新型纺丝甬道技术在氨纶生产中的应用

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1、新型纺丝甬道技术在氨纶生产中的应用张之泰，韩虎（烟台泰和新材料股份有限公司，山东烟台264000）氨纶生产涉及范围广，既有物理变化，又有化学反应；不仅有传热过程，而且存在着传质过程［1］。在氨纶生产（纺丝工艺采用干法纺丝）中，使用到的一次能源主要有天然气、油剂；二次能源主要用到电力、燃煤、机油、蒸汽；耗能介质主要有水、压缩空气、氮气等[2]。在国家战略性经济结构调整、创建经济节约型、环境友好型社会的时代要求下，企业推进节能减排，降低能源消耗，技术创新改造已成为企业可持续发展的重要组成部分。2012年5月，烟台泰和新材料股份有限公司（原烟台氨纶股份有限公司）的舒适氨纶项目一次

2、调试成功投产。烟台氨纶是中国第一家从事氨纶生产的高新技术企业，其自主开发的舒适氨纶产品主要包括细旦、抗黄变、高回弹、高伸长率、高强度、均匀型等差别化氨纶，主要用于内衣、袜类、运动服等行业。舒适氨纶项目采用目前国内最先进的连续聚合、高速纺丝工艺，三条生产线全部投产后，产能将达到1万t。该项目中的一些关键技术，如纺丝甬道加热技术，就是在总结了前期工程加热不均、温度无法满足工艺要求的缺陷后进行了创新改造。经改造后，有效地节能降耗，为企业提高了经济效益。国内氨纶纺丝甬道技术的现状国内氨纶发展至今，普遍采用的是干法纺丝技术，纺丝速度在400~900m/min。以往的间歇聚合反应，成本

3、高、生产效率低，产品质量、品种较差。因此，降低成本、提高生产效率、提高纺丝速度、稳定和提高氨纶丝产品质量，是各氨纶企业的重要任务[3]。目前，国内氨纶纺丝甬道几何尺寸相对较小；侧吹风整流器、分布器较粗，结构不合理；采用蒸汽伴热或者电加热，热风加热温度有限，伴热不均匀，难以满足800m/min以上的纺速[4]。这种工艺条件下生产出的氨纶的各项物理指标较差，而且纺丝溶剂—二甲基乙酰胺（DMAc）又是易燃易爆物品，如果DMAc在甬道内的浓度达到爆炸极限，有可能发生爆炸的危险。1氨纶连续聚合工艺流程及在甬道2中的成形舒适氨纶连续聚合工艺如图1所示，主要以聚收稿日期：2012-10-

4、25修回日期：2012-12-19作者简介：张之泰（1986—），男，中北大学设备及自动化类专业硕士研究生毕业，从事设备管理工作。摘要：以烟台泰和新材料股份有限公司投资建造的舒适氨纶项目为背景，对其连续聚合工艺中采用的关键设备——纺丝甬道进行技术研究和创新改造。研究了氨纶丝条在甬道中的变化过程，进行了新型甬道的创新改造，分析了甬道的物理结构及加热保温回收系统对纺丝性能指标的影响，制定了甬道加热系统的工艺参数和使用维护方案，以保证甬道能合理满足工艺要求。实践证明：在新型甬道中纺出来的氨纶的力学性能指标达到了国际同类产品领先水平。关键词：氨纶；纺丝甬道；技术改造中图分类号：TQ

5、342.76文献标志码：B文章编号：1001-7054（2013）01-0034-04图1连续聚合工艺流程图图2丝条温度在甬道中的变化2013,42(1)张之泰，韩虎.新型纺丝甬道技术在氨纶生产中的应用35醚二醇（PTG）和二异氰酸酯（MD）I为原料，通过一定的比例在第一反应器中充分混合反应进入溶解机，然后在第二反应器中进行扩链反应，制成具有一定浓度和黏度的预聚原液，加入添加剂后，经一定的放置时间，制成符合工艺要求的纺丝原液[5]。将纺丝原液用精密齿轮泵定量均匀地压送至纺丝组件，从3孔的喷丝板中挤出形成细流进入240~250℃的纺丝甬道，甬道中的高温使原液中的DMAc溶剂迅

6、速挥发，丝条浓度不断提高至凝固，经假捻器加捻，卷绕机卷绕成粗细不等的氨纶丝。到平衡为止。此时丝条内部的温度高于丝条表面温度，丝条内部的溶剂以很快的速度扩散，但是丝条内溶剂的浓度沿丝条径向分布差异较小。第二阶段：DMAc挥发吸收的热量和热风传热的热量达到平衡，丝条保持湿球温度。丝条内部也保持着相对低的温度，DMAc扩散速度降低。DMAc在丝条中的径向产生差异，在丝条内部的DMAc含量高于丝条外部的含量，丝条表面的温度增高，纤维出现了皮芯结构，此时虽然丝条仍是圆形截面，却在径向发生了收缩现象。第三阶段：DMAc在丝条内部的扩散速度变得更加缓慢，丝条内部的DMAc浓度在径向产生更

7、明显的差异，丝条表面的温度基本等于热风的温度，此时丝条仅固化却不伸长。随着DMAc的蒸发，丝条的表层与内部截面产生某种程度上的不规则变化，残留在丝条内部的DMAc在后处理中被去除[7]。在纺丝甬道中，DMAc挥发不匀会引起丝条伸长回弹不良、断裂、条干不匀；如果甬道进风风速太高、风量不均匀，则可能引起丝条的抖动和震荡，这样就会导致生头时产生并丝的现象；如果甬道进风风速太低，聚合原液在甬道内的凝固时间必然会增加，DMAc不能及时挥发，造成纺丝速度、纺出来的氨纶丝密度无法提高。纺丝甬道温度的稳定性、均匀性也在一定程度上影