再生化学纤维行业发展现状及展望

再生化学纤维行业发展现状及展望

在32.56周期间，国家将“报废纺织、报废塑料和回收”列为节能环保战略新兴产业。再生化学纤维行业是实施国家循环经济、建设资源节约社会的重要实践者。适应低碳经济的发展模式和可持续发展的国家战略。随着环保政策的明晰,企业自觉采用绿色的生产方式,人们也逐渐接受再生体系(产品)认证及产品碳足迹这种产品生命周期管理办法。常规纤维织成布后需要通过印染厂高温高压调色、上色后才能达到面料所需的颜色要求,而再生有色涤纶短纤维通过在再生涤纶生产过程中加入色母粒进行适当调色,可直接生产出符合要求的再生有色涤纶短纤维,用于下游纱厂进行纺纱织布,无需再进行染色加工。该产品具有加工成本低、环境污染少、节水、低碳排放、产品附加值高等特点,符合纺织化纤行业鼓励发展的新型工艺路线,在“十三五”时期及未来将具有较好的发展空间。1国际再生纤维和短纤维的发展现状1.1再生有色涤纶短纤1993年,美国的Wellman(威尔曼)公司开始用回收的废聚酯来生产纤维;2002年,日本Teijin(帝人)公司规模化地采用化学法生产再生纤维产品;1997年,中国台湾的祖扬公司开始生产再生原液着色涤纶短纤维。截止到2015年,全球共有再生涤纶短纤维1039.5万t产能,其中再生有色涤纶短纤维212.6万t,约占20.5%,除中国外的其他国家的再生有色涤纶短纤维主要指黑色丝。美国生产再生涤纶短纤维15万t,其中再生有色涤纶短纤维不到3万t;欧洲(包括俄罗斯)可生产再生涤纶短纤维13.5万t,其中再生有色涤纶短纤维不足1.5万t;中国台湾地区再生涤纶短纤维15万t,再生有色涤纶短纤维不到1万t,主要以黑色加复合功能或改性加有色为主;东南亚、非洲、印度等国家和地区的再生涤纶短纤维产能详见表1。1.2产品的发展机遇世界经济的不确定性及原油价格预期长期在低价位运行,对再生涤纶短纤维市场产生不确定影响。但随着节能环保理念的不断深入,以及产品碳足迹、碳排放等指标在欧盟的实施,有色/黑色再生涤纶短纤维等产品将迎来新的发展机遇。预计到2020年,全球(除中国外)的再生涤纶短纤维产能将达到242万t,再生有色涤纶短纤维将达到39万t;其中印度市场产能将达到100万t,再生有色涤纶短纤维产能也将达到15万t(表2)。2中国非蓝色表面的发展现状2.1行业基本情况2.1.1再生有色涤纶短纤行业发展现状20世纪80年代初,我国再生有色涤纶短纤维的发展起源于江苏省苏州市沙洲县合成纤维厂,产品以黑色短纤为主,辅以红色、宝蓝、藏青纤维等,90年代初才开始大批量生产。再生有色涤纶短纤维行业的最早发展形式主要是以集体经济为主体的苏南模式。随着行业的快速发展,投资来源出现多元化,主要以家族控股为主,技术入股、装备入股的合伙人方式为辅,部分金融租赁参与,国资背景的产业资本也逐渐进入该行业。2.1.2采用专业市场经销商代理模式早期,由专职销售人员到下游产业链工厂的主动上门推销模式,逐渐走向了外贸商代理出口、在专业市场经销商代理为辅的销售模式。随着产能、产量的大幅增长,上下游产业链发展不均衡,行业出现了周期性、结构性过剩,下游的纺纱厂由早期的弱势群体转变为现在的强势群体,甚至要求化纤厂垫资才使用其产品,这种现象对新建公司的流动资金造成较大压力。2.1.3纯利润的确定据不完全测算,中国再生有色涤纶短纤维的纯利润在7%~10%之间,再生黑色涤纶短纤的纯利润在3%~5%之间。再生有色涤纶短纤维的盈利模式主要有以下几种:充分挖掘聚酯类原料来源,合理优化利用原料精细配方,采用适宜的工艺、技术、装备,走原料成本低、快速配色、加工流程短、交货周期短、多品种、小批量的盈利模式。2.2聚酯类的纺织品再生有色涤纶短纤维的原料来主要源于聚酯类的瓶、片、膜、块、带等包装材料,聚酯类的废旧纺织品及聚酯涤纶生产过程中的工业废料、废丝等。2015年,其全球供应量约为1200万t。中国每年的原料自供量达到510万t,进口量达到220万t(表3)。2.3中国蚕丝材料的高产和出口2.3.1色丝的t2015年,我国再生涤纶短纤维产能有900万t,其中有色丝195万t。有色丝中的黑色涤纶短纤维约99万t,彩色涤纶短纤维约96万t,黑色涤纶短纤占到有色涤纶短纤的50%以上(表4)。2.3.2出口产品以填充料为主,符合家纺产品为主海关税则没有把原生及再生涤纶短纤维进行区分。根据调研,再生涤纶短纤维的实际出口量占出口总量的50%以上。其中出口美国市场的以填充料为主,主要用于沙发等家纺产品;出口印度、巴基斯坦、印度尼西亚等市场的以棉型为主,主要用于纱线生产。2015年1—10月,我国涤纶短纤出口总量为80.88万t,同比增长10.52%(表5)。2.4用于再生丝绸的应用2.4.1主要产品的规格、应用和销售市场表62.4.2色涤纶短纤对地带量的需求国内再生有色涤纶短纤维的应用市场,占比最大的是汽车用纺织品及传统纱线市场,需求量约为71万t/a,占有色涤纶短纤维市场的36.5%;山东地区的地毯、土工布及人工草坪是有色涤纶短纤维的第二大使用市场,需求量约为44万t/a,占市场总需求量的22.5%。其它主要用于革基布及非织造布,市场主要集中于广东、福建等省(表7)。2.5行业产量增长过快,产能增长较快根据再生化学纤维行业的“十三五”发展规划,行业发展应遵循减量优先,改造或淘汰存量,优化增量,合理布局,清洁生产,绿色采购,实现经济效益与环境效益、社会效益相统一;通过并购重整,实现结构调整,再生行业产量增长超过产能增长,产能基本不增加的情况下实现产量较大幅度的增长;再生产品不断优化,应用领域不断拓展,差别化、多功能、多复合新型再生纤维占总产值的比重将大幅提升。预计到2025年,中国再生涤纶的总产能将基本保持稳定,有略微增长,但再生有色涤纶短纤维的产量将逐年增加,预计将从2015年的195万t增加到2025年的350万t,年均增长率7.95%,其中彩色涤纶短纤维的发展速度要比黑色涤纶短纤维更快(表8)。3行业科技现状3.1解聚改性聚酯纤维再生涤纶的制备方法根据再生原理主要可分为物理法和化学法两类,其中物理法是指将废旧聚酯材料经分拣、清洗和干燥等工序后作为原料直接进行熔融纺丝的再生方法;化学法是指利用化学反应将废旧聚酯材料解聚为聚合单体或聚合中间体,经过提纯分离等步骤后进行再生聚合和熔融纺丝的过程。结合技术的掌握水平与生产运行成本等关键因素,物理法由于生产技术简单、工艺流程简单和生产成本低等特点,成为目前主导的聚酯再生方式。同时,据估算物理法再生PET产品的碳足迹仅为原生PET产品的20%~30%。但是,近几年化学法通过装备和工艺的创新呈增长趋势。其特点是对废旧聚酯的分拣、清洗要求降低。因此目前再生涤纶超过70%~80%的生产能力均是采用物理法回收的。3.2液相增粘技术虽然物理法在制备再生涤纶方面有着诸多优势,但是仍然存在许多不可回避的缺点,其中最重要的是物理法再生属于降级再生,因此对于杂质含量较多的废旧涤纶纺织品来说,仅将废料通过简单的熔融挤出无法制备合格的再生涤纶,所以对再生聚酯熔体的品质提升是物理再生过程中的核心环节。提升再生熔体的品质主要包括熔体的增粘和除杂。聚酯增粘主要有固相缩聚、熔融缩聚和化学扩链法等3种方式。固相增粘是通过将聚酯废料在真空条件下加热到玻璃化温度和熔点之间,使聚酯大分子缩聚,从而使聚酯粘度提高;但由于反应时间较长、热量消耗较大,设备制造和运行成本都很高。液相增粘是通过将聚酯熔融后通过在高真空反应釜中进行大比表面积脱挥实现缩聚增粘,并可同时将低分子杂质气化脱除,从而实现熔体粘度的增加。相对于固相缩聚,液相增粘的熔体可以在增粘的同时实现除杂,减轻纺丝前熔体过滤的压力,工艺流程相对较短,成本较低。同时熔体状态、增粘幅度相对固相增粘法更加均匀,分子量分布窄,产品质量更加稳定,因此在废旧聚酯纺织品的回收再生方面,液相增粘是目前被认为最具工业化优势的熔体品质提升方法。影响液相增粘品质的主要因素有反应温度、脱挥面积和停留时间等。其中增粘设备是保证上述因素稳定的关键因素。液相增粘过程中,随着反应的进行,体系粘度会因为分子量增长而急剧增加,甚至可能高于1kPa·s,同时由于熔体具有粘弹性,因此排除生成的小分子越来越困难,成为过程的控制因素,所以须采用能提供大的传质比表面积的优质缩聚反应设备,目前纤维级聚酯的工业化缩聚反应器多采用大比表面积的圆盘反应器和笼式反应器。对于再生聚酯来说,为了进一步增粘,目前多采用立卧多釜串联形式进行增粘。需特别注意的是,液相增粘前原料中的含水量必须小于100mg/kg,这是一个非常关键的因素,由于聚酯熔体的水解反应的速度在高温反应阶段比热降解反应速度高数倍,因此如果原料干燥未达到标准,则会导致再生增粘的失败。另一种常用聚酯熔体增粘技术是化学扩链法,通常是采用具有能与聚酯端基发生加成或缩合的高活性双官能团小分子化合物作为扩链剂,将聚酯分子进行连接,使分子量成倍增长。但对于杂质较多的再生聚酯熔体来说,一般采用加成型扩链剂获得增粘效果会好于缩合型,因为缩合型扩链剂在扩链的同时会释放小分子产物,如果不能及时排除,也会造成熔体的劣化。根据文献报道,目前扩链效果较好的扩链剂有双噁唑啉类,二异氰酸酯类、双环氧类和酸酐类化合物等。3.3工艺复杂,成本过高在废旧聚酯材料的回收中,特别是废旧涤纶纺织品,由于废料中本身含有染料,所以再生后的制品颜色控制是一个关键问题。化学法回收时一般进行脱色处理,但工艺复杂,成本相对较高。而传统物理法回收时常常跳过脱色步骤,又不进行配色处理,导致产品中颜色混杂、离散性大。因此目前一些技术先进的企业采用计算机配色技术,建立不同颜色废旧布泡料与再生熔体颜色间的定量关系,并复配以色母粒在线添加进行调色,从而可实现再生有色涤纶可控制备。3.4再生聚酯工厂由于色丝的加工工艺更为复杂,装备的流程短,变化品种时还要清洗管线、清洗转鼓、更换过滤器和纺丝组件等,工人劳动强度大。中国的再生聚酯产业链完整,员工专业技术熟练,工厂布局合理,服务半径小,配套方便,在短时间内可以应付再生有色的复杂情况处理。国外的再生产品生产与国内刚好相反,不利于再生产品的发展。4用于回收丝绸和纤维的经济和社会责任4.1再生有色涤纶短丝退浆工艺后染色的化纤印染布存在牵伸过度(造成印染加工后缩率过大)、手感硬等问题。能形成各种织物风格,具有超真、仿真效果的差别化纤维比较少;集多功能于一体的涤纶短纤维品种更少,面料的功能性更多的依靠后整理来实现。涤纶面料的上浆和退浆工艺过程繁杂,需要专用设备且流程长。传统的退浆方法有碱退浆、酶退浆和氧化剂退浆等,传统退浆的缺点是在生产过程中需要耗用大量的水和化学物质、能源消耗大、易损伤纤维、污染环境。酶退浆虽较为环保,但受到一定的技术限制。利用原液着色技术生产再生有色涤纶省去了染前处理、高温高压染色等高耗能、高排放的工序,把过去由3家企业完成的传统生产流程,缩减成1家企业单独完成的新工艺流程,节水降耗,真正实现“零”排放。按照传统生产工艺,原来每染1t彩色涤纶或有色面料需要化工染料及颜料130kg左右,而采用新工艺技术生产的1t彩色纤维仅需颜料7.5kg,其成本仅为染色工艺的5%。4.2再生有色涤纶短纤对产业链上下游企业节约了成本再生有色涤纶短纤维产品的性能完全可替代并优于传统工艺产品。多色系系列产品将省去传统的高温高压染色,没有污染排放。据国家环保总局统计,我国印染行业排放废水总量位于全国制造业排放总量的前5位,印染企业的单位产品耗水量大约是发达国家的3倍左右,每吨产品取水量250t以上,产生污水232.5t,水的重复利用率仅为7%。在能源紧张、水资源日益短缺、环境恶化的形势下,如何解决行业节能减排、清洁生产和水资源的重复利用问题,是当前印染行业乃至纺织工业的突出问题,它们影响到全行业的健康发展。采用新工艺还为产业链上下游企业节省了成本。采用传统染色技术需7000元/t,上浆技术需3000元/t,采用原液着色技术成本仅需800元/t,免上浆技术成本仅需1200元/t,二者工艺之间成本相差8000元/t。采用再生有色涤纶短纤维新工艺技术进行生产,取消了染色、上浆两大污染源头,不仅可以大幅节约水、电、煤、汽等能耗费用,从源头上控制污水排放,同时大量减少了化工染料、助剂在纺丝产品中的应用,大幅降低产品生产成本,提升产品市场竞争力。将原本由纺丝、印染、织造3个不同行业的企业获取的利润空间从终端产品的成本中压缩,其直接经济效益就是降低终端生产企业的生产成本,中国再生有色涤纶短纤维行业不但在2015年走出了困境,反而扩大了市场,取得了巨大的经济效益和社会效益。5我国丝绸、天然气材料可持续发展的制约因素5.1税收优先权,再生资源回收体系建设将是一个过程应建立对国家认定再生产品(绿色采购、清洁生产、绿色产品、产品认证体系、碳足迹等)的推广机制;加大政府采购支持力度,优先采购利用再生产品;继续落实和完善资源综合利用税收优惠政策;研究制定并完善促进再生资源回收体系建设的税收政策;对国内不能生产、国家鼓励引进的技术装备,在规定范围内减免进口关税;鼓励银行业、金融机构对重点项目给予包括信用贷款在内的多元化信贷支持;加快资产证券化,支持符合条件的企业申请境内外上市和再融资,鼓励设立产业创业投资基金。5.2环境管理方面随着各类废弃物用量不断增长,每年大量进口限制类原料,同时出现了环境管理方面的诸多问题。“圈区”特别适合在产业聚集区开展,通过资源的整合,建立零排放园区,由此可扶持、建立一批能参与国际市场竞争的再生化学纤维工业区,可提高再生化学纤维回收行业的整体竞争力。5.3国内原料加工和使用现状由于再生有色涤纶短纤维是利用聚酯类的工业废弃物和生活垃圾等原料经分拣、清理、干燥、熔融、纺丝而成,原料是由个体工商户收购,杂质多,品质差,单耗高,并且没有进项发票。随着再生有色涤纶短纤维的快速发展,国内原料已不能满足需求,每年还需进口大量的聚酯类边角料。随着监管、治理、环境的压力不断增大,进口很可能被逐步封堵,企业只能深挖国内的原料市场,多