《腈纶干法纺丝》-毕业学术论文（设计）.doc

f 腈纶干法纺丝 汪维良 任铃子 王精铎 (中国石化总公司发展部，北京，1 0 0 0 2 9 ) (上海石化总厂研究院，2 0 0 5 4 0 ) (山东淄博合成纤维厂，2 5 50 4 0 ) 1腈纶干法纺丝发展概况 腈纶干法纺丝最早由美国杜邦公司于1 9 4 4 年完成中试，1 9 5 0 年完成工业化生产。当时聚合体为纯聚丙烯腈，溶剂为二甲基甲酰胺(DMF ) ，纤维牌号为奥纶(Orlon)。由于没有加入第二、三单体，纤维服用性、染色性很差，使其发展受到限制。1 9 5 2 年，受其他共聚体性能改善的启发，杜邦又创立了由丙烯腈(A N )、丙烯酸甲酯(MA )、苯乙烯磺酸钠(SSS)三元共聚的奥纶聚合物。其纤维手感好，富有毛的蓬松和柔软性，染色容易且色泽鲜艳，日晒牢度极好。它的各种制品很受欢迎，使之成为一种永不衰败的纤维品种。与此同时，德国拜尔公司也开始工业化生产该纤维，牌号为德拉纶(Dralon)。德国的另一公司赫希司特(Hoec hest ) ，也生产牌号为雷道(Redon )的干法腈纶。世界干法腈纶装置均由他们派生。 日本直到70年代后期，受干法腈纶独特性能的诱惑，建立了几个小规模厂。 目前杜邦将其国内外的腈纶厂全部关闭，其技术也纷纷转让给发展中国家，即印度尼西亚、伊朗、印度、匈牙利和我国的抚顺、淄博、秦皇岛、宁波、茂名。 就世界范围来看。干法纺丝厂家有开有关，其总产量基本未变，仍占腈纶总量20 %左右。 2 干法腈纶的工艺特点 2 .1 纺丝液贮存安定性不好 从聚合物溶解开始到原液被加热、贮存和过滤，直到再被加热和纤维成型止，其间要求连续性很强。如处理或衔接时间稍长(一般6 h )就会给纺丝造成很大困难和损失，纤维白度也会下降。一旦渡过此关，纤维的水洗、拉伸、汽蒸及干燥又都有很大随意性。 溶剂DMF具有很强的溶解力，蒸汽压较低，在初生态纤维中有很大的相互扩散能力，从而使纤维内部较湿法更为密实、均匀。 2 .2 生产安全性要求高 因纤维在较高的温度下成形( 约350℃ ) ，使操作、维修和控制均有难度。为防止有机物在这种温度下起火爆炸，自控环节冗长，增加了停纺因素。这一点到目前为止仍是困扰我国引进厂不能连续生产的原因之一。 2 .3 单线纷丝生产能力不大 由于靠热气带走纺丝液中的溶剂使纤维成形，受横向传质阻力的限制而决定喷丝板直径不能太大。因此其孔数不能太多3000以下)。虽纺速可达300m / m in ，但单台机产量也难以超过5000 t /a。 2 .4 喷丝板结构复杂，组装要求高 喷丝板高温上机，操作难度大。由于气体热焙较小，要使内外环纤维中的溶剂挥发速度接近，就应使内环原液温度高些，内外环原液又不能相通。喷头结构和装配均很严格。原液中溶剂挥发要高温才可，因此上机的喷头温度必须高于200℃。近25 k g 的热铁块要安装迅速准确，有一定难度。 2 .5 环保难度很大 D M F 是一种对人体有害的有机物，使其与热N2 的混合物不外泄并回收利用技术难度颇大。用过的喷丝板需用浓度为68％的硝酸在近1 0 0℃亡下煮沸，在这个过程中，氧化氮和酸雾的回收及腐蚀问题国内外均无较好处理办法，造成空气污染，设备腐蚀严重。 3干法纺丝工艺流程简介 腈纶干法纺丝工艺一般可划分为五个工序: 即聚合、原液制备、纺丝、水洗拉伸、后处理、回收。其工艺流程图如图1所示。 3 .1 聚合工序 把各自调配好的反应剂，即第三单体、氧化剂、中和剂、脱活剂等稀水溶液，同混合好的单体加到反应釜中，在一定条件下制得纺丝所需的聚合物。催化剂中的还原剂亚硫酸氢钠是由氢氧化钠同SO2 在活化塔中制得。此液流中的过量SO2尚有调解反应釜，p H值之功效。 脱活剂加到反应釜的溢流中，管道混合使反应停止。 中和剂加到再浆化罐中控制聚合物游离酸。 有时可根据第一水洗液p H 值情况加些中和剂。 这一连续悬浮水相聚合在有夹套的平顶铝釜中进行，釜内壁有螺旋导液片4 条，顶有搅拌器。正常反应时夹套内通冷冻水，吸收反应热。在启动反应釜时，夹套内通热水升温。反应一旦开始，p H 值及各种物料均要严格控制，以保证聚合物性质均一。聚合物浆液、水和未反应单体及盐类等均溢流到有搅拌器的浆液供给罐。然后把浆液用泵送到第一真空转鼓过滤机，同时用温热脱盐水洗除单体和盐类。水洗液送到回收工序回收单体。 水洗后的聚合物含水5 %左右，再加水调成75 %含水。加中和剂控制游离酸。这一再浆化工作在串联的有搅拌器的几个大罐中完成。 其中一个为不合格浆液分离罐。混合均匀后的浆液用泵送到第二真空转鼓过滤机。脱水到含固60 % ，再连续落入干燥机的成条机中，挤成Φ6 x 20 的棒状。用铺匀器均匀地