粘胶纤维工艺学ppt课件

粘胶纤维工艺学 原液部分 一 粘胶纤维简介二 粘胶纤维生产工艺流程三 原液车间工段及工序介绍四 各工段易出事故及应对措施五 天泰开车以来发生事故及原因 1 粘胶纤维简介 粘胶短纤维又叫人造纤维 俗称人造棉 是通过化学方法制造生产的人造纤维的一个主要品种 是由天然纤维素 棉短绒 木材 竹子 芦苇 麻等 经碱化生成碱纤维素 再与二硫化碳作用生成纤维素磺酸酯 溶解于稀碱液中 获得粘稠的粘胶纺丝液 经湿法纺丝和一系列后处理工序加工后得到的粘胶纤维 在12种主要纺织纤维中 粘纤的含湿率最符合人体皮肤的生理要求 具有光滑凉爽 透气 抗静电 染色绚丽等特性 2 二 粘胶纤维生产工艺流程 原液工艺流程 喂粕 一次浸渍 一次压榨 二次浸渍 二次压榨 细粉碎 老成 称量 黄化 粗细研磨 后溶解 混合机 熟成中间罐 一道过滤 一道落胶 二道过滤 脱泡供胶 脱泡 脱泡落胶 三道过滤 纺丝压送桶 纺丝 3 三 原液车间工段及工序介绍 粘胶纤维原液车间主要分浸压粉段 制胶熟成段和公用工程部分 4 一 浸压粉段工序介绍 1 混粕的目的 减少或消除浆粕质量差异造成的影响 使生产工艺稳定 连续 正常 混粕越均匀质量越稳定 2 浸渍 1 浸渍 浆粕在18 左右的烧碱溶液中 纤维素与烧碱作用 生成碱纤维素 同时浆粕膨胀 使浆粕中的半纤维素和其它杂质溶出 这个过程称为浸渍 又称碱化 2 浸渍的目的 纤维素与烧碱作用 生成碱纤维素 使浆粕中的半纤维素和其它杂质溶出 纤维素大分子间的氢键受到破坏 使纤维素的反应性能提高 碱化后的纤维素能与CS2作用生成纤维素黄酸酯钠盐制取粘胶溶液 3 控制工艺 一次浸温58 0 5 一次浸渍碱浓240 2g l 二次浸温49 0 5 二次浸渍碱浓172 2 浆浓4 5 5 配制100m3浓度310g l的新液 使用浓度170g l的压液和浓碱 使用压液体积比为30 浓碱720g l和430g l的体积比1 1 计算需加入压液 浓碱 软化水各多少m3 解 1 压液占 100 30 30m32 压液中含碱 30 170g l 1000 1000 5100kg100m3新液中含碱 100 1000 310g l 1000 31000kg加入430g l和720g l的碱各为x则 31000 5100 430 x 720 xX 31000 5100 430 720 22 52m3即430g l和720g l的浓碱各22 52m3 水 100 30 22 5 22 5 24 96m3 6 3 压榨 1 压榨是将浸渍后的浆粕中多余的碱 半纤维素 杂质压出 提高碱纤维素纯度 这一过程工艺上称为压榨 压榨程度可用压榨倍数即用浆粕压榨后的质量与浸渍前干浆粕质量之比值表示 亦可用碱纤维素中 纤维素含量 表示 2 碱纤维素的压榨性能受浆粕的性质和浸渍条件影响 浆粕 浆粕的膨润度小 纤维长 半纤维素含量少则有利于压榨 棉浆较木浆容易压榨 浸渍 凡是使纤维素膨润和使浆粥粘度上升的因素 都不利于碱纤维素的压榨 设备 连续式浸压机因压辊的沟槽或网眼堵塞 会造成压榨困难和压榨不均 操作条件 浆粕摆放不均 投料速度不当 会造成浆粥浓度变化 压榨不均匀 3 控制工艺 一次甲纤 26 2 一次含碱17 4 0 5 二次甲纤 30 5 1 含碱 14 0 5 7 4 粉碎 经压榨后的碱纤维素十分紧密 板硬 表面积变小 不利于后续老成和黄化 粉碎的目的是使碱纤维素成为细小 松散的屑状 增大了表面积 有利于老成过程中与空气中的氧接触 使老成均匀 同样也使碱纤维素在黄化中与二硫化碳充分接触 反应均匀 制得粘度一致 过滤性能好的粘胶 因为无论是老成还是黄化反应 都是气相与固相之间进行 按照表面活性理论 固相颗粒越小 分散程度越高 表面活化则越大 反应越快 越均匀 8 5 老成 1 浆粕经浸渍 压榨 粉碎而得碱纤维素 其聚合度有一定下降 但降低不多 碱纤维素的分子量仍然很大 若制成粘胶则粘度太高 造成纺丝困难 为了降低粘度 必须减少分子链长度 而减少分子链长度的方法则是通过氧化降聚原理实现 粉碎后的碱纤维素在恒定的温度下保持一定时间 在空气中氧化降解 聚合度下降至工艺要求 这一过程称为碱纤维素的老成或老化 老成的目的是使碱纤维素与空气中氧气发生反应 将粘度降低到工艺要求的范围 再经黄化制得粘度合格的粘胶 以保证粘胶具有良好地过滤性能和可纺性能 9 2 控制粘度的主要方法 根据铜氨粘度的变化情况及时对粘度的波动作出判断 主要调节方法 老成鼓料位 氯化钴加入量 二次浸渍温度 在粘度波动情况不大的时候尽量调节老成鼓料位 如果波动大单靠料位不能调节的时候就要调整氯化钴加入量 但要注意氯化钴调节比较迟缓 调节过大就会出现多批次波动 在调节时还要注意称量斗是否压料 要根据后面的生产情况进行调节 二次浸渍温度一般不建议进行调节 10 老成操作应注意的关键问题老成工序操作中最关键的是碱纤维素不能过于干燥 碱纤维素经粉碎后成为起毛的颗屑 其氧化的降聚作用受温度的变化和各种催化剂而变化 在起毛的颗屑内所含空气中有效氧已经足够进行充分的老成作用 因此应避免将碱纤维素暴露在过量的空气中 否则 许多颗屑就会干燥出来 以及由于碱和空气中的二氧化碳所形成的碳酸钠就会造成过滤和纺丝困难 11 二 制胶熟成段 一 黄化 1 碱纤维素在一定条件下与CS2反应 生成纤维素黄酸酯 这一反应过程工艺上称为黄化 黄化的目的 是在纤维素大分子上引入黄酸基团 一方面可增大纤维素大分子间距离 进一步削弱大分子间的作用力 氢键 另一方面 由于具有亲水性的黄酸基团与溶剂接触时发生强烈的溶剂化作用 原来不能溶于常规碱溶剂中的碱纤维素就成为可溶于水或稀碱中的纤维素黄酸酯 粘胶就是纤维素黄酸酯的稀碱溶液 黄化主反应 C6H10O5NaOH CS2C6H9O4OCS2Na H2O黄化副反应 纤维素黄酸酯的水解和皂化 CS2与NaOH反应是主要的黄化副反应 生成红色油状液体三硫代碳酸钠及其它副产物 反应温度愈高 黄化副反应愈强烈 由于红色油状副产物的存在 使纤维素黄酸钠变成微黄色 甚至变成桔红色 12 2 黄化方法 干法黄化 湿法黄化 我们采用干法黄化 3 影响黄化因素1 温度 2 时间 3 CS2加入量 4 碱纤维素组成 甲纤和含碱 5 真空度 加CS2前抽真空利于CS2在规定时间内安全加入 又能使CS2加入机台后成为气态 有利于渗透到碱纤维素中 同时也减少了副反应 使黄化反应完全 6 搅拌速度 高 有利于反应进行 干法黄化速度太快易使物料成粒或结团 易使磺酸脂酯化度不均匀 7 半纤含量 13 4 黄化终点的判断方法 1 颜色判断法 纯粹的纤维素黄酸酯应是纯白色 但黄化副反应生成的Na2CS3带有桔黄色 而在正常情况下 副反应速度与纤维素的酯化反应速度大致相等 因此黄化机内物料逐渐由白色变成黄色 桔黄色时 即可认为黄化到达终点 2 时间温度结合判断 黄化时间 温度达工艺要求 3 机内气压判断法 在黄化前 先抽真空 0 9bar 机内呈负压状态 当CS2注入黄化机内后 由于CS2挥发使压力上升 反应开始后 CS2逐步被消耗掉 压力又回复到负压状态 表明CS2已消耗完毕 黄化到达终点 一般若设备密封性好 可用此法作参考 4 电动机负荷 电流值 判断法 随着黄酸酯的逐步生成 物料开始发粘 使电动机负荷逐步增大 若在负荷达到峰值时 加入中途水 负荷即迅速下降 随着物料的搅拌 开始形成团状 负荷又有所回升 黄化到达终点 我们生产线判断不便于用颜色来判断终点 需根据酯化度的测定来确定合适的黄化温度和时间 再参照机内气压变化或电动机负荷法来判断终点 14 5 现行工艺 1 初温 13 16 2 终温 25 28 3 真空度 0 9bar 充氮后真空度 0 8bar 黄化终真空度 0 3bar 4 时间 45分钟 5 二硫化碳加入量 34 2 对甲纤 6 溶解液温度 2 5 15 已知碱纤组成含甲纤31 15 含碱14 32 投料量10000kg 批 CS2加入量34 5 对甲纤 比重1 265 后溶胶甲纤8 9 含碱4 7 计算 CS2加入量 溶解液加入量 比重为1 浓度 CS2加入量 10000 31 15 34 5 1074 675kg1074 675 1 265 849 5L胶重 10000 31 15 8 9 35000kg溶解液加入量 35000 10000 1074 675 23925 325补充纯碱的量 35000 4 7 10000 14 32 213kg碱浓度 213 23925 325 8 9g l 16 二 后溶解 1 目的 后溶解是将初溶解后的高度亲水的纤维素黄酸酯分散 进一步溶解在稀碱液或软化水中 制成粘胶胶体溶液 初溶解后的粘胶中还有许多纤维素黄酸酯颗粒 这些颗粒通常称为胶块 在后溶解过程中 胶块在碱液的作用下进一步膨胀和溶解 同时进行机械搅拌 在机械研磨作用下 胶块被磨碎 纤维素黄酸酯充分溶解 制成分散均匀的粘胶胶体溶液 17 2 影响溶解因素 设备 温度 时间 粘度 酯化度 黄酸酯的均匀性和组成 溶剂的性质 3 现行工艺 1 溶解时间 70分钟 2 温度 21 23 3 后溶胶Ni值 60ml 18 三 粘胶的纺前准备经过后溶解的粘胶 它的凝固能力较低 并含有多种固态杂质及气泡 故需进行混合 熟成 过滤和脱泡 以制得具有良好可纺性能的 清净而均一的纺丝粘胶 然后送去纺丝 这个过程 工业上称为粘胶的纺前准备 19 1 粘胶混合的目的是减少各批粘胶间的质量波动 维持品质指标的稳定性 均匀性 另外由于粘胶混合桶容积较大 可以贮存几批粘胶 保证原液车间和纺丝车间生产的连续性 2 过滤的目的 是滤除粘胶中不溶解的或半溶解的粒子及机械杂质 以防止纺丝时堵塞喷丝孔 使纺丝拉伸过程顺利进行和提高成形纤维的质量 因为这些粒子和杂质在粘胶纺丝时会堵塞喷丝孔使纤维断裂 或造成纤维纤度变异 拉伸性能遭到破坏 并产生粘胶块和粗纤维等疵点 降低纤维的品质 20 3 粘胶的脱泡 1 粘胶中的气泡粘胶中含有空气泡和溶解的空气 在纺丝时 大气泡会使纺丝断头 毛丝 小气泡会造成个别喷丝孔断丝而使喷出的单丝数目不足 并产生粘胶块等纤维疵点 更微小的气泡 则保留在纤维中形成 气泡丝 降低成品纤维的强力 严重影响成品质量 为此 粘胶在纺丝前必须经过脱泡 脱泡程度以粘胶中溶解空气含量小于1 5 2 0mL L粘胶 并且无小气泡为合格 21 4 粘胶的熟成1 粘胶在一定温度下 放置一段时间 其凝聚力提高 形成达到工艺要求的粘胶 这个过程称为粘胶的熟成 溶解后的粘胶 由于酯化度较高 对电解质比较稳定 所以不易在凝固浴中凝固成形 熟成的目的 就是使黄酸酯发生部分水解 皂化 酯化度下降到一定数值 使粘胶容易凝固成形 2 熟成过程的化学反应主反应 主反应包括黄酸酯的水解 皂化反应以及纤维素的补充黄化和再酯化反应 22 影响熟成的因素 熟成时间 熟成时间主要取决于熟成温度 熟成度的高低 过滤脱泡所需要的时间 提高脱泡速度 可缩短熟成时间 升高熟成温度和降低粘胶中的含碱量 也可以加快熟成速度 但粘胶稳定性差 不利于纺丝 熟成温度 升温可以缩短熟成时间 每升高1 在达到相同熟成度下 时间可缩短8 10h 但温度过高 会加速黄酸酯分解 一般熟成温度控制在15 20 粘胶组成 粘胶中氢氧化钠和纤维素黄酸酯的组分浓度对熟成度影响很大 粘胶中 纤维素含量越高 熟成越快 氢氧化钠含量越高 熟成越慢 半纤维素含量越高 熟成越快 氯化钠等无机杂质含量越高 熟成越快 23 粘胶质量对并丝的影响 1 粘胶的过滤不好 粘胶内存有杂质和凝胶粒子对质量影响 2 粘胶脱泡不净 形成断头粘联形成并丝 3 粘胶粘度偏高导致喷丝头喷出的丝漫流粘联形成并丝 4 粘胶熟成度过嫩 造成酸浴中成型不充分粘联形成并丝 5 黄化中加入CS2过多 纺丝中溢出产生并丝 6 生产不稳定 粘胶质量波动易产生并丝 7 粘度太低 含碱偏低纺丝可纺性差易产生并丝 24 三 公用工程 公用工程包括软化水站 冷冻站 压缩空气主要用气的地方有 纺丝压送桶 各种自控系统 酸站的丝束过滤器反洗等 如果遇到压力低于0 5MPa时 先开备台后通知调度中心 检查降压原因 压缩空气中含有水份 油份 会给制氮机的制氮效果减弱或制氮机失去制氮能力 仪表自控失灵或损坏 要想空气中无水份 油份就要加强巡检冷干机的工作是否正常 自动除水系统是否正常 压缩空气贮气罐底部手动排水阀门 每隔1小时手动排水一次 制氮机在正常运转中要每隔一小时检查一次 减压阀手动排气看是否有水分有份 如果发现异常立即回报处理 要巡查控氧仪显示数值是否在0 5以内 如果数值偏高说明氧含量高 制出的氮气不合格要立即找仪表处理查找原因 用7 软化水的地方 一次 二次调配桶碱液降温 罗茨风机进风 回风换热器用 黄化溶解液配制 全厂空调 CS2回收降温 25 用 8 冷冻水的地方 溶解机 混合机 混合机出胶板式换热器 脱泡水降温 7 水 板换降温溶解碱板换降温 冷冻机组常出现的故障 奔油现象 油一但进入蒸发器降温效果相差3 会造成机组缺油运转 造成设备损坏 滤油器分离网螺栓常出现松动 螺栓松动后 分离网就起不到分离作用 造成油跑掉 冷冻机组管道连接口 焊缝常出现裂纹 且不易发现 出现跑氟现象造成机组降温效果不好 报警停车 滤油器垫子易坏 吸气压力过低易出现报警停车 26 公用工程现行工艺钠床进水压力 0 3MPa再生NaCl浓度4 8 小反洗时间45 60min大反洗时间120 180min树脂沉降时间10min逆法闷盐时间120 180min正法闷盐时间35 60min软化水硬度 0 12mEq L循环水氯根 300mg L冷却水温度 30 冷碱水压力0 2 0 3MPa7 软化水压力0 25 0 35MPa压缩空气压力0 6 0 7MPa冷却水氯根 500mg L 27 四 各工段易出现故障 1 碱纤压榨干湿不均冲洗碱液的压力低 部分网眼堵塞 造成排碱不畅 浆粥浓度不稳定 浆粥分配不均 应对措施 定期清理 清洗装置 加强维护 保持冲洗泵压力稳定 定期检修和及时调整浆泵的转子 保证输浆量的稳定 及时调节压力平衡桶的压力 定期清洗压辊网 28 2 上下刮刀突起而不起到作用原因 刮刀安装位置不当 没装在压辊的切线位置上 压辊压力过大 碱纤紧紧压在压辊上 冲洗碱压力低 碱纤冲不净 应对措施 校正刮刀位置 及时检查和调节浆泵转速 压辊转速及压力平衡桶的压力 提高冲洗碱液的压力 将碱纤冲净 29 3 老成鼓出料口堵原因 1 出料口有死料 逐渐将下料口堵 2 出料系统送料器 出料搅拢跳闸造成 处理 1 将出料口打开 投开 2 将出料系统从后向前将堵塞管路投开 4 链条出现销子断裂原因 受力不均 造成用力过大造成 处理 停老成鼓将销子更换好 30 5 黄化常见故障 CS2加入量不足 如发现及时可补加CS2即可 如黄化终了才发现 需要补加浓碱液和CS2并延长黄化时间 中途停车 由于电器设备原因黄化中途搅拌电机跳闸现象 如发现及时 重新启动并适当延长黄化时间即可 如跳闸时间长 需补加浓碱液和CS2并延长黄花时间 黄化机爆炸 黄化粗均化堵料 称量旋风分离器堵料 碱纤串胶 碱纤串水 31 五 天泰开车以来发生事故及原因 1 2012年11月27日 黄化下二硫化碳时计量表处鼓破垫子 造成破垫子的原因 1 因气温较低 计量表处垫子变硬 2 计量表与法兰连接处不平 在供二硫化碳压力稍高的情况下鼓破垫子 2 2012年11月29日夜班 发生两次事故 1 废胶桶发生溢胶及废胶粘胶泵凝胶 2 黄化机排毒风机及管道冻住 造成多台电机烧坏 事故一原因 预过滤器清理不及时 造成粘胶泵空运转时间太长 螺杆发热造成粘胶凝胶 粘胶泵不能供胶 废胶桶内粘胶过多引起溢胶 事故二原因 排毒风机停电后 风机内的冷凝水进入叶轮 外面气温较低 造成叶轮冻住 排风机送电后没有盘车就在主控室开启 造成电机烧坏 32 3 2012年12月20日白班 粘度低致使出料困难 事故原因 二硫化碳计量表出现问题 致使加入的二硫化碳量多加 老成鼓长时间压料造成后溶胶粘度低 黄化机出料时胶块过大导致出料困难 致使生产线不连续 4 2012年12月11日 脱泡桶进水 造成进水的原因 1 原设计管道U型弯向下 2 脱泡用循环水压力控制不稳定 水量大时进入脱泡桶 33 5 2013年1月12日 白班三道供胶泵撤盲板处理不及时导致纺丝停车 造成停车原因 1 三道供胶泵撤盲板处理不迅速 估计工作量不足 耽误时间 2 熟成监盘工遇到突发事实 应变能力不够 6 2013年2月22日19 20左右 浸压粉工段因压料停车 停车后压榨工应按要求进行冲洗压辊 压榨工在工作过程中违反安全操作规程用手去清理压辊上的碱纤 不慎将右手卷入压榨机预粉碎中 造成右臂严重伤害 这是一起典型的因违反安全操作规程发生的人身伤害事故 34 7 2013年3月24日20 20左右 1 黄化监盘学徒工在师傅去厕所之际进行独自操作 在补碳时开错阀门 致使进料阀打开 2 凌晨3点左右操作工在旋风分离器投料时 用力过猛把投料的铁锹头掉入旋风分离器 致使粗研磨卡住 这是二起典型的因违反安全操作规程 责任心不强发生的操作事故 35 8 2012年12月15日白班 发现中间桶搅拌跳闸 现场查找原因 为中间桶凝胶 事故原因 1 管道进胶形式不合理 1 3号中间桶进胶量大 2 4号基本不进胶 2 巡检不到位 没有及时发现液位及粘胶状态的变化 这是典型责任心不强造成的事故9 2012年12月9日 脱泡桶进入蒸汽造成脱泡桶内填料上的粘胶凝胶及真空管道在蒸汽高温下全部损坏 事故原因 脱泡桶在停车时 协助开车操作工没有关闭蒸汽的旁通阀 造成凝胶及管道损坏 36 谢谢观赏 37