氨纶合成纤维的生产工艺的探讨.doc

H:精品资料建筑精品网原稿ok（删除公文）建筑精品网5未上传百度广东轻工职业技术学院毕业设计( 论文) 题目: 氨纶合成纤维的生产工艺探讨 系( 院) : 轻化工程系 专 业: 高分子材料加工技术 班 级: 高分子072班 姓 名: 刘润孔 指导教师: 谭寿再 陈东毅 完成时间: 4月18号 广东轻工职业技术学院毕业设计( 论文) 任务书轻化系系( 院) 高分子材料加工技术专业兹发给 高分子072 班学生 刘润孔 毕业设计( 论文) 任务书, 内容如下: 1.毕业设计( 论文) 题目: 氨纶合成纤维的生产工艺探讨 ; 2.应完成的项目(如页面不够可另附纸张): ( 1) 根据毕业题目, 查阅相关资料, 了解当前国内、 外氨纶合成纤维的技术发展现状 , 包括生产配方、 工艺、 生产设备, 产品质量控制, 环保要求等。 ( 2) 企业生产实习, 熟悉实习企业氨纶合成工艺流程, 了解生产配方, 生产设备, 产品质量检测方法, 基本掌握某生产工序的岗位操作。 ( 3) 撰写毕业论文, 内容包括: 合成氨纶的原料, 生产配方, 生产工艺等技术问题。根据企业生产实际, 运用学习的知识理论, 分析讨论企业氨纶合成工艺、 配方的合理性, 提出具有创新性建议。 3. 论文完成进度计划(如页面不够可另附纸张): 时间内容备注 .1.10毕业设计安排, 落实毕业设计题目指导教师布置任务 .1.11-2.22查阅文献, 阅读资料学生个体及毕业设计小组 .2.22-2.27草拟毕业论文提纲学生个体, 指导教师 .3.1-4.10下厂实习, 收集企业的技术资料学生个体, 企业指导教师 .4.11-4.17完成毕业论文初稿学生个体 .4.18-4.26论文修改学生、 指导教师 .4.27-4.28论文评阅指导教师 .4.29-4.30 毕业论文答辩学生、 教师 4. 参考资料以及说明: 1. 王文科, 牛家祥, 韩车伟, 等 .氨纶工业的现状及发展趋势 J 聚酯工业. , ( 4) : 8-13.2.戴建平, 朱新生, 程丝, 等 .聚氨酯的化学结构与熔纺工艺路线 J 聚酯工业. , ( 4) : 4-7.3. 李绍雄, 朱吕民 .聚氨酯树脂 M .南京: 江苏科学技术出版社, 1992.4.张木全, 云智勉。化工原理 M .广州: 华南理工大学出版社, .10.5.英威达纤维(佛山)有限公司厂内资料. 5. 本毕业设计( 论文) 任务书于 年 1 月 10 日发出, 应于 年 4 月 26 日完成, 然后提交各系进行答辩。系 主 任 批准 年 月 日 教研室主任 审核 年 月 日 指 导 教 师 审核 年 月 日目录1.前言12.当今氨纶合成纤维的生产方法13.原材料14.原材料介绍25.生产工艺流程36.聚合反应47.工艺参数58DMAC回收系统 79.结论810.致谢.911.参考文献 9 氨纶合成纤维的生产工艺探讨 学生: 刘润孔 指导老师: 谭寿再 陈东毅 教学单位: 广东轻工职业技术学院摘要: 本文主要探究了英威达纤维(佛山)有限公司生产国际名牌莱卡( LYCRAR) 氨纶合成纤维的原材料, 以及其生产工艺流程和一些基本工艺参数。生产方式是管线连续反应式。这样的生产方式, 其优势在于生产效率高, 废料率低, 但工艺难以控制, 生产波动影响范围广。本文着重讲述本公司的生产流程和原料的配方。关键词: 氨纶合成纤维 工艺流程 工艺参数Abstract: This paper describes INVISTA Fiber (Foshan) Co., Ltd production of international brands Lycra (LYCRAR) spandex synthetic fiber raw materials, and its production process and some basic parameters. Production is continuous reactive pipeline. This production method, its advantage is high efficiency, low waste, but the process difficult to control a wide range of production fluctuations. This article focuses on about the companys production processes and raw materials formulations.Keywords: Lycra spandex fiber process parameters1. 前言随着服装行业的发展,对纤维的要求越来越高,用量也越来越大。其中氨纶合成纤维占了主导地位。对生产氨纶纤维工艺上的优化和提高必定有着重要的意义。英威达纤维( 佛山) 有限公司是一家生产氨纶纤维的著名企业, 其著名的产品有莱卡、 coolmax等。特别是莱卡纤维在全球更具知名度, 因此对莱卡生产工艺的探讨有着重要的参考价值。2.当今氨纶合成纤维的生产方法氨纶的纺丝方法包括干纺、 湿纺、 化学反应纺丝和熔融纺丝法。干法纺丝技术是当前氨纶工业生产最为普遍方法, 占世界氨纶总产量的80% , 典型代表是杜邦公司的Lycra 纤维和拜耳公司的Dorlastan纤维。湿纺法约占10% , 其代表是日本富土纺公司的Fujibo 纤维。美国环球公司的Glospan纤维则由化学反应纺丝法制得。熔融纺丝法是近年来新兴起的, 约占3%, 具有代表性的纤维品种是日清纺公司的 Mobilon、 钟纺公司的Lubell和可乐丽公司的Rexe。由于世界各地环保意识的不断增强, 对化工生产中的污染管理日趋严格。尽管干法纺丝法所得产品性能优异, 但存在严重环境污染和成本偏高等缺点。相反, 熔融纺丝技术, 不使用溶剂、 凝固剂, 无废水废液处理问题, 生产成本低, 具有很大的发展潜力, 是当前人们研究的热点之一。3.原材料31.主原料:MDI( 4, 4-二苯基甲烷二异氰酸酯) GLYCOL( 聚四氢呋喃二元醇) 32.扩链剂:EDA(乙二胺) DYTEK(甲基戊二胺) LRD-3(二乙基撑三胺)33.终止剂:DEA(二乙胺) CHA(环已胺)34.溶剂:DMAC(N,N-二甲基乙酰胺)35.添加剂:DMAC(N,N-二甲基乙酰胺) MAT-108(抗氧剂)MAT-105(第二抗氧剂)MAT-107(LYCRA仿伪标识)KP32(颜料)A519(润滑剂)POLYMER(LYCRA的聚合溶液)MAT-100(抗氯剂)TiO2(钛白粉,增白作用)4.原料介绍41. MDI( 4, 4-二苯基甲烷二异氰酸酯) MDI是聚合体反应物的重要成分, 在常温状态下为清澈的黄色液体, 在7度的温度下为冰块状的固体。 MDI极易溶于水, 在生产过程中, 任何时候都不能与水混合。MDI是一种巨毒物质, 含有MDI的水蒸汽或者灰尘, 吸入人体都是有害的, 而且MDI不易排出体外, 对人体是长期性的影响。MDI不能长时间保存, 它会随着时间以及温度的增高而变质,因此它是有使用期限的, 变质后MDI将会影响到聚预合, MDI/glycol的实际比例, NCO, CG 等。NCO是MDI分子参与预聚合反应的的一部分基团. 它主要是吸引乙二醇分子的羟基.同时在链增长反应中,MDI对最后的纱的长度方面起非常重要的作用。42.GLYCOL( 聚四氢呋喃二元醇) 乙二醇在常温下是一种具有粘稠状无色液体。羟基是乙二醇分子参与预聚合反应的一部分基团, 羟基主要是跟MDI中的NCO基团反应。43. DMAC(N,N-二甲基乙酰胺) 二甲基乙酰胺是一种常见的有机化学溶剂, 二甲基乙酰胺能溶解多种化合物, 能与水、 醚、 酮、 酯等完全互溶, 具有热稳定性高、 不易水解、 腐蚀性低、 毒性小等特点, 用途广泛。在反应中作为溶剂, 主要控制着溶剂的粘度, 使其顺利流动反应。其闪点为63度。44. 扩链剂扩链剂是用来与预聚合物的”NCO”基团反应, 来增加链长度的有机物, 它又三种有机物组成。其中EDA( 乙二胺, 闪点34度、 凝固点11度) 和DYTEK A( 2-甲基戊二胺) 为扩链剂, LRD-3为稳定剂。45. 终止剂它作为链增长的终止剂, 控制着聚合物的链长度。它又两种胺类组成, 一种是DEA( 二乙胺, 闪点-28度) , 另一种是CHA( 环己胺, 闪点28度) 5.生产工艺流程简单的工艺流程图如下:其具体工艺流程如下:MDIMDI贮罐供应泵MDI供应罐供应泵过滤器流量计电磁阀三通阀静态混合器GLYCOL槽车过滤器热交换器GLYCOL供应罐过滤器计量泵流量计三通阀静态混合器静态混合器三通阀预聚合反应器( 第一反应器) 冷却器三通阀预聚合反应物贮罐供应泵过滤器计量泵稀释混合器( 此处加入DMAC) 九段热交换器连增长反应器( 第二反应器, 此处加入扩链剂、 终止剂、 DMAC) 增压泵摆动粘度计在线分析仪冷却器聚合物溶液贮罐6. 聚合反应61.预聚合反应:预聚合反应也叫第一反应, 它是莱卡产品生成的基本反应, 因此预聚合反应效果好不好, 将直接影响莱卡的质量。在预聚合反应过程中, GLYCOL的-0H基团与MDI的NCO基团反应, 形成我们所说得预聚合物( Capped Glycol, 简称CG) 其反应方程式如下所示: 在实际生产中, 我们一般都是控制预聚合物中的NCO含量来确保丝线的性质。 由于MDI和GLYCOL的反应是放热反应, 如果MDI与glycol在47度时混合反应, 再加热到60度后, 保存在保温良好的容器中, 最终完全反应的生成的预聚合物温度会达到97-98度, 但由于我们只需要47度左右的预聚合物, 因此控制它的反应温度就非常重要了。一般情况下以下反应条件会对预聚合反应产生很大的影响。( 1) MDI和GLYCOL的含量比例。如果NCO的含量低, 那么产生的预聚合物粘度很高, 熔体流动困难; 如果NCO的含量高, 产生的预聚合物粘度很低, 熔体流动很快, 也会影响后面的反应。因此我们需要严格控制MDI和GLYCOL的含量比例。( 2) 停留时间。预聚合物在反应器中停留的时间。停留时间过长, 反应就会不停地进行下去, 预聚合物会越来越长, 造成熔体流动困难。因此要控制好它们的停留时间。( 3) 温度。如果反应温度过低, 则反应不完全, 造成物料的浪费。如果反应温度过高, 则会影响丝线的质量, 而且容易产生凝胶。因此我们要严格控制MDI和GLYCOL的反应温度。( 4) MDI和GLYCOL的进出顺序。反应中MDI总是”先进, 后出的”, 如果顺序相反了, 就会出现凝胶现象62. 链增长反应:链增长反应也叫第二反应、 R2.它是整个工艺流程的最后一步反应。在这个阶段中扩链剂、 终止剂都参与反应, 形成最后的聚合物溶液。反应式如下: 其影响条件有以下几方面: ( 1) 物料的进出顺序。预聚合物( CG) 总是在反应中”后进先出的”如果顺序相反, 就会出现凝胶现象。( 2) 预聚合物的含量。如果预聚合物的含量过高, 无论是增加扩链剂的含量还是终止剂的量, 都会造成聚合物粘度过高。( 3) 扩链剂的含量。如果扩链剂的含量过高, 也会造成聚合物粘度过高。( 4) 链终止剂的含量。如果链终止剂的含量过高, 会造成聚合物粘度过低。7.工艺参数71.添加剂(slurry)的配混:加料顺序 研磨时间 比率ADD DMAC AND START MAT-105 RECIRC 0.58 ADD MAT-108 0.123ADD MAT-107 0.103ADD KP320.046ADD MAT-105 AND START A519 RECIRC0.074RECIRCULATE AND MIX60minADD 5190.036RECIRCULATE AND MIX30minADD MAT-1000.026ADD TIO20.013RECIRCULATE AND MIX360minCHECK QUALITY,TRANSFER BATHCH72.终止剂的配混(STOPPER MIX)物料 比率DMAC 0.887CHA0.048DEH0.06373.增链剂的配混(EXTENDER MIX)物料(MATERIALS) 比率(RATIO)EDA0.812DYTEK0.174LRD-30.01374.跑速的分配(RATE)741.预聚合跑速(CP RATE)CP RATE=GLYCOL RATE+MDI RATEGLYCOL RATIO:0.8099MDI RATIO:0.18699741.增链聚合跑速(CE RATE)CE RATE=CP RATE+STOPPER RATE+EXTENDER RATE+SLURRY RATECG RATIO:0.95694SLURRY RATIO:0.04649STOPPER RATIO:0.04EXTENDER RATIO:0.0275.简单比率流程示意图:8.DMAC回收系统81回收系统简介: DMAC回收系统主要目的是用来回收在生产过程中已被污染的DMAC, 然后再经过提纯进行循环利用。其原理是: 利用物质沸点的不同, 将回收过来的脏DMAC经过脱水塔, 精馏塔, 焦油塔进行物质分离。82流程图: 83流程简述: 废DMAC回收罐把纺丝车间回收过来的DMAC打到过滤器进行过滤( 把固体, 颗状物去掉) 。然后进入油分离器, 把脏DMAC的一部分油成分去掉。油水分离器出来的物料打到脱水塔。物料进入脱水塔后进而入到下端的再沸器。利用20KG的蒸汽进行对物料加热。低沸点的水被蒸发到塔的顶部, 经冷凝器冷却下来送到接收罐。高沸点的物料则沉在再沸器的底部送到精馏塔再进行物质分离。( 10摄氏度的冷冻水和20KG的蒸汽走的都是管程, 物料走的是壳程) 。剩下的精馏塔和焦油塔其工作原理同脱水塔一样( 即利用物料沸点的不同进行物质分离) 。其中, 所提纯出来的DMAC在精馏塔的第32块塔板出料, 直接打到DMAC供应罐。9.结论:氨纶合成纤维的生产是非常复杂的,特别是管线连续生产。英威达纤维(佛山)有限公司就是采取这样的生产方式。难度在于各原料的跑速控制准确度和出现事得故的影响度大.生产氨纶合成纤维的技术核心在于几个方面: 原料的选择, 各种原料的比例控制, 胺类加入量的控制( 即增链剂和终止剂的控制) , 物料的混合均匀度。另外一个重要方面是在纺丝时的拉伸力和拉伸速度的控制( 这里不详细说明) 。10.致谢:在这篇论文的编写过程中,我要感谢我的两位指导老师:谭寿再老师(学校指导老师)和陈东毅老师(工厂指导老师)。谭老师负责指导本人如何完成本次毕业论文,陈老师负责教本人学习氨纶聚合纤维的生产工艺知识。11.参考文献:1. 王文科, 牛家祥, 韩车伟, 等 .氨纶工业的现状及发展趋势 J 聚酯工业. , ( 4) : 8-13.2.戴建平, 朱新生, 程丝, 等 .聚氨酯的化学结构与熔纺工艺路线 J 聚酯工业. , ( 4) : 4-7.3. 李绍雄, 朱吕民 .聚氨酯树脂 M .南京: 江苏科学技术出版社, 1992.4.张木全, 云智勉。化工原理 M .广州: 华南理工大学出版社, .10.5.英威达纤维(佛山)有限公司厂内资料.