年产2万吨氨纶项目
1.1. 产品用途
聚氨酯弹性纤维通常是指在合成纤维中含有至少85%的聚氨酯链节的纤维。在美国,聚氨酯弹性纤维的商业名称通称为斯潘德克斯(Spandex),英国称为艾拉斯坦(恩啦是他呢),日本称为ESPA。世界各国大多沿用了美国的叫法,将这类纤维称为Spandex,而我国按传统合成纤维命名习惯,称这种弹性纤维为氨纶。
氨纶的性能不仅与它的原料、反应工艺有关,而且,不同的纺丝加工条件对它的性能也有很大影响。
氨纶有着其他任何一种纤维所无法比拟的弹性和各种性能,它的断裂伸长率大于400%,通常在500%-700%之间,最高可达800%以上,即使该种纤维在拉伸变形300%,其回弹回复率仍达到95%以上;聚氨酯纤维纤度加工范围宽,可以生产纤度范围在22~4778dtex,纤度最细者能比纺织用橡胶丝细几十倍,而拉伸断裂强度是橡胶丝的3~5倍;耐紫外线照射能力强,耐洗涤,在大于150℃及氯化漂白物下也不褪色,其织物可以使用普通溶剂进行干洗。
氨纶是连续长丝纱,能以裸体纱形式直接应用于植物的编制生产中,主要用于制备高弹性袜口和带类衣饰制品(领口、袖口、下摆等),是该类纤维进入应用领域的初级形式。在纺织工业和聚氨酯工业的共同努力,改善了该类纤维的染色、精整等新工艺,开发了包覆、芯纱、复合加捻、混纺等纺织新品种,使得应用拓展至紧身衣、游泳装、运动服以及适应不通用途的针织品、服装、外衣面料等,其产品轻盈、舒适、优异的防皱、抗皱折、定型不变等性能,市场前景良好。
氨纶包覆纱主要是以聚氨酯弹性纤维为芯纱,外部是用一根或二根的其他纤维反向环绕包覆于拉伸状态的氨纶丝上,讲不通非弹性的天然或合成纤维加捻在这种拉伸态的弹性纤维上,能制得各种花色品种的丝纺纱。
利用聚氨酯弹性纱结合纺织工艺技术可制备出各种各样的织物面料,可以生产出纬向有高弹性能的紧身服装、游泳衣、径向弹性的滑雪裤;采用经编机或拉舍尔经编机生产的平纹织物,可广泛用于运动服装、女士紧身衣、胸衣等。莱卡(Lycra)就是使用聚氨酯弹性纤维和超细纤维捻合而成的新纱种;氨纶与羊毛共纺可生产出高级毛质服装面料。
由于氨纶作为高技术含量、高附加值产品,具有优异的弹性和很大的延伸性,在许多传统的纺织品中只需加入少量的(<10%)的氨纶,即可使织物的档次大为提高,体现出柔软、舒适、美观、高雅的风格,因此深受广大消费者,特别是妇女的青睐。目前氨纶弹性服饰的应用正在由欧美地区向亚太地区转移,由内衣向外衣发展,由女性服饰向男性服饰扩展。氨纶不仅用于纺织领域,而且已发展到产业、生物医疗等应用领域。
1.2. 生产工艺
氨纶的制造方法主要可分为溶液干纺法、溶液湿纺法、熔融纺丝法和化学纺丝四种。其中以溶液干纺法发展最早,工艺技术成熟,纺丝速度快,纤维性能优越,产量最大,约占总产量的80%;溶液湿纺法约占总产量的10%;熔融纺丝和化学纺丝两种生产方法约占总产量的10%。最近发展的熔融纺丝氨纶因不需使用溶剂而渐受重视。
熔融纺丝法:因该法不使用易燃溶剂和有毒的凝固液体,不会造成工业卫生和环境污染,节省昂贵的溶剂回收设备投资;工艺流程简单,设备投资少;生产效率高,以实现细旦化,拉纺出纤度更细的弹力丝等优点,近年来发展速度很快。熔法纺丝法氨纶虽然需要一些特殊的技术,但基本上与聚烯烃纤维的熔融挤出纺丝法相似。聚氨酯的热敏性、单丝的低模量及发粘等问题,都需要在熔纺时特别考虑并加以解决。
反应纺丝法(化学纺丝法):典型的反应纺丝装置与湿法纺丝装置十分相似。它们的区别之处是反应纺丝法仅使用较少的纺丝浴,并使用输送带式加热器而不是使用加热甬道(筒)。该方法使用的原料不是聚氨酯嵌段共聚醚,是带有-NCO反应性端基的预聚体。在生产中将预聚体经计量泵计量、过滤器过滤后,送至喷丝头,喷出的预聚体丝条,在凝固浴中与二胺类化学品溶液发生反应使长丝表面及内部逐步形成不溶性脲-氨基甲酸酯结构的纤维长丝,在设定温度的热水或在设定的有机胺溶液中完成聚氨酯纤维的交联反应,完成化学反应后的长丝经过喷淋水洗脱除丝条上残留的二胺类化合物后,进入干燥定型机中定型。与溶液湿纺法最主要区别是输入的是可反应的预聚体和将水-醇固定浴改为二胺类溶液的凝固反应浴。该法中常用的二胺化合物有乙二胺或肼类化学品。生产中可以通过降低预聚体的粘度(其中加入低于10%的惰性溶剂)提高喷丝速度;在多元醇组分中加入少量甘油、三羟甲基丙烷等改善弹性纤维的化学性能;根据需要还可以在预聚体中加入配合助剂(颜料、消光剂、紫外线吸收剂等)改善性能和加工性。由于二胺类化学品产生的工业污染、环境污染问题,大多企业多不选用此法,采用该法生产的厂家和品牌有美国Golbe公司的Glearspan;英国Courtaulds公司的Spanzelle;西班牙La Seda de Barcelona的En Kaswing等。
湿法纺丝:用聚酯作为原料生产的聚氨酯弹性纤维通常采用湿法,用干法纺的目前却不多。采用湿法纺丝,由于受到纺丝浴介质的静态阻力作用,其拉伸速度通常不宜太高。该法所用纺丝溶液和干纺法基本相同,只是纺丝溶液的浓度和粘度都比较低,通常为浓度20%~25%,粘度约为40~50Pa.s,主要利于使用水或醇类化合物介质把喷出长丝条中的溶剂溶析出来。该法生产氨纶丝工艺流程比较复杂,设备投资大,生产成本较高,生产出的氨纶丝断面形状不甚规则,表面较粗糙,后处理工序较多,纺丝速度慢,不如干纺法生产的弹力丝均匀、光滑,生产成本较高,效率低,一般用于生产纤维度较粗的聚氨酯弹力丝。目前采用湿纺法生产的氨纶丝占整个氨纶丝产量的10%左右。
干法纺丝:目前世界上大多数的厂家普遍选用溶液干法纺丝法生产氨纶,生产产量最大,约占总产量的80%。生产工艺技术开发最早,工艺最成熟,纺丝速度快,纤维性能优越。生产速度高达200~800m/min,纺丝纤维纤度可达0.4~2.0tex,抽出的长丝可以通过假捻粘合生成连续长丝纱,干纺纤维有纵向隆起且十分光滑的表面,其截面通常为圆形或椭圆形。生产基本流程简述如下:先将浓度为25%~35%、粘度150~300Pa.s的聚氨酯-二甲基甲酰胺丝纺溶液置入贮罐中,通过齿轮计量泵和过滤器送至喷丝装置,喷出的纺丝溶液牵引向下在加捻器的作用下加捻成长丝,经牵引辊完成合股,经上油辊将成品丝缠绕在缠卷棍上。在喷丝装置中,喷出的聚氨酯丝在由入口送入的热气流下并流向下移动,使其中的二甲基甲酰胺挥发,逐渐脱除干净 ,二者一起经过出口进入冷却、分离的溶剂回收装置,脱除的溶剂可循环使用。
综合生产工艺的成熟性、技术来源的可靠性,以及拟建装置的技术经济性,推荐采用干法纺丝工艺生产氨纶。推荐招商对象主要有:美国的Dupont, Globe Manufacturing、德国的Bayer、韩国的Taekwang Industrial,以及日本的Asahi Chemical和Toyobo等。
1.3. 生产规模及产品方案
年产2万吨氨纶
1.4. 装置占地
工厂占地50亩。
1.5. 投资估算和经济效益
投资约10.8亿元,销售收入22亿元,利润20000万元,税金6600万元。投资回收期:4.5年。