涤纶短纤维工厂设计报告

20-（封面）XXXXXXX学院涤纶短纤维工厂设计报告题目：院（系）：专业班级：学生姓名：指导老师：时间：年月日目录第一章总论1.1涤纶短纤维的发展历史及前景1.1.1涤纶短纤维的发展历史1.1.2中国涤纶短纤维发展历史1.1.3中国涤纶短纤维发展前景1.2涤纶纤维的特点1.3设计原则及依据1.3.1本设计的原则1.3.2本设计的依据1.3.3本设计的目的与要求1.4厂址的选择1.4.1厂址选择的基本原则1.4.2厂址选择的基本要求1.4.3厂址方案1.5生产方法主要设备选型1.5.1生产方法1.5.2车间组成1.5.3设备选型1.6原材料、成品规格的质量指标1.6.1聚酯切片质量指标1.6.2油剂质量指标1.6.3辅助原料指标1.6.4成品丝质量指标1.6.5公用工程1.7主要原料的耗量1.8三废处理和环境保护1.9设计中存在的问题第二章工艺流程选择2.1概述2.2工艺流程图2.2.1前纺流程图2.2.2后纺流程图2.3工艺流程说明2.3.1前纺工艺2.3.2后纺工艺2.4工艺路线论证2.4.1纺丝方法的选择2.4.2牵伸方法的选择2.4.3牵伸工艺的选择2.4.4热定型2.4.5组件清洗设备的选择第三章工艺计算及物料衡算3.1工艺参数3.2工艺计算3.3物料衡算3.3.1切片单耗量计算3.3.2油剂无聊衡算—油剂单耗第四章设备计算选台4.1设备选台计算4.2设备一览表附录一切片干燥机:KarlFisher干燥机附录二涤纶短纤维纺丝联合机附录三牵伸机附录四绦纶短纤维后处理联合机附录五打包机附录六松弛热定型机

总论1.1涤纶短纤维发展历史及前景1.1.1涤纶短纤维发展历史早在上世纪二十年代，有人用脂肪族二元醇和二羧酸缩聚，制得了脂肪族聚酯。但因其熔点低，易于水解，不能用于制造纺织纤维。1935年，英国化学家Winfield和Dixon用芳香族二羧酸（对苯二甲酸）与乙二醇反应。制得高熔点的聚酯（PET）并于1944年制成纺织纤维，我国的商品名称为“涤纶”。涤纶是纺织生产的主要原料之一。由于天然纤维资源有限，而涤纶具有良好的使用性能和较低的生产成本，因而成为天然纤维的最佳替代产品。在全球各类纺织用纤维中，涤纶的消费比例从1999年起就超过棉花，成为第一大品种，涤纶产业的飞速发展正悄悄地改变着人们的消费观念。涤纶，即聚对苯二甲酸乙二酯纤维（PET），是通过精制对苯二甲酸（PTA），或将对苯二甲酸二甲酯（DMT）和乙二醇（EG）进行酯化或酯交换，然后经过缩聚、熔融纺丝以及后处理而制得的合成纤维。早在本世纪二十年代，有人用脂肪族二元醇和二羧酸缩聚，只得了脂肪族聚酯。但因其熔点低，易于水解，不能用于制造纺织纤维。1935年，英国化学家温菲尔德和迪克逊用芳香族二羧酸与乙二醇反应。制得高熔点的聚酯（PET）并于1944年制得纺织纤维，1949年英国率先实现工业化生产。此后，聚酯（PET）逐渐成为了一种其他纤维不可替代的纤维材料。PET的用途不再主要局限于纤维，而是进一步拓展到各类容器、包装材料、薄膜、胶片、工程塑料等领域，目前，PET正在越来越多地取代铝、玻璃、陶瓷、纸张、木材、钢铁和其他合成材料，聚酯的家庭也在持续扩大。我国的商品名称为“涤纶”。1953年，涤纶在我国实现了工业化生产，涤纶的性能优良，其断裂强度和弹性模量较高，热定性型优异，回弹性好。耐热型和耐光型优越，织物具有可穿性，是一种比较理想的纤维；随着石油化学工业的迅速发展，涤纶生产有了更加巨大的市场和更加广阔的前景。加之涤纶的单体合成、聚合，纺丝和后加工技术的进步，为涤纶生产的发展开辟了长远的空间。目前，涤纶已成为合成纤维家族中发展速度最快，产量最高的一个重要品种，其中涤纶短纤维的产量与长纤维相近。随着涤纶品种的不断增多和化纤行业的激烈竞争，单一品种已经不能适应市场的需要，当务之急应改变单一棉型涤纶短纤维的传统做法，生产出市场需求的品种，以满足用户的需求。1.1.2中国涤纶短纤维发展历史涤纶是世界产量最大，应用最广泛的合成纤维品种，目前涤纶占世界合成纤维产量的60%以上。大量用于衣料、床上用品、各种装饰布料、国防军工特殊织物等纺织品以及其他工业用纤维制品，如过滤材料、绝缘材料、轮胎帘子线、传送带等。近年来，随着国内经济持续快速增长和国内居民消费能力的不断提高，国内地区涤纶短纤维的需求量也不断增长。中国涤纶系列产品产能以惊人的速度增长着，涤纶纤维产能的迅速增长，使得中国正逐渐发展成为世界涤纶类产品的重要加工基地。我国合成纤维工业始于50年代，发展于70年代，建设了上海xxx、天津、四川、辽阳4大化纤基地，80年代又陆续发展仪征、上海石化二期、黑龙江阿城、山东济南等大中型聚酯和化纤企业。其中采用引进日本的设备，国内吸收技术再开发的涤纶短纤维生产技术和能力达到50－65吨/日，为国际的80年代中期水平。80年代末期和90年初代引进的生产线日产量为100吨/日以上。90年代末期引进德国吉玛公司、纽马格公司短丝直接纺装置的生产线日产量甚至达到200吨/日以上。以大容量涤纶短纤维直接纺代替了原先的间接纺、小容量设备。国产短丝纺丝设备型号主要有VD405、VD406、HV451，VD403在我国已基本淘汰。VD405目前国内用户较多。今后也趋向淘汰。VD406在国内属较先进、结构上与日本帝人型接近。HV451是国产最新型号短丝纺丝机，上海石化涤纶二厂正在使用这种型号的纺丝机。国产涤纶短丝纺丝机性能不如引进的日本帝人、东洋纺设备，但差距不太大，今后可立足于国产。国产涤纶短丝后处理设备型号有LVD801、LVD802和较新的LHV901型，LHV90l型的加工能力达到1.5万吨/年线。涤纶纤维是所有纺织纤维中加工总量最多的化纤品种，开发差别化品种，提高产品附加值，提高企业经济效益，对整个化纤工业的影响至关重要；产品差别化是涤纶的发展方向，而中国的涤纶纤维生产企业也正是沿着这个方向发展。因此涤纶行业还有很大的开发潜力。1.1.3中国涤纶短纤维发展前景近年来，随着国内经济持续快速增长和国内居民消费能力的不断提高，国内地区涤纶短纤维的需求量也不断增长。涤纶自发明至今以它绝对的优势取得了快速的发展，其数量已占世界纺织纤维的1/3，约占我国纺织纤维加工量的一半，成为合成纤维中的佼佼者，是当今理想的纺织材料。它的优越性主要取决于它特定的大分子结构；不仅有刚性的苯环，而且有脂肪族的链节，使其不仅具有可熔融加工性，便于加工成纤维，而且其大分子足够的刚性，赋予纤维高的初始模量。涤纶的综合性能好，强度大、弹性好，加工性能也好，其制成的面料挺括而不易变形，洗后不用熨烫，可纯纺也可和各种天然纤维混纺或交织，广泛用于服装，家用纺织品和产业用纺织品。在服装方面涤棉混纺织物可用于衬衣、床上用品，涤纶长丝可用于外衣、运动衣，也可用以生产仿羊毛、仿丝绸、仿麻等仿天然纤维产品等。由于涤纶可以大批量生产，加工技术不断改进，生产费用降低，目前市场上涤纶棉型短纤维的价格约只有棉花的60%。因此涤纶成为相对价廉物美的产品，近年来涤纶有逐步占领部分使用其他纤维(如棉、锦纶、腈纶等)才能生产的产品市场的趋势。2000－2007年度纤维加工总量及涤纶比重万吨指标20072006200520042003200220012000纤维加工量34003070269024002007175014501210化纤使用量234620491703155613331139963849涤纶使用量1858162013001174975852712611涤纶/化纤79.21%79.02%76.30%75.40%73.10%74.80%73.90%72%如果说在七十年代以高速纺—拉伸变形工艺作为它的生产新技术而风行一时；则八、九十年代，将以新花色、新品种称雄于世。特色纤维、花色丝、仿丝型、仿毛型、仿纱型、仿麂皮以及难燃纤维的崛起，就足以证明这一点。涤纶纤维是所有纺织纤维中加工总量最多的化纤品种，开发差别化品种，提高产品附加值，提高企业经济效益，对整个化纤工业的影响至关重要；产品差别化是涤纶的发展方向，而中国的涤纶纤维生产企业也正是沿着这个方向发展。因此涤纶行业还有很大的开发潜力。聚酯短纤维除有棉型、毛型、地毯型外，还有高模量、抗起球、难燃性、异形断面、高收缩等许多品种。目前各国还在继续通过化学或物理的方法研究和开发新品种。短丝纺丝机今后的发展方向是多孔、高速、提高单线产量。随着生产和技术的进步，生产装置将逐步大型化、连续化，以提高产量，降低成本，改善纤维品质。从提高技术经济效益和劳动生产率的角度看，切片纺丝制造常规涤纶短纤的方法将不再适用，因为聚酯切片熔融纺丝能耗大，经济效益不如直接纺丝高，今后在短纤维后处理装置改造方向以扩大生产线能力为主。近年来电子计算机已应用在聚合、纺丝及后加工中，更进一步提高了生产效率和产品质。一个日产110吨的聚酯工厂（短纤维55吨/天和切片55吨/天），从酯化到短纤维打包、储藏整个生产流程的管理和质量控制均由电子计算机进行监控，每班操作人员只有8人。另一特点是生产机械的高速化，普通短纤维纺速已达2000米/分；高速纺的纺速已达4000—6000米/分。短纤维的拉伸和卷绕速度达400米/分（300万旦），切断速度达450米/分（45万旦）。高速生产使单机生产能力和劳动生产率得到大幅度提高。此外，生产流程的连续化、设备的大型化也是涤纶短丝生产中的一大特点，3600孔的喷丝板、大容量（3吨/桶）的盛丝桶已先后使用，当前最大的涤纶短纤维生产线，一个系列已达100吨/天。根据上述情况，涤纶短纤维无论在目前和将来都是化学纤维中的主要品种。1.2涤纶纤维的特点涤纶分子式：短纤维具有断裂强度高，断裂伸长率小的特点，并具有较高的卷曲率，主要用于与毛型粘胶纤维混纺，混纺比和棉涤混纺比大致相同，织物多用于缝制外衣、便服、衬衫、女裙、运动服等，具有较强的抗冲击性和较好的弹性，这就要求纤维具备强度高、线密度均匀、疵点少等特点。中长纤维的品质要满足纺纱工艺和染整加工的要求，清花、梳棉、并条、粗纱、细纱等工序要求纤维可纺性好，并且强力越高，断头率越低，纱线就越牢固。要针对纤维的强度和卷曲度等重要性能指标改进工艺技术，以提高纤维的内在品质，生产出优质的中长型短纤维。涤纶纤维具体主要有以下特点：1、强度高。短纤维强度为2.6～5.7cN/dtex，高强力纤维为5.6～8.0cN/dtex。由于吸湿性较低，它的湿态强度与干态强度基本相同。耐冲击强度比锦纶高4倍，比粘胶纤维高20倍。2、弹性好。弹性接近羊毛，当伸长5%～6%时，几乎可以完全恢复。耐皱性超过其他纤维，即织物不折皱，尺寸稳定性好。弹性模数为22～141cN/dtex，比锦纶高2～3倍。3、耐热性好。干热收缩率小且稳定。纱或线都要经过染整加工，一般情况下以干热收缩率小为好。同时各批号之间干热收缩率差异也要小，这样才能赋予成品良好的尺寸稳定性和保形性。4、吸水性好。5、耐磨性好。耐磨性仅次于耐磨性最好的锦纶，比其他天然纤维和合成纤维都好。6、耐光性好。耐光性仅次于腈纶。7、耐腐蚀。可耐漂白剂、氧化剂、烃类、酮类、石油产品及无机酸。耐稀碱，不怕霉，但热碱可使其分解。8、染色性较差。9、光泽好。用于缝纫线的细旦涤纶短纤维一般是大有光的，即纤维中不含或几乎不含二氧化钛以致成品有较好的光泽和良好的丝光感。1.3设计原则和依据1.3.1本设计的原则本设计的原则是合理选择生产工艺流程及工艺参数，选择适当的设备型号，以降低成本，满足环境保护的要求，保障生产的持续性，安全性及工厂的效益，使涤纶三维卷曲短纤维得以生产以达到市场要求。1.3.2本设计的依据年产量：15000吨；产品规格：10dtex*72mm，三维卷曲1.3.3本设计的目的与要求（1）初步树立正确的设计思想。（2）掌握有关化纤工艺计算的技巧及正确处理技术数据的能力。训练工程制图及正确表达设计意图的能力。（3）要善于综合运用所学得的基础理论知识，具体分析生产中的技术问题，寻求合理的解决方案。1.4厂址的选择1.4.1厂址选择的基本原则厂址选择是根据国民经济建设计划和工业布局的要求，选择和确定工厂的建设位置。合理的选择厂址将会对建厂速度、建设投资、对项目建成以后的经济效益、社会效益环境效益的发挥，对材料环境企业的合理布局和地区经济文化的发展具有深远的意义，因此厂址选择是一项政策和科学性很强的综合工作。厂址选择必须遵守国家法律、法规，贯彻执行国家方针政策坚持基本建设程序，符合国家长远规划及行政布局，国土开发整治规划。并且要注意资源合理开发和综合利用、节约能源、节约劳动力、注意环境污染和生态平衡，保护风景和名胜古迹。所以在厂址的选择中，不仅需要考虑自然条件还需要顾及原料和产品的供销、运输情况，燃气、水、电、气的供应，劳动后备力量的来源，施工条件，建筑材料的资源等问题。因此，厂址选择必须遵循如下原则：据国家的规划要求，考虑与邻近企业的协作关系。节约用地，尽量不占或少占农田。考虑建厂基本条件（原料、水源、地质、交通运输、动力供应等），进行比较与评价。注意厂址的地理环境注意环境保护1.4.2厂址选择的基本要求场地地形：要满足生产工艺要求，运输要求和留有适当的发展余地。区域地址和工程地址：要避开地震断层及大断裂交汇处和基本烈度高于八度的地震区。对岩土的容许承载能力可能满足工程要求。水文地质：地下水最好对建筑材料五侵蚀性或是微蚀性。气象：考虑到日照方向方位对建筑物的排列影响，场地不建在多风多雾地区。交通运输：一定要交通便利畅通快捷。给排水：应靠近水资源，保证供水的可靠性并满足对水质的要求。动力要求：要求工业电源及其他动力来源可靠，并邻近电源和其他动力中心。安全防护：要符合城市及区域规划并满足人防要求。1.4.3厂址方案厂址：xxx工业区占地面积：200亩上海xxx工业区地处上海市西南，杭州湾北岸，是上海及长江三角洲对外开放的南大门，规划面积为58平方公里，是上海市九大市级工业区之一。工业区规划方案由新加坡裕廊顾问私人有限公司设计，整个方案融入了国际先进的规划设计理念，形态新颖，结构独特，整个规划充分体现了生态和人性化的特点。工业区分为一个主中心、一个新xxx国际社区和两个产业园。重点发展生物制药、电子信息、机械制造和精细化工等产业。xxx工业区依托上海雄厚的产业基础，重点发展电子信息、机械制造、生物医药、新型材料及研发科技等高新技术产业，按照“创新贵如金，诚信重于山”的xxx精神，组建了一支高素质的招商服务队伍，为企业提供投资咨询、手续办理、项目建设等一条龙服务，落户企业还可享受市级工业区的优惠政策，全面降低企业商务成本、提高企业投资效率。【地理位置】上海xxx工业区地处上海市西南，杭州湾北岸，是上海及长江三角洲对外开放的南大门，规划面积为58平方公里，是上海市九大市级工业区之一。工业区规划方案由新加坡裕廊顾问私人有限公司设计，整个方案融入了国际先进的规划设计理念，形态新颖，结构独特，整个规划充分体现了生态和人性化的特点。工业区分为一个主中心、一个新xxx国际社区和两个产业园。重点发展生物制药、电子信息、机械制造和精细化工等产业。

【交通运输】xxx工业区交通便捷、地理位置优越，内有4条高速公路，其中亭枫高速公路向西通向浙江省杭州市等地，向东通向浦东国际机场；莘奉金等高速公路向北通往上海市区，向西通过杭州湾大桥通往浙江省宁波市等地；嘉金高速公路向北连接沪杭、沪青平、沪宁高速公路直通江苏省等地；同三高速公路向北通往江苏省等地，直至黑龙江省，向南通往浙江省等地，直至海南省。

【工业区设施】xxx工业区由国际著名的新加坡裕廊顾问公司规划设计，在吸收众多产业园成功经验的基础上，结合园区产业发展安排，形成“两轴、两心、两区”，精心布置水系和绿地，高标准建设道路、电力、供水、雨污水排放、天然气、电信与宽带等“九通一平”基础设施，规划建设集居住、教育、商务、会展、运动、休闲等多种功能于一体的“新xxx国际生活社区”，充分体现生态化、个性化、现代化和国际化的发展理念。【气候条件】xxx工业区气候属于亚热带东南季风气候，四季分明，雨量充沛，适宜生产和生活居住。风：年平均3.6m/s，全年主导东南风。雨雪：平均降雨日130天、平均降水量1122.7mm、年最大降水量1547.7mm、年最小降水量7380.1mm、30min最大降水量（5年重现期）41.6mm、日最大降水量144.8mm、最大积雪深度17cm。日照：平均日照时数2021.2小时。雷：平均有雷日数29天。气温：平均气温15.7℃、极端最高气温38.5℃、极端最低气温－10.8℃湿度：七、八月平均相对湿度84％，一、二月平均相对湿度81％。气压：平均气压1015.8hpa。地震：基本地震烈度6度。水位：常年平均水位吴淞＋2.3m、冬季最低水位0.64m、夏季最高水位百年一遇的高潮位为4m，5－10月最低水位为1.16m。地下水：地下水平均水位、最大冻结深度9cm。【供电通信】xxx市政基础设施规划，立足“超前布局、统筹协调和可持续发展”。优化道路、供水、排水、燃气、供电、通信等市政基础设施网络。考虑到园区快速发展对电力需求的增加，园区以高起点、大容量的标准完成了电力规划，同时，高质量建设电力基础设施，以确保入驻企业的电力供应。【产业优势】全国知名的上海化学工业厂和上海石化股份有限公司就坐落了上海市xxx区内。纺织产业生产需要的原料能就近供应，包括江苏、浙江在内的长三角地区已形成的庞大纺织及其相关产品的产业集群，能大幅度降低企业的商务成本，提高竞争力。园区内包含以下较大生产企业：上海申安纺织有限公司：是上海纺织控股（集团）下属企业，中国流行面料纺织基地，主要生产高支纱，竹节纱，各类新型纺织等。上海德福伦化纤有限公司：创建于2003年11月，占地面积126亩。一期项目总投资1．3亿元人民币。具备年生产能力15000吨差别化涤纶短纤维之规模。企业现已被列为上海纺织（集团）有限公司重点发展企业，由上海第十化学纤维厂全面受托管理，在依托其工艺技术、产品开发等优势下，公司取得了长足的进步和发展并赋有其自身的特色，“恒大”牌涤纶短纤维己获得了“上海名牌产品”的称号。上海国际服装机械城：上海国际服装机械城规划面积3.97平方公里。2002年9月,上海市政府根据xxx区枫泾镇独特的区位优势和雄厚的产业基础，经过专题调研和反复论证，大手笔规划建设了这一规模空前的国家级、国际化、多功能的上海国际服装机械城。目前己形成了以上海佳田制造有限公司、上海新枫服装机械有限公司、上海贵衣缝纫设备有限公司为龙头的服装机械主导产业链。日前，园区内的上海服装机械商贸城、上海服装城正在如火如荼的开发建设，将为国内外机械制造商和贸易商搭建了一个全新的，理想的发展空间与平台。【原材料、燃料的供应及产品销售】纺丝切片可从xxx石化购进；产品主要向江浙一带销售。1.5生产方法主要设备选型1.5.1生产方法切片纺丝切片纺丝的优点：①对生产方面要求不高，如设备、自控、工艺方面，一旦发生生产故障损失不大，且应急处理比较容易；②适用于小规模生产，即更换品种比较方便。切片纺丝的缺点：①多耗费30%劳动力；②多耗费20%动力；③不有利于提高劳动生产率及降低生产成本及单耗；④切片纺丝不可避免因吸湿而导致水解使品质恶化的影响；⑤固体聚酯多损失4～5%，因为必须制带切片及干燥。1.5.2车间组成干燥车间：切片的输送、干燥。纺丝车间：油剂调配、纺丝组件及计量泵、组件预热、纺丝卷绕。后纺车间：集束、牵伸、卷曲、定型、切断打包。辅助车间：化验、物检、保全、包装、泵板、废丝处理及产品仓库。1.5.3设备选型干燥设备：1000kg/hr系列的KarlFisher干燥机纺丝设备：BLHV436涤纶短纤维纺丝联合机后纺设备：LHV902A后处理联合机打包机：HV804A打包机螺杆挤出机：JH1501.6原材料、成品规格的质量指标 1.6.1聚酯切片质量指标项目规格项目规格特性粘度（η）0.64±0.02铁份（ppm）≤3软化点（℃）＞250℃凝胶粒子10≤0.2个/mg熔点（℃）259℃灰分（wt%）0.48～0.58TiO2含量（wt%）0.50±0.05二甘醇＜1.2外观尺寸4×4×3mm水分含量%＜0.4羧基含量（当量/106）＜301.6.2油剂质量指标纺丝油剂：采用xxx涤纶厂短丝车间所用的纺丝油剂E-650项目规格水份≤1.5有效成分≥98.5PH5.0～7.0酸值（mgKOH/g）≤8.0皂化值（mgKOH/g）93.0±2.0色相（GNO）≤12.0浊点（℃）34～45灰份（％）≤0.5牵伸油剂：采用xxx涤纶厂短丝车间所用的牵伸油剂E-600（PK）项目规格有效成分≥49水份（％）48～51PH5~8总磷酸(%)10.5～12.0结合磷酸（％）≥9.3无机磷酸（％）≤1.7酸值（mgKOH/g）17～27外观白色，无机械杂质静电防止剂SN化学组成：阳离子季铵型表面活性剂。外形：棕红色油状粘稠物。溶解性能：在室温中易溶于丙酮，苯，正丁醇，氯仿和水中。稳定性：对5%的酸碱稳定，当温度提升到180℃以上则要分解。出厂规格：符合下列物理——化学指标指标名称指标外形棕红色油状粘稠物酸碱值PH6—8季铵盐含量60±5%平平加：化学组成：脂肪醇环氧乙烷缩合物外形：乳白色膏状物溶解性能：可溶于水，在冷水中溶解度比热水中大电离性：非电离表面活性剂酸碱值：1%水溶液的酸碱值接近中性稳定性：耐酸、耐碱、耐硬水、耐热、耐金属盐混用性：可与各类表面活性剂同浴使用。出厂规格：符合下列物理——化学指标。指标名称指标外形扩散力乳白色膏状物为标准品的100%1.6.3辅助原料指标组件清洗原料：三甘醇（TEG）项目特征分子式HO(CH2)2O(CH2)2O(CH2)2OH表现无嗅、无味、无色透明有吸湿性的粘稠液体性质溶于水和乙醇，难溶于乙醚，不溶于苯、甲苯油分子量150.17比重（20℃）1.1254沸点287.4℃熔点-7.2℃粘度（20℃）Cp.47.8温度常温压力常压水分≤0.1％（wt）酸度（H2SO4）＜0.01％（wt）色相＜30PHA联苯—联苯醚：本次设计主要采用苏州凯美化工有限公司生产的导生，型号为DIPHYL。导生在有机系统热媒中热稳定性是最优良的。采用导生作为加热介质，具有传热均匀，不易产生局部过热的现象。外观：淡黄色油状物气味：特异嗅比重D65：1.065沸点：257℃熔点：12.2℃（联苯熔点为67℃，联苯醚熔点为26-27℃）引火点：115℃粘度：444CP(20℃)比热：0.535潜热：70千卡/公斤允许浓度：1ppm爆炸限界：0.99～3.36％V过滤材料：棕刚玉砂：由铝矾土，无烟煤和铁屑在电弧炉中经高温冶炼而成。棕刚玉砂在高温下热稳定性好，熔点2000~2050℃，它是惰性材料，无腐蚀性。在空气中不受侵蚀，比重3.97克/厘米3。维氏硬度1800~2000公斤/厘米2，具有良好的传热性。如采用的喷丝孔径为0.25毫米，选用150目棕刚玉砂（Al2O3）对纺丝组件清洗效果良好。（150目Al2O3粒子的粒径Ø=0.1毫米，比重3.97，每个颗粒的重量在10-1克的数量级）。1.6.4成品丝质量指标涤纶短纤的出厂按国家标准GB/T14464-93执行。中长型涤纶短纤的质量指标项目单位优级品一等品二等品三等品1.断裂强度cN/dtex5.2±0.55.2±0.75.2±0.85.2±1.72.断裂伸长%38±6.038±8.038±10.038±10.03.纤度旦3.0±0.103.0±0.123.0±0.153.0±0.204.长度偏差≤±%3.06.07.010.05.超长纤维≤%3.06.庇点≤毫克/100克3.08.015.040.07.倍长纤维毫克/100克6.06.015.030.08.卷曲数2个/25mm积累数据9.油剂含量%积累数据10.干热收缩率%积累数据11.比电阻Ω克/厘米2积累数据说明：①1—7项作为出厂价考核指标。②8—11项待积累数据后制定指标。③超长纤维含义：棉型纤维名义长度+7mm；中长纤维名义长度+10mm④强不匀和伸不匀两个项目，作为内部控制指标不列入物理机械性能项目。1.6.5公用工程水：纺丝车间的工艺用水主要有脱盐水、软水、过滤水。脱盐水主要用在调配纺丝用油剂，因直接和产品接触，因此对其要求较高。过滤水要求含氯量＜35ppm，否则会对不锈钢设备有腐蚀作用。对于各种用水的具体要求如下表所示：项目脱盐水软水过滤水SiO20.03ppm//PH7～86.5～7.56.5～7.5总硬度（CaCO3）＜1ppm＜2度＜12度导电率2μΩ/cm//氯＜10ppm＜10ppm＜35ppm铁/0.2ppm＜0.2ppm锰/0.3mg/l＜5mg/ml浊废/1o以下/蒸汽：在纺丝和后加工中蒸汽主要用于短纤的拉伸卷曲等。因往往采用蒸汽直接喷射出加热丝条，因此这些蒸汽要不含铁锈。其中3kg/cm2的蒸汽用于浸油槽、一道水浴牵伸、紧张热定型的干燥辊、上油机、卷曲机等部门。10kg/cm2的蒸汽用于二道蒸汽牵伸、紧张热定型的定型辊、松弛热定型等部门。各种不同规格蒸汽的质量指标如下表所示：压力（表压）（kg/cm3）温度（℃）汽化热(Kcal/kg)3143.9511.210183.2479.513194.1469.716203.4460.935241419.4压缩空气：压缩空气分为工艺压缩空气和减湿压缩空气两种。工艺压缩空气，用于纺丝环吹风套筒升降，牵伸机压辊，卷曲机，切断机，打包机等处。减湿压缩空气用于回转干燥补充风量，充填干燥补充风量及后段输送补充风量等处，以保证切片含湿控制在规定范围以内。项目一般压缩空气减湿压缩空气温度常温常温油分无无露点－20℃－40℃氮气：氮气用于输送切片，是为了保证干燥好后的切片不再重新吸湿，从而保证切片的质量，使纺丝过程顺利进行。项目规格温度常温油分无露点－40℃纯度99.99％1.7主要原料的耗量序号名称每吨成品纤维耗量每天耗量每年耗量1切片1.036T46.655T15536T2油剂卷绕0.603kg后纺1.5kg卷绕54.38kg后纺135.14kg卷绕18.11T后纺45T1.8三废处理和环境保护在涤纶短纤维生产过程中，虽然产生的三废较其他化纤行业的少，但是仍有部分三废存在，因此需加以注意并采取相应的措施：废气PET热挥发和热解废气PET原料经除湿干燥混合均匀后，通过加热熔融、挤压成型、出丝，其间有极少量的PET热解挥发，其挥发量不超过0.1%。导热油泄露废气导热油为有毒性的联苯-联苯醚，其在加热系统中循环使用，加热系统中联苯-联苯醚会通过阀门、法兰和管道泄露，有少量气排放。废液热定型机专业油剂（硅油）挥发废气，上油后的纤维经热定型机定型，将会有少量的专用油剂受热挥发损失，而热定型机温度的控制是决定其挥发量的关键。如专业油剂挥发量大，将会严重影响产品的质量性能。废水在生产过程中，油罐、清洗组件、化学实验等产生的污水，成分是油剂、微量染料、碱液等，浓度很低。类废水产生和其他废水混合可达到污水排放标准，并进入地区污水厂处理。生产中，水直接和原料接触的较少，大多数水是用于各种冷却设备，这些冷却水或加热水完全清洁，可以循环使用或其他杂用。噪音主要为环吹风机、纺丝设备的噪声和车间给风设备的风机的噪声。一般为85-90dB，其余设备噪声均低于85dB。三废的处理废气的处理除加强设备的定期检修保养外，还需设计送排风系统，以保证车间一旦有联苯—联苯醚泄露时，能及时处理，不致超过国家规定的排放浓度标准。另外，为保证工作人员的健康，要保持车间良好的通风排气。废液处理油剂的主要成分是链状碳氢化合物，一般处理方法是送锅炉房混合烧掉，即节约能源有不会产生二次污染。废水的处理将废水引入污水处理厂处理，达到污水排放标准后再排放。噪音的处理工厂除在顶部采用吸音处理外，建筑材料科采用吸音材料。并且为工人设置隔音休息室，配发防噪声耳塞。1.9设计中存在的问题由于采用切片间接纺丝，切片质量对纺丝、拉伸工艺和纤维质量由重大影响，容易因为保存不当以及干燥后加工条件不好而使切片受潮，含水率过大，降低成品丝质量。纺丝机的环吹风需要恒温恒湿，后加工要求排热和排湿。环吹风温度通常在20～30℃，每立方米干空气的绝对含湿量要在14～18g，要求采用聚酯非织造布过滤，集尘效率应大于98％，净化后空气中最大颗粒不应超过1μm。工厂关键部位需要配备双路电源（UPS），以保证生产出现特殊情况的时候，能够使生产不间断，减少可能造成的经济损失。在工艺参数不变的情况下，所选设备配套的泵容量为70cc/rmp。由此得到的计量泵转速为19.56rmp/min。一般计量泵的转述在30左右为最佳。螺杆直径选用为170mm，产量在1000kg/h，这一产量可满足生产的要求。LHV902，设定它的设备运转率为90%、成品率为99％，这都参数都没有查到，由参考资料提供。所选的纺丝设备、后加工设备是根据产量而定的，其相关的参数也不全。因此可能导致计算有差。在纺丝过程中会有部分的易燃气体联苯-联苯醚蒸汽溢出，因此车间要求防火，通风。干燥选择的干燥设备KF1000的有很多工艺参数没有查到，所以在此也没有列出，由于时间问题没有对干燥设备进行改选。纺丝车间要求防火防爆。

工艺流程设计2.1概述生产方法：切片纺丝车间组成干燥车间：切片的输送、干燥。纺丝车间：纺丝卷绕、油剂调配、组件及计量泵清洗。后纺车间：平衡、集束、牵伸、卷曲、定型、切断打包。辅助车间：化验、物检、保全、包装、材料准备、废丝处理及产品仓库。工作制度：三班三运转定员工种每班人数总人数切片筛选22输送33干燥28纺丝416卷绕416组件清洗22纤维输送26集束牵伸618切断26打包26机修26电工39化检33物检55油剂调配22锅炉工26冷冻机26总计48120其中切片筛选、输送、组件清洗、化检和物检工种只需白班，其余工种均为三班三运转。2.2工艺流程图2.2.1前纺流程图原丝原丝平衡横动往复装置卷绕机纺丝机切片干燥切片料仓聚酯湿切片2.2.2后纺流程图松弛热定松弛热定型风送管道打包切断机张力架丝束重叠架二道牵伸机卷曲机一道牵伸机张力机浸油槽集束原丝平衡蒸汽预热拽引张力机水浴水浴2.3工艺流程说明2.3.1前纺工艺切片干燥部分聚酯切片在生产、运输过程中会有若干水分存在，水分的存在会使切片在高温熔融时会发生热降解和水解，使聚合度降低，特性粘度下降，直接影响纺丝运转状态和涤纶的质量。并且由于水分的存在，会使纺丝出现断头、气泡丝。从而使生产不能正常进行，不能保证丝的质量，甚至导致纺丝失败，所以熔融纺丝前必须对切片进行干燥，同时防止切片在干燥器中粘结，对不定性的切片经行预结晶也是必不可少的。在本设计中采用的是KF干燥机，规格为1000kg/h。KF干燥机装置由上下两部分组成，上部位带有立式搅拌的预结晶器，下部为干燥机，全部采用充填式，上下之间有一料管相连接。聚酯湿切片经振动筛去除粉末后，由罗茨风机送人切片料仓，由此经脉冲输送系统进入切片料斗中。切片靠自重落入干燥塔的预结晶部分，停留3～60min，切片在被加热结晶的同时去除了切片表面的水分。经预结晶后的切片再靠自重进入干燥部分，切片继续被加热，内部水分向表面迁移并被热风带走，干燥后切片质量好，含水率均匀，可控制在30-50ppm之间，达到工艺规定的要求，然后送去纺丝。KF干燥机的空气循环系统是自然空气经过滤器进入通7-8ºC冷冻水的列管式空气冷凝器；经汽水分离器第一步除湿，这时空气温度约为10ºC；一部分空气经加热后用于除湿器再生，然后排放入大气；另一部分空气经除湿器干燥后，用风机送入热交换器预热及电加热器加热至所需温度，进入干燥机的干燥部分，与切片逆向流动，使切片干燥；上述空气再上升至干燥机的结晶部分，使刚落入干燥机的切片预结晶；最后由风机引出，通过粉尘分离器，旋风分离去除粉未；最后进入热交换器，换热后排放至大气中。切片纺丝部分合格切片靠自重落入螺杆挤出机的进料口，在螺杆内依次经过进料段、压缩段、计量段三个区域，并且依靠螺杆在套筒的回转使切片逐步向前移动，依靠加热器产生的热量经套筒壁传给切片，使得切片在前进的同时将逐步熔化，从而使切片在螺杆挤出机熔融挤出。本设计中所采用的是BLHV436型短纤维纺丝机设有4只纺丝箱体，每只纺丝箱体有6个纺丝位。聚酯熔体被螺杆熔融挤出后在通过熔体分配管道均匀到达各纺丝位，然后通过计量泵的精确剂量后到达纺丝组件。纺丝组件的作用是将计量泵送来的熔体或纺丝液，经过滤去除杂质，混合均匀后，在一定的压力下，从喷丝板微孔中均匀地喷出细流，经吹风冷却形成纤维。为了保证纺丝运转的稳定和原丝质量，使断丝、毛丝降到最低限度，在冷却固化过程中，必须严格控制环吹风的风量、风速、风压、风温、风湿。为此环吹风装置设有过滤、冷却、加热给湿，使环吹冷却风的温湿度控制在工艺要求的范围内。卷绕部分卷绕部分是将经由纺丝机下来的已冷却固化多束丝条合并为一束丝束。冷却固化多束丝条通过上油轮进行上油，含有油水的丝束，转向轮把24位合并成一股丝束，通过七辊导丝机和五辊导丝机牵引送入喂入装置，落入往复装置上面的盛丝桶中。卷绕中也会出现不稳定性，主要是由于丝线不走短程线。而且也会出现重叠的现象，所以选择正确的卷绕比尤为重要。再者，初生纤维因结构不稳，主要是内应力较高，需要经过一段时间的平衡，使折射率趋于稳定，然后根据工艺需要进行集束。2.3.2后纺工艺将前纺制得的丝束每批分成两行，送入导丝架。丝束在集束架前后向中间方向走丝，然后再在集束架中间汇合，经导丝辊将丝引出。为了保证丝束张力均匀，丝束架设有张力调整装置，丝束经过集束架调整张力后，送入上导丝架和下导丝架，丝束经过上导丝架可改变丝束前进方向的角度，下导丝架可再次改变丝束的角度和位置，达到一定位置后送入导丝机。丝束经过集束架、上、下导丝架后，进入导丝机，使丝束产生一定的预张力，避免在拉伸过程中发生打滑现象。从导丝机出来的丝束分束进入浸油槽，未拉伸丝经浸油槽浸渍上油后，可使得丝与丝之间减少摩擦，提高丝束的拉伸性能。由浸油槽出来的丝束进入第一道牵伸机，并且在第一道牵伸槽及第二道牵伸机之间进行一道水浴拉伸温度约为72℃。丝束由水浴槽出来，进入第二道牵伸机，完成一次拉伸。从第二道牵伸机出来的纤维进入叠丝架，6片丝束通过叠丝架后，每3片丝束叠成1片，即成丝束2片。由叠丝架过来的2片丝束经过张力架调整张力后，纤维通过预热箱后再进入卷曲机。然后，纤维经拽引张力机调节张力后进入切断机切断。切断后的短纤维经过皮带输送进入松弛热定型机后可消除纤维的内应力，以保持纤维制品的染色均匀性和尺寸稳定性。之后，合格的短纤维通过链板输送机送到打包联合机进行打包送入仓库。2.4工艺路线论证2.4.1纺丝方法的选择涤纶短纤的熔融纺丝法可分为切片纺丝和直接纺丝两种。切片纺丝，就是将缩聚后的聚酯熔体经铸带、切粒、切片干燥等工序，干燥切片进行螺杆挤压纺丝。直接纺丝则是将连续缩聚后的聚酯熔体直接用管道输送到纺丝箱体进行纺丝。切片纺丝与直接纺丝相比具有以下的优点：（1）切片纺丝适用于小规模生产，其生产灵活性大，变换品种容易，能够生产不同规格的产品。（2）切片纺丝对生产方面的要求（如设备、自控、工艺等）较低，即便发生生产故障，经济损失也较小，应急处理较容易。但切片纺丝也存在一定的缺点，如切片纺丝的工序比较复杂，涉及到切片的输送、干燥等操作；切片纺丝的设备投资、厂房占地面积、动力消耗、原料单耗等都比直接纺丝要大。目前，在涤纶短纤的生产方面趋向于直接纺丝。西欧与美国的短纤约有70～90%采用直接纺丝的方法。而日本因以生产小批量多品种的短纤为特征，故直接纺仅占25～30%。考虑到此次设计的工厂的产能仅为15000吨/年，因此采用切片纺丝的方法纺制涤纶短纤。2.4.2牵伸方法的选择冷拉伸和热拉伸：在生产工艺中，将室温下进行的拉伸称为冷拉伸。将加热到高于室温时进行的纤维拉伸称为热拉伸。但冷拉伸时，纤维的拉伸热效应要使纤维实际温度升高。因此二者有时不能截然加以区分。随着温度的升高，欲获得相同拉伸倍数所需的外力将随之减小，因此提高温度，可以用较小的外力获得较高的拉伸倍数。此外进行热拉伸可以消除纤维在加工过程中由于机械作用所产生的内应力。并且提高温度也有利于取向和结晶的正常发展，但温度太高，则解取向增大，取向度反而降低。由此可知，在提高拉伸倍数，减少拉伸断头率方面，热拉伸比冷拉伸优越。但热拉伸的设备与操作比冷拉伸复杂一些。本设计采用的是热拉伸，且采用水浴拉伸，可以起到导热作用和对纤维起膨润增塑作用。一段拉伸和多段拉伸纤维在拉伸时，若一次就拉到预定的拉伸倍数，称为一段拉伸。若分几步拉到预定的拉伸倍数，称为多段拉伸。一般国内大多采用多段拉伸（如两段拉伸）的工艺，因为如采用一段拉伸，纤维将突然受到一个很大的力，形变的发展往往跟不上，纤维容易被拉断。尤其是丝条根数较多时，由于各根单丝本身结构不均匀，所受拉伸外力也不均匀，因此某些单纤维更易被拉断。同时，在这样大的外力作用下。纤维的表皮易发生龟裂而产生很小裂缝，影响纤维强度。如拉伸分几步完成，由于拉伸外力是逐步增加的，便可以提高拉伸倍数和拉伸的均匀度。此外，多段拉伸有利于每段可分别选择适当的拉伸温度。随着纤维在拉伸过程中取向度和结晶度的提高，拉伸温度也要求提高。经实践证明，采用多段拉伸比一段拉伸效果好，既可减少拉伸时的断头率，降低拉伸的负荷，又可提高拉伸倍数。在三维卷曲处理后，一般不采用高倍拉伸。因此，我们采用一段拉伸的方法。2.4.3牵伸工艺的选择牵伸倍数选择及分配拉伸倍数的选择决定于所设计的品种。由于本产品为三维卷曲后处理，采用的为一段牵伸，所以所有的牵伸倍数应集中于第一段牵伸过程中。如产品为民用的要求有一定延伸度，柔软且富有弹性，且染色性能要好，则选择的拉伸倍数可较低。高强力丝及帘子线要求强度高，延伸度低，因此拉伸倍数可选得高一些，但拉伸倍数的选择必须小于断裂拉伸比。此外，拉伸倍数必须大于自然拉伸比，否则拉伸点就会无法控制地由给丝辊移至拉伸辊，而在另一段丝上形成一个新的拉伸点，产生未拉伸丝。在总拉伸倍数基本不变的情况下，随着一段拉伸倍数的提高二段拉伸倍数的缩小，则纤维的断裂强度有所提高，伸长率与沸水收缩率也随之下降。但当一段拉伸倍数提高到某一定值，即占总拉伸比90%时若由继续提高，则纤维性能变差，因一段拉伸倍率过大，则使纤维具更大的取向度和结晶度。这样的纤维再进行第二级拉伸，必须赋予更高的拉伸应力和拉伸温度，而过高的拉伸温度往往容易造成分子链的滑移；过大的拉伸应力的强迫拉伸又会造成链段撕碎的现象，因而具体表现为断裂强度下降，伸长率和沸水收缩率上升，双折射率亦显著下降。此外若第一段拉伸倍数过大则结果完全相当于一段拉伸失去二段拉伸工艺的优点。根据实践经验，一段拉伸倍数控制在总拉伸比的80%—85%左右范围内，得到的纤维品质较好。牵伸温度牵伸时必须使分子链获得一定的活动性，因此必须选择合适的牵伸温度。一般头道拉伸温度要求高于玻璃化温度Tg。如考虑到其它有利因素，也可略低于Tg，但另一方面拉伸温度又必须低于软化温度，此温度一般在熔点以下20～40℃，因温度过高时，解取向的速度也很大，故不能得到稳定的取向。一般说来，在相同的拉伸倍数下，提高拉伸温度，拉伸丝强度稍有增加，并降低拉伸应力从而减少断头率，因此热拉伸对提高物理力学性能是有利的。本次设计的三维卷曲纤维一段拉伸水浴温度为72℃。拉伸速度在拉伸时，当拉伸倍数、拉伸温度和拉伸热效应一定时，增加拉伸速度，拉伸应力也相应增加，这是因为在拉伸时纤维的形变是一个松弛过程，形变需要一定时间，如拉伸速度太快，形变来不及发展，就必然会使纤维中的应力增加，由于松弛过程和温度时间依赖性，拉伸速度对拉伸应力的影响，与拉伸温度对拉伸应力的影响相反，即拉伸应力随速度的提高而增加；另一方面拉伸热效应也会随拉伸速度的提高而增加，而使拉伸应力降低，当前者是主要因素时，拉伸速度提高使拉伸应力随着提高。当后者是主要因素时，则拉伸速度提高使拉伸应力减小。拉伸速度的决定与拉伸温度有关，若拉伸温度高，分子链活动性大，松弛时间短，拉伸速度也可相应提高。反之，拉伸温度低，分子链活动小，松弛时间长，拉伸速度也得相应降低。在生产实践中，提高拉伸速度可以增加产量，适当地提高速度，有利于稳定工艺，减少断头；但如拉伸速度太快，纤维大分子链来不及形变，使纤维内应力增加，甚至达到断裂强度，使纤维断裂，因此于拉伸不利，且影响正常生产与产品质量，相反若采用的拉伸速度过低，虽然也能得到很大的拉伸倍数，但取向的效果不大，这样的拉伸只能是一种无效拉伸。鉴于三维一段拉伸的水浴温度为72℃，牵伸速度（第二牵伸机速度）为230m/min。拉伸介质的选择拉伸介质最常用的有空气、水和水蒸汽等。空气：一般用电热板加热拉伸时拉伸介质是热空气。由于空气对纤维没有增塑作用，要达到同样的拉伸倍数就需要较高的拉伸温度和拉伸应力。且其温度控制也较困难，又因空气的导热性能差，特别是丝束较粗时受热不均匀，往往会产生“白斑丝”和“白节丝”，使纤维质量下降；此外，因空气不会使纤维膨胀溶胀，故纤维结构较紧密，表现为拉伸后纤维的延伸度较低，一般仅长丝采用此类加热介质。水浴拉伸（拉伸介质为热水）：由于水的增塑作用，在相同的拉伸温度下，拉伸曲线的形状比空气中拉伸时平坦，且其屈服应力比空气中低主要因水的增塑作用，使纤维溶胀，纤维中分子迁移性提高，一般由于水的增塑作用可使纤维的玻璃化温度Tg下降20℃左右；同时由于水的导热性能较好，比热也较大，丝束在拉伸时加热均匀，温度易于控制，设备比较简单，但水浴拉伸时纤维溶胀较厉害，结构松，拉伸后纤维的伸长率也较大，故如选择二道水浴拉伸工艺时一定要经过紧张热定型，使纤维结构致密化。用水蒸汽作拉伸介质：其性能介于热水加热空气之间，蒸汽虽能使纤维膨化增塑，但比在热水中低而高于热空气，故拉伸后纤维的伸长率也在二者之间。热水喷淋-热蒸汽加热二段拉伸工艺既吸收了热水和热均匀，蒸汽膨化较小的优点，又解决了热水浴中生头操作困难，停车浴中丝束易粘结的缺点。把热水浴改为热水喷淋加热方式，不仅操作方便，设备简单，而且温度亦易于控制。本次设计的三维卷曲纤维采用的一道水浴加热，以热水为介质。2.4.4热定型为了制备高强低伸高模量的纤维，通常在拉伸后要进行紧张热定型，然后再松弛定型。采用先紧张热定型后松弛定型的工艺后，与普通的纤维相比，强度可提高0.5-1.0克/旦，模数也有提高，伸长率降低10%左右，但采用紧张热定型工艺后，将使后处理投资比普强普伸型要高2.6倍。根据上列参数论证及所列工艺流程表。根据原料情况，如采用切片纺，还是直接纺，以及产品要求，究竟是棉型、中长型、还是毛型又可分高强低伸型还是普伸型，结合所选工艺参数综合考虑后权衡利弊最后制定下来。本设计的产品为中长型且为三维卷曲，因此不用紧张热定型，只需在牵伸后进行松弛热定型即可。2.4.5组件清洗设备的选择合成纤维熔纺的纺丝组件如纺丝泵、板、螺杆、过滤器滤芯及静态混合器等，经过一段时间的使用，由于聚合物熔体中的杂质，必须定期进行更换和清洗。在涤纶纺丝过程中，熔体中存在的机械杂质、凝胶、碳化、热裂等微粒，往往会堵塞喷丝板的微孔，而造成纤度不均匀和产生“注头丝”、“细丝”、“毛丝”等疵点，因此必须定期对纺丝组件进行清洗，近年来随着纤维产品质量指标的不断提高以及对纺丝头更换次数的减少，对于纺丝组件和计量泵的清洗处理则提出更高的要求。关于纺丝组件的清洗方法主要有以下六种：煅烧法煅烧法又称茂福炉灼烧法。它是在电热丝直接加热或带有循环空气的箱式煅烧炉中进行。被清洗的组件，在500℃左右高温的炉膛中明火灼烧6～8小时或更长的时间，使高聚物分解、碳化，取出冷却后，再在热水（或蒸汽）中清洗用刷子清除。该法的设备与操作虽然简单方便，但环境污染相当严重。又由于喷丝板与组件采用不锈钢，计量泵选用石金刚制造，在500℃以上温度时，其金相结构开始变化，而导致喷丝板的微孔和计量泵的齿形轮廓易产生变形，磨损和倒棱等缺陷，因此煅烧法会缩短上述零部件的使用寿命，并影响纤维产品质量，现在已逐渐被A1203流动床法和三甘醇法所取代。改良的煅烧炉是以蒸汽喷给法控制温度，使温度均匀，其投资少，可适用于一般长丝纺丝。天津电炉厂仿制的型号为TL80的煅烧炉，已在国内广泛使用。煅烧时间6～8小时，如把炉中的电加热改为远红外线加热后，可节省20～30%能源，上海许多厂已推广。盐浴清洗法用亚硝酸盐和碱作为热载体的盐浴槽，经加热升温至350～400℃。将组件或泵等先行分解，装入框篮中，用吊机浸入浴槽中，经过0.2小时左右的加热，熔体即被分解。后经水洗、碱洗和超声波水洗，总周期约l小时，可使泵体及组件表面极为清洁。此法优点是：传热快，加热均匀和周期短。缺点是：占地面积大，有水浴和碱浴等，使地面常有积水，并因亚硝酸盐的散发，对操作者周围环境有较大的影响。七十年代引进的涤纶、锦纶大型工厂都采用此法，国内有国产定型设备。A1203流动床法近年，用三氧化二铝流动床清洗炉清洗合纤生产用的组件、泵、板也比较成功。依靠非压缩空气和电加热的氧化铝细粒，在450～640℃的温度下借机械力和热量使聚合物自机体表面分离，氧化铝粉粒很细很好地穿透纺丝板的小孔。但由于氧化铝细粒较坚硬，清洗时间虽只需4小时左右，但氧化铝细粒对金属表面有磨损现象。从显微镜观察，长期使用此法清洗的纺丝孔的锐把有逐渐钝化现象。因此，提高精度的机械部件此法的应用受到限制。且因部分细末粒子不可避免的自沉降器排出，对环境有轻度的污染，涤纶长丝厂的大部分组件和泵板都可能用该法清洗，但熔体过滤器的滤芯则不能用此法清洗，工厂普遍配有一只较小的三甘醇清洗炉，专为少量过滤器滤芯清洗之用。三甘醇（TEG）溶剂清洗法八十年代新建的大型工厂都用三甘醇（TEG）作为溶剂溶解组件、泵板的聚合体达到清洗的目的。三甘醇是涤纶生产中的乙二醇副产物，冷却加热周期约为5小时，即可获得较高的效果。用溶剂法处理使组件避免因高温而变形，对精细部件尤为合适。如此法能使机件的极细部分得到清洗，特别是有三角形或多角形顶点的异形纺丝板、用不锈钢丝编制成烧结金属制成的熔体过滤器滤芯等，其孔眼极细，用一般的方法效果不理想，用此法效果较好。细旦长丝纺丝板或多孔喷丝板用此法清洗几乎都能达到满意的效果。由于大型合纤厂需清洗的机械部件多。三甘醇的消耗量很大，可用蒸馏方法使三甘醇回用，经清洗后的纺丝板再经水洗、碱洗和超声波水洗可获得良好的清洗效果。每清洗一公斤聚合体约消耗三甘醇1～2公斤，也可使用三甘醇和二乙醇的混合液，使处理温度降低，由于三甘醇无毒性，对环境污染不大。真空炉热解法真空裂解炉近年在合成纤维生产使用的组件、泵、板的清洗中逐步推广和应用，获得良好的效果。在一只卧式的真空加热炉中，纺丝板和组件盛放在带有滑轮的篮框上，密封后抽真空（50mm水柱）。被分解温度为450～530℃的聚合物沾污的组件都可用此法清洗。此法与一般的煅烧不同，组件经1.5～2小时的加热和真空处理，待冷却后取出，再经水洗等过程，使清洗周期大为缩短，通常可用于涤纶、丙纶、锦纶、氨纶等纺丝组件、泵、板的清洗。此法既经济又不影响纺丝板等精度，是对环境污染最小的一种清洗方法，可谓近年来较新的清洗工艺。水解法上海十一化纤厂涤纶车间近年来试制成功了高温水解和碱水解清洗熔体过滤器滤芯的工艺和设备，并已用于生产。目前该清洗方法是利用在氧化铝流动床加热炉中增加蒸汽管，获得约350℃的过热蒸汽分解聚合物。随后在碱液槽加热清洗，使聚合物进一步分解，该工艺处理时间较长，有待进一步改进。本设计采用的是真空裂解炉法。其他各种清洗方法比较于下表：名称温度（℃）周期（小时）消耗料地耗占地大气污染总评煅烧炉>8006~10—大中中差改良煅烧炉~4506~10—中中中良盐浴法350~4500.2~0.3NaNO2NaOH(KNO2)中大大良三甘醇清洗炉265~2855~8TEG小中小优氧化铝流动床清洗炉~480~5Al2O3小小中优真空裂解炉~4901.5~2—小小小优高温水解炉~3508~12—小小小未成熟

第三章工艺计算及物料衡算3.1工艺参数工艺参数是生产过程中应控制的技术参数，它是扩初设计阶段进行物料衡算、公用工程计算和设备计算的重要依据。制定工艺参数的原则是：合理性，先进性，可靠性。项目单位参数喷丝板孔数N孔555纺丝速度V米/分1000拉伸倍数R3.3收缩倍数K0.13泵效率0.97计量泵规格ml/rmp转70纺丝箱体数只/台4纺丝位数位/台24成品旦数dtex10孔径毫米0.45喷丝孔面积厘米21.59×10-3盛丝桶规格mm1800*1800*2000卷绕丝含油率18%容积有效系数η0.9丝重假比重d1克/厘米30.55纤维总旦数d总万旦220拉伸机效率η拉0.85第二拉伸机速度V2米/分230牵伸速度R'米/分230切断机转速V切米/分200熔体比重克/厘米31.23.2工艺计算1.泵供量Q(g/min)计算依据：纤维纤度d=10dtex，喷丝板孔数N=555，卷绕速度V=1000m/min，拉伸倍数R=3.3，收缩系数K=0.13计算公式：2.计量泵转速n(rmp/min)计算依据：泵供量Q(g/min)，泵效率r(0.97)，泵容量V(ml/rmp)（70），熔体比重c(g/cm3)(1.2)计算公式：3.喷丝板喷出速度Vs(m/min)计算依据：泵供量Q(g/min)，喷丝孔面积A(cm2)，喷丝板孔数N，熔体比重c=1.2g/cm3计算公式：4．喷丝头拉伸比γ计算依据：卷绕速度Vw(m/min)，喷丝速度Vs(m/min)计算公式：5．卷重Gw(g/5米.部位)计算依据：纤度d(dtex)，拉伸倍数R，喷丝板孔数N，收缩系数K，卷绕丝长度L(5米)计算公式：6．纺丝纤度d纺计算依据：成品丝纤度d(dtex)，拉伸倍数R，收缩系数K计算公式：7．盛丝桶丝重W(kg)计算依据：盛丝桶容积V1(m3)容积有效系数η(0.9)丝重d1(0.55g/cm3)计算公式：8．落桶时间t(min)计算依据：每桶丝重量W(kg)泵供量Q(g/min)，纺丝部位数B（24）卷绕丝含油率h(18%)计算公式：9．平衡间桶数s(只)计算依据：纤维总旦数d总(220万旦)，成品丝纤度d，喷丝板孔数N，纺丝部位B计算公式：故所需的平衡间桶数为15只10.一桶丝拉完所需时间h(h)计算依据：纺丝速度V1(m/min)，落桶时间t，拉伸倍数R，拉伸机效率η拉（0.85），第二拉伸机速度V2(230m/min)计算公式：11．集束总旦数D(旦)计算依据：集束桶数s，每桶丝旦数d桶计算公式：12．桶数桶数＝平衡间桶数s×2＋（10～12）=15*2+10=4013．切断机总产量Q切（吨/天台）计算依据：切断机转速V切（m/min）集束总旦数D(旦)计算公式：统计如下：序号名称计算依据计算公式计算结果1泵供量Q（克/分）·纤维纤度d（旦）；卷绕速度V（米/分）；喷丝板孔数N（孔）；拉伸倍数R（倍）；收缩系数K（可取0.13）Q=dRVN(1-K)/100001593.412泵转速n（转/分）泵供量Q（克/分）；泵容量V（ml转）；泵效率γ（可取0.97）；熔体比重C（克/cm3）（可取1.2）19.563喷出速度Vs（米/分）泵供量Q（克/分）；喷丝孔面积A（cm2）；喷丝板孔数N（孔）；熔体比重C（克/cm3）15.054喷丝拉伸倍数r卷绕速度VW（米/分）；喷丝速度Vs（米/分）66.45卷重GW（克/5米·部位）纤维纤度d（旦）；拉伸倍数R（倍）；喷丝板孔数N（孔）；收缩系数K；取用卷绕丝长度L（取5米）7.976纺丝纤度d纺（dtex）成品纤维纤度d（dtex）；拉伸倍数R（倍）；纤维收缩率Kd纺＝dR（1-K）28.717盛丝桶丝重量（kg）盛丝桶容积V1（米3）；容积有效系数η；丝重假比重d1（可取0.55）3207.68落桶时间t（分）每桶丝重量W（kg）；泵供量Q（克/分）；纺丝部分B（位）；卷绕丝含油率h（可取18%）68.789平衡间桶数S（只）纤维总旦数d总（旦）；纤维纤度d（旦）；喷丝板孔数N（孔）；纺丝部位B（位）1510一桶丝拉完所需时间（小时）纺丝速度V（米/分）；落桶时间t（分）；拉伸倍数R（倍）；第三拉伸机速度V3（米/分）；拉伸机效率η拉（可取0.85）19.3511集束总旦数（旦）集束桶数S（只）；每桶旦数d桶（旦）D=Sd桶=SNBd219.78万旦3.3物料衡算物料衡算不仅是原材料消耗定额的基本依据，而且是设备和能量计算的先决条件。物料衡算的理论基础是质量守恒定律物料衡算基本公式：ΣG1＝ΣG2+ΣG3ΣG1：输入系统各物料量的总和ΣG2：从系统或设备输出的物料量之和ΣG2ΣG3ΣG2ΣG3系统或设备ΣG13.3.1切片单耗量计算-0.05%-0.05%0.4%-0.1%-0.05%-1.0%含油水率成品打包-0.8%-0.5%-1.0%-0.4%定型切断卷曲集束拉伸干燥卷绕纺丝湿切片（1）一吨成品纤维的绝干成品纤维量＝1000/(1+0.4％)＝996.02kg（2）进入打包工序量＝996.02/(1－0.05％)＝996.51kg（3）定型切断＝996.51/(1－0.1％)＝997.51kg（4）进入卷曲机＝997.51/(1－0.05％)＝998.01kg（5）集束拉伸＝998.01/(1－1.0％)＝1008.09kg（6）卷绕＝1008.09/(1－0.8％)＝1016.22kg（7）纺丝＝1016.22/(1－0.5％)＝1021.33kg（8）干燥＝1021.33/(1－1.0％)＝1031.64kg（9）湿切片＝1031.64/(1－0.4％)＝1035.78kg所以切片单耗为1.036/吨成品，生产天数以333天计算，物料衡算表为（15000吨）工序损耗（％）输入量输出量T/dT/yT/dT/y干燥－