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1绿色纤维可行性研究技术论证报告上海聚友化工有限公司2006年3月2一.国内绿色纤维的发展现状国内绿色纤维的研究起始于1987年，成都科技大学最先开始了NMMO溶剂法纤维素纤维小试研究。1997年“八·五”科技攻关滚动项目由成都科大牵头，在宜宾化纤厂建设了50吨/年的试验装置。东华大学于1994年起也开始了Lyocell纤维的实验室研究。1997年下半年，设立了Lyocell纤维的研究开发中心，在溶解和纺丝等方面的基础理论领域进行了探索，发表了一些研究论文。与此同时，在原纺织总会科技发展中心的领导下，由科技发展中心、中国纺织科学研究院、东华大学参加成立了983科研课题组，在中国纺织科学研究院建立了小试纺丝实验线，分别对原料准备、溶液制备的各种方法、溶液流动管道设计、预过滤器设计、喷丝组件、喷丝板结构、干湿纺气隙成形条件、凝固浴漏斗结构、初生纤维脱溶剂等进行了反复试验。通过20吨/年小试设备的多次实践，打通了小试流程，纺出了合格纤维，纤维强度指标已达到3.6cN/dtex，伸长指标10％左右，其他指标与进口纤维也基本接近。溶剂回收方面对初生丝的洗涤回收进行了较为详细的试验，探索溶剂的回收工艺过程，已证明用回收的溶剂溶解纤维素没有问题。2001年，由上海纺织控股（集团）公司承担年产千吨级Lyocell纤维项目，被国家发展与改革委员会列入国家高技术产业化新材料专项计划。2003年2月，年产千吨规模Lyocell纤维的工业化生产样板厂，在上海市奉贤星火开发区内进行建设，计划2005年10月试生产，直至2006年2月生产出产品，目前没有稳定生产。这个样板厂采取引进消化吸收的方式，由德国TITK技术专家提供工艺基础设计，工艺关键设备如浆粕溶解设备由瑞士LIST公司提供，纺丝设备由德国苏拉集团纽马格提供。年产1000吨工厂总投资1.4亿元人民币。总之，中国目前的发展现状是：产品应用开发和织造、染整技术与纺织品生产已有一定基础，而所需的原料——“绿色纤维”依靠进口。到目前为止，国内还没有形成具有自主知识产权的绿色纤维制造技术和生产装置。二．绿色纤维项目建设的必要性绿色纤维的化学结构与粘胶纤维基本相同，除了具有天然纤维本身的特性如吸湿性、透气性、舒适性、光泽性、可染色性和可生物降解性外，还具有合成3纤维的高强度的优点，其强度与涤纶接近，远高于棉和普通的粘胶，尤其是它的湿强比棉花的干强还高，有利于染整处理，适用于多种染料，上染率高。它还具有良好的强伸特性，适宜与其他天然纤维或合成纤维混纺。还能经受剧烈的机械和化学处理，使织物有仿丝、棉、麻、毛等各种手感。在服用方面，舒适吸湿、保水性好、湿强、湿模高、热稳定性好、经久耐用，可通过原纤化技术使其手感丰满。此种纤维集合成纤维与天然纤维的优点于一身，代表了未来人类服装原料的发展方向。事实上，中国纺织工业协会、有关科研院校和企业早已重视了再生纤维素纤维绿色生产的研究和开发，涉足此项目工作的单位不下20个。80年代就开始做实验室研究，90年代进行了放大试验和中试。无论是在基础研究和工程探索上都取得了重大的进展，技术日趋成熟。但由于我国投资渠道等方面的原因，工程化和产业化的进展不够理想，至今尚未实现产业化，尚未形成具有我国自主知识产权的生产工艺技术。与此同时，我国在使用绿色纤维方面经过了多年的努力已取得突破性的进展，开发出多种纯纺和混纺的纺织品，受到国内外市场欢迎，因此绿色纤维的加工量逐年增加。但由于我国尚未工业化生产绿色纤维，只能依赖进口，外国公司高价出售，我们也只好接受，曾与外商商谈转让生产技术的可能，均因开价太高，谈判不能进行。在此种情况下，我们只能奋发图强，依靠我们自己的力量，在已取得的成果基础上，联合攻关，予以突破，开发具有我国自主知识产权的生产工艺技术，解决工程放大中遇到的问题，研制关键生产装备，才能早日实现国产化的再生纤维素纤维绿色生产，摆脱依赖进口，受制于人的被动局面。从加强环境保护，坚持走可持续发展道路的要求来看，开发再生纤维素纤维的绿色制造工艺更具有重要意义。绿色纤维不仅其生产过程是绿色的、环保的，而且其所用浆粕来自天然的木材和其它纤维素资源，溶剂NMMO也是无毒的，溶剂回收率可达99％以上，可以循环使用，生产过程中不会污染环境，产品可自然降解，因此它是一种可再生的、可生物降解的环保型纤维产品，不会造成白色污染。这种生产代表了现代纤维生产的发展方向。因此，“新溶剂法纤维素纤维（绿色纤维Lyocell）成套技术装备的开发”被列入我国十一·五期间化纤工业规划发展的重点技术项目。4我院开展绿色纤维研究的方向是，开发具有自主知识产权的再生纤维素纤维绿色生产的工艺技术，摸索出有自己特色的生产工艺，努力缩小与发达国家在绿色纤维方面的差距。我们的阶段目标是，首先建设一个1000吨/年的中试样板生产装置线，在此基础上再进行技术和工程放大。最终目标是使国内真正具备建设万吨级以上工业生产线的工艺设计、设备制造和生产管理综合能力。我们的品种发展方向是，先发展绿色纤维的普通短纤产品，进而开发差别化和功能性品种，将来条件成熟时再发展长丝产品，直接成条产品和非织造布，并努力满足下游纺织企业的各种需要。经过8年的实验攻关，我们对绿色纤维有一定的理论基础和感性认识，对国际先进技术也有一定的了解，现在是到了真正自己开发出成绩的时候了，由于国际竞争激烈，这项技术的开发宜早不宜迟，否则等到国外的技术在国内以至世界普及了，我们的开发就没有意义了，也就没有我们的市场份额了。我们相信，由于绿色纤维凭其卓越的服用性能，对环保的无害性和对石油无依赖性，将极有可能是粘胶纤维和其它一些纤维品种的替代产品。许多国家正争先恐后加紧研究开发，以使在竞争中争取走在前列。我国绿色纤维项目的顺利建成投产，肯定能提升国家的纤维研究和制造水平，带动一些化工、纺织及设备制造企业。三．市场分析与预测绿色纤维有优良的加工性能和服用性能，它的机械性能优于棉纤维和粘胶纤维，穿着舒适性与棉纤维和粘胶纤维相似。可纯纺，也可和其他天然纤维或化学纤维混纺，制成各式各样风格迥异的产品，我国纺织加工的“天丝”产品不仅在国内市场受消费者欢迎，也大量出口国外，其发展前景是十分广阔的。从上世纪90年代起，我国开始进口绿色纤维，由于消费者欢迎，用量逐年扩大，以近几年的数据报导看，2000年我国使用5000吨，2003年增至25000吨，2005年达到了3万吨。随着绿色纤维产品的生产技术成熟及产品质量的提高，下游纺织行业的技术不断创新与推广，原材料（溶剂NMMO的大生产规模化后成本的降低）的成本下降及纤维生产过程成本的降低，绿色纤维与其它纤维相比将具有很强的竞争力并且将赢得广阔的化纤市场。根据2005年浆粕、NMMO的市场价格及公用工程能耗的综合分析，按年产1000吨绿色纤维的规模计算，产5品成本在19878元/吨左右。2005年进口绿色纤维的价格在30000元/吨左右,而我们预测同比情况下国内生产的绿色纤维售价在26000元/吨左右（由于国内产品属于初级阶段水平，相对于国外的产品质量有所偏低，所以售价也应偏低），在价格上有明显优势和利润空间。由于市场认知度的不断提高，因此，今后市场对绿色纤维的需求将继续稳定增加。根据国内、国外的市场容量预测，绿色纤维的需求将在较长一段时间内稳定增长，因此，短时间内几乎不存在市场需求方面的风险。为了满足此类纺织加工的需要，必须加大力度，努力加速发展自己的纤维生产技术。四.项目建设方案1．项目建设规模与产品方案综合考虑到国内的绿色纤维研究和生产只是达到初级水平，以及部分关键设备的生产能力及国内工艺技术的水平和生产管理经验，本项目的建设规模定为年产1000吨（8000小时），每小时生产125公斤产品为纺织服装用规格的绿色短纤维，产品规格可根据客户实际需要再做生产调整。产品质量指标如下：纤度：1.67～3.33dtex纤维长度：38～51mm干强度：≥3.3cN/dtex断裂伸长率(%)：11～15％湿强度：80％以上（对比干强度）回潮率(%)：10.52．厂址选择方案绿色纤维的生产由于与粘胶纤维生产有一定的相关性，在某些技术上有值得借鉴。新乡化纤股份有限公司地理位置优越，交通发达，自然资源和自然条件较好，经济技术因素优越。建厂30多年来，公司坚持“技术开发、技术改进、技术改造和技术更新”的方针，不断通过技术创新和技术改造，加大新产品的研发力度，企业有很高的整体生产技术与研究水平，在生产技术与管理方面也有很大优势，另一方面新乡化纤集团有自己的设计和施工力量，因此在厂房建设、公用工程建设、设备安装等方面可以依托自己的力量完成，可以节约投资，因此本项目的选址定为河南新乡化纤集团。在经济投资节约和技术支持、运行保障方面是有一定优势的。6生产主厂房占地面积为1134m2，+/-0.00m，+6.00m，+10.50m，+15.00m共四个楼层。3.项目合作方式与分工方案本项目将依托中国纺织科学研究院上海聚友化工有限公司研究开发的绿色纤维生产线，我院负责为年产1000吨绿色纤维中试装置提供工艺包和成套技术；为中试生产线提供预溶解、溶解、纺丝共三部分所需设备，为节约资金，我院承担的设备尽量由中丽机械制造公司制造；郑州纺织机械股份有限公司负责为该中试生产线提供纺丝水洗、后加工处理、纤维打包、溶剂（浓缩）回收共四部分所需设备；河南新乡化纤股份公司负责提供装置所需的厂房、公用工程、生产所需原料和辅料，承担工程施工安装和开车工作。4.工艺技术方案在整个生产流程中,我院所承担的是工艺和设备的核心技术,是关系到项目成功与否的关键。自从98年3月以来,本院研究人员一直致力于绿色纤维的工艺实验,已摸索出了一套能够溶解和纺丝的适用工艺,并在实验线上纺出了绿色纤维,983项目总结了实验中的许多有价值数据和宝贵经验。其工艺流程如下：浆粕补充新鲜NMMO粉碎a．浆粕的粉碎：成卷或成包的浆粕可切条或切成片，然后用于浸润，最好选用反应性能好、含金属离子和杂质少的木浆。b．预溶解：切成条或成片的浆粕与加热的80％的NMMO进行搅拌混合，转速40～80rpm，温度80℃，混合时间6～8min。溶液纤维素浓度约12％，NMMO和水约占88％，稳定剂为蓓酸丙酯。（国外有的用酸活化，用碱中和，PH值调为8，也有的用蒸汽活化，有压榨机压干后去溶解）牵伸水洗切断精炼NMMO烘干成品NMMO回收浓缩打包纺丝溶解浸润7c．溶解：溶解是整个生产工艺中难度较大的工序，我们准备采用具有传热效率高、水分蒸发快、混合均匀的适合高分子高粘度流体的成膜装置，溶解温度80℃，溶解时间30～60min，真空度小于800Pa，设备、管道夹套的加热采用热媒加热。d．熟化：熟化相当于后溶解，在工艺上与溶解相当，设备有所区别。是补充溶解和使大分子处于舒展、稳定、平衡状态,也能使流体混合更均匀,再次脱去气泡和水分，使流体更透亮，提高了可纺性，设备内要有在线折光分析仪和粘度检测仪，以监控溶解效果。e.过滤：过滤采用和聚酯熔体过滤相似的方式，纤维素溶液通过增压泵的增压而穿过滤孔为15μ的金属滤网，根据过滤器前后的压力差定期更换清洗清洗滤网。f.纺丝：我们准备采用组合喷丝头纺丝，正在实验的每个喷丝头600孔，每个纺位锭16个喷丝头，共32个纺位锭子，喷丝头孔径为直径0.1mm，长径比为2～3，纺丝温度85～100℃，喷丝头挤出速度为5～10m/min,纺丝牵伸速度40-60米/分钟，气隙长度20～60mm，中心吹风温度20-25℃，吹风量为0.08L/孔/分钟。凝固浴温度20℃。溶剂析出率50～54％。g.牵伸、切断：一道牵伸浴温度40℃，溶剂析出率为16～24％，二道牵伸浴温度60℃，溶剂析出率为9～15％。切断采用普通的具有50万旦切断能力的简易切断机。h.精炼：精炼采用郑纺机制造的成套精炼机设备，结构与生产粘胶纤维的精炼机相似，工艺路线依次为：绒毛成形，水洗，漂白，交联，上油，压榨六部分，工艺参数要根据实际生产确定。i.烘干、打包：烘干、打包采用郑纺机的现有成套设备，工艺简单易操作控制。j.溶剂蒸发与回收：溶剂回收量的多少是