋头更易于拆卸，便于在不停机情况下更换被堵塞的喷淋头。2.4工艺塔在生产全