熔體直紡技術的研究進展

熔體直紡技術的研究進展

特麗綸的生產(chǎn)聚酯纖維由有機二元酸和二元醇收集，然后通過溶解纖維獲得的聚酯纖維。通常聚酯纖維指的是聚對苯二甲酸乙二醇酯紡制的纖維,中國商品名為滌綸,目前是合成纖維的第一大品種。在各種服用纖維中,聚酯纖維以其優(yōu)良的可紡性、資源可開發(fā)性以及消費者的可接受性,獲得了比其它合成纖維更廣泛的應用。新型纖維加工技術的發(fā)展為聚酯纖維的增添了新的活力。英國曼徹斯特加爾科印染者協(xié)會的溫菲爾德和克遜在實驗室中用PTA和EG為原料合成,取名“特麗綸”。世界上第一個把滌綸工業(yè)化的廠家是美國杜邦公司。杜邦公司從英國加爾科印染者協(xié)會購買了專利權,經(jīng)中試后于1953年建立世界上第一個聚酯工廠,年產(chǎn)1.6萬噸PET,產(chǎn)品稱為“達克綸”。1961年聚酯纖維的世界產(chǎn)量只有15萬噸,到1972年便躍到三大合成纖維(滌綸、尼龍、腈綸)之首,達到251萬噸。中國化纖行業(yè)協(xié)會編制的《2012年全國化纖行業(yè)基本情況統(tǒng)計(1～11月)》指出,聚酯纖維仍然是我國最大的化學纖維品種,2012年1～12月份,全國累計生產(chǎn)化學纖維超過3500萬噸,其中聚酯纖維達到3000多萬噸以上,占比達79%。2005年后,我國纖維的產(chǎn)量占世界產(chǎn)量的60%以上,其中聚酯纖維產(chǎn)量達80%以上,熔體直紡占75%。與切片法相比,熔體直紡工藝具有產(chǎn)能大、能耗低、效率高、成本低的特點,但流程長,聚合與紡絲條件相互影響,工藝調節(jié)影響面廣,品質控制難,產(chǎn)品開發(fā)難度大,差別化率低。目前熔體直紡為主導的加工技術體系面臨裝備、技術、產(chǎn)品、市場同質化的結構性問題,亟需開發(fā)低能耗、柔性化、自動化、信息化的生產(chǎn)裝備及技術,攻克規(guī)?；?、柔性化相互制約的瓶頸,進一步節(jié)能減排,降低成本,提高產(chǎn)品附加值,提升核心競爭力,實現(xiàn)規(guī)?；统杀九c高品質高附加值產(chǎn)品的統(tǒng)一。本文將從國內外現(xiàn)在熔體直紡聚酯制備、管道輸送、熔體直紡聚酯纖維成型技術、高效節(jié)能環(huán)保與智能化管理幾個方面進行介紹纖維成型及產(chǎn)品開發(fā)的最新進展。1國內生產(chǎn)企業(yè)的應用1997年,國家將“聚酯成套設備研制”項目納入國家“九五”重點科技攻關計劃。結合工程實踐經(jīng)驗,研發(fā)成果形成了國內自主開發(fā)的技術軟件,具備了獨立進行工藝設計、工程設計、大容量設備設計及成套設備制造的能力?！?0萬噸/年聚酯成套技術”獲得2002年國家科學技術進步二等獎。在此基礎上,進一步成功開發(fā)了聚酯四釜流程工藝及成套裝備。應用自主開發(fā)的技術和設備,相繼建成了日產(chǎn)180t、360t、400t、500t、600t、900t聚酯裝置,實現(xiàn)了聚酯裝置的大型化、系列化。國內熔體直紡技術由大容量向超大容量方向發(fā)展,超大容量聚酯制備具有產(chǎn)能大、能耗低、效率高、成本低的特點,但是對裝備也提出了更高的要求。超大容量熔體直紡技術要保證超大容量聚酯反應釜中物料傳熱與攪拌均勻性,要解決反應釜容量大、加工工藝復雜、控制困難等問題。超大容量聚酯設備的開發(fā)必須要考慮到聚酯的柔性化制備,將大容量低能耗與柔性化高度結合。陳中等介紹了聚友公司對國內大容量聚酯企業(yè)出路的認識和實踐。聚友公司采用塔式平推流技術建設超大容量酯化反應器,運用幾項重要的節(jié)能和回收能量技術降低成本,使用熔體直紡節(jié)能,降耗。采用縮聚側線在線添加技術使現(xiàn)有大容量聚酯裝置的生產(chǎn)柔性化,通過增加縮聚側線解決現(xiàn)有大容量聚酯裝置品種單一性,指出大容量、低成本、直接紡、柔性化、多品種方向發(fā)展是國內大容量聚酯企業(yè)的出路。1.1高均勻傳熱技術及熱控制策略目前熔體直紡超大容量聚酯裝備技術主要面臨的問題由超大容量聚酯反應釜中物料傳熱與攪拌不均;反應釜機械攪拌不充足,物料停留時間不均一;反應釜容量大、加工工藝復雜、控制困難等問題。根據(jù)報道國內桐昆集團在釜內部設置點陣式多處氣相熱媒供能裝置,實現(xiàn)高效高均勻傳熱;通過調控熱媒溫度及攪拌功率,使物料蒸發(fā)沸騰鼓泡,補充軸向與切向攪拌,實現(xiàn)物料的高效均勻混合。通過建立聚酯容器材料冷、熱模型,建立酯化、預縮聚、終縮聚等過程的控制指標與對反應器容量、材質要求的關系的數(shù)學模型,開發(fā)容積達277m3的超大型酯化反應釜,比之前國內外最大反應釜容量增加52%,如圖2所示;采用多次分段回火,表面滲氮控制技術,實現(xiàn)終縮聚釜水平驅動軸100%制成率高精度制備;采用分段安裝與多級組合,實現(xiàn)大容量聚酯設備高效、有序、安全運輸與安裝,形成了一整套年產(chǎn)40萬噸具有自主知識產(chǎn)權的超大容量聚酯長絲柔性化生產(chǎn)關鍵技術,成果達到國際先進水平。1.2流程上的差別化熔體直紡裝置生產(chǎn)能力的提高,對于降低產(chǎn)品單位成本、節(jié)約能源具有明顯的優(yōu)勢,但對品種切換帶來了較大的困難。為了解決大容量與柔性化、差別化的矛盾,并從經(jīng)濟性、可行性、合理性方面進行綜合考慮,目前采用“一頭二尾”的流程配置形式,如圖3所示。中國昆侖工程公司一頭兩尾技術的最大生產(chǎn)能力達到1400t/a,已在桐昆集團投產(chǎn);美國康泰斯公司單套最大生產(chǎn)能力達到750t/a,已在新鳳鳴集團投產(chǎn)。以康泰斯公司為新鳳鳴集團設計的聚合裝置為例,結合大量變頻器的使用,750t/a聚合裝置的噸產(chǎn)品電費比530t/a聚合裝置降低30%以上。1.3先進的技術。在企業(yè)大容量聚酯熔體直接紡長絲發(fā)展迅速,其特點是工藝流程短、高效、節(jié)能、產(chǎn)量大,產(chǎn)品的品質穩(wěn)定,既有經(jīng)濟規(guī)模,又有先進技術,因而備受投資者青睞。但是大容量聚酯直接紡絲存在品種單一的問題,因此有企業(yè)考慮在線微量添加,在不影響聚酯可紡性和不改變設備的情況下,不斷優(yōu)化產(chǎn)品方案,向大容量、低成本、直接紡、柔性化、多品種方向發(fā)展。1.3.1制備出具有起球作用的親染料由于PET分子結構對稱,結晶度較高,結構中又沒有高極性基團,因此它對極性分子如水、醇和染料等的吸附性較低,因而造成較難著色,而非晶態(tài)的PET比晶態(tài)有較高的吸附性。二甘醇(DEG)在PET中的醚鍵結構會破壞PET大分子結構的規(guī)整性,降低大分子內部的作用力,增加了柔性脂肪鏈的含量,使纖維的結構變得疏松。同時DEG中的醚鍵相當于引入了親染料基團,更能提高成品的染色性,染料分子較容易進入結構疏松的非晶區(qū),在同等染色條件下,染得的顏色就較深。張葉興等公開了一種連續(xù)聚酯二甘醇線外添加的方法,其特征是采用二甘醇添加管線與二氧化鈦懸浮液管線串聯(lián),通過噴嘴與二氧化鈦懸浮液一起注入第二酯化釜,通過連續(xù)小流量注入長時間觀察,和第一酯化工藝參數(shù)優(yōu)化,到流量注入達到15kg/h穩(wěn)定。通過二甘醇線外添加的方法,經(jīng)過長時間在原料變化而引起的第一酯化DEG含量變化的情況下,可以通過直接計算和更改DEG注入量來實現(xiàn)產(chǎn)品中DEG含量的穩(wěn)定。產(chǎn)品指標中B值和—COOH得到了很好的改善。并且通過DEG外加,能夠快速、直接的調節(jié)產(chǎn)品中DEG的含量,保證紡絲染色的穩(wěn)定,大大降低由原料因素造成產(chǎn)品質量波動的風險。1.3.2固相聚合反應許多聚合物的結構與性能關系表明,長鏈支化聚合物具有線狀或交聯(lián)聚合物不具有的特性。聚合物的支化能提高其溶解性能,降低熔體黏度,同時降低其結晶性能。季戊四醇是多官能團的聚合單體,可以起到支化劑的作用,酯化過程如圖4所示。自由的長支鏈結構一般通過逐步聚合反應或者多官能團預聚體聚合得到,是一個漸變的過程。劉亞利等對聚酯(PET)-季戊四醇共聚酯的固相聚合及其結晶性能進行了研究,認為在固相聚合反應中,當季戊四醇含量較少時,共聚酯特性黏度直線上升;但當季戊四醇的含量較多時,共聚酯特性黏度先下降后上升。辛東坡進行了季戊四醇微量添加相關的試驗,簡易圖如圖5所示。在季戊四醇配制槽中,配制體積分數(shù)為2%的季戊四醇(2%為季戊四醇與乙二醇投放量的體積比),然后投入到PTA漿料配置槽中,混合均勻后,進行酯化和縮聚反應。切片中季戊四醇的質量分數(shù)為0.008%,使得切片的特性黏度在0.681～0.683dL/g之間,適合后序的紡絲。產(chǎn)品的伸長率有了明顯的提高,平均提高20%,產(chǎn)品的可紡性有了較大的提高,同時后加工性也明顯有了改善。由于POY產(chǎn)品的斷裂伸長率的增加,為了配合后紡加工的需要,將各POY的常規(guī)品種進行了提速,提速在100～300m/min,既提高了產(chǎn)量,又降低了單位產(chǎn)品的損耗。1.3.3改性共聚酯熔體的制備工藝王秀華等公開了一種連續(xù)聚合熔體直紡陽離子可染高收縮聚酯長絲的制備方法,包括連續(xù)聚合改性共聚酯熔體的制備工藝和直紡陽離子可染高收縮聚酯長絲的制備工藝。在連續(xù)聚合改性共聚酯熔體的制備工藝中,采用精對苯二甲酸、乙二醇單體為原料,添加間苯二甲酸和間苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸鈉分別作為第三單體和第四單體的原料,制得改性共聚酯熔體;聚酯熔體直接通過熔體輸送管道設備,經(jīng)計量、擠出、吹風冷卻、牽伸熱定型、卷繞步驟分別制得陽離子可染高收縮滌綸預取向絲或陽離子可染高收縮滌綸牽伸絲中的一種。熔體的端羧基含量≤30mol/t,特性粘度偏差±0.010,產(chǎn)品質量穩(wěn)定,制得的纖維收縮率大于40%,且收縮率穩(wěn)定,染色均勻,紡絲性能優(yōu)良,生產(chǎn)成本明顯降低。2熔體特性粘數(shù)降和停留時間在滌綸直紡中,熔體從聚合車間的輸送泵輸送到紡絲箱體的各個紡絲部位,都是采用多分支管道來進行的。對于熔體輸送,最基本的要求就是在輸送過程中,保證聚合物質量均一、穩(wěn)定。一般用熔體特性粘數(shù)降和熔體停留時間來衡量熔體質量的好壞。其中,熔體特性粘數(shù)是表征聚酯熔體品質的最主要的一個指標。紡絲生產(chǎn)過程中要縮短熔體在輸送管道中的停留時間,降低熔體的粘度降,減少粘度的波動,提高熔體的可紡性。在熔體管道輸送模型的基礎上,在熔體直接紡絲管道上增加輔助設備直接添加改性劑,通過聚酯與改性劑共混紡絲生產(chǎn)多種差別化功能化纖維。2.1熔體輸送特性分析由于輸送距離遠,熔體在輸送過程中易降解,大容量熔體輸送系統(tǒng)降解問題中最大難題。建立熔體輸送數(shù)學模型,在現(xiàn)有裝置上開展實驗并修正系數(shù),進而設計熔體輸送系統(tǒng)。降解主要與熔體特性、輸送溫度、停留時間、層流等因素相關,主要研究熔體特性、輸送溫度和層流三個主要因素。管道內粘流體層流問題對管壁的微量熔體降解影響很大,也對紡絲斷頭有明顯影響,目前改善熔體層流問題的主要方法是對管道內熔體進行多級靜態(tài)混合。增加靜態(tài)混合器數(shù)量受到熔體輸送壓力降大的限制,研究高效低壓力降和靜態(tài)混合器結構設計,滿足長距離熔體輸送壓力降大難題。蔣漢雄等利用熔體輸送過程的模型,對熔體輸送過程中重要的三個參數(shù)特性粘度降、溫升、時間進行權重分析,從而找出對它們影響最大的因素,給調整聚酯熔體輸送工藝提供參考。擬合得到的特性粘度降、溫升、時間權重分析式,如表1所示。其中,熔體流速:V=8.842×105G/(ρd2);密度ρ=1760-2T;降解速率常數(shù)K=1.5412×1012exp(-21998.3/(T+273))-3.5710×1011[COOH]。綜合以上分析,可得特性粘度降的權重表達式如下:ΔΙV-0.013=0.0521×(ΙV0-0.63)0.63+0.1437×Τ0-295295-0.0012×(Ρ0-18)18+5.2×10-4exp(3.7090×750-G750)+0.1134×(Τsb-285)285采用較低初始特性粘度IV0,較低熔體溫度T0,較高的壓力P0,增加產(chǎn)能G有利于減小粘度降,合理配置生產(chǎn)品種,充分利用熱交換器和靜態(tài)混合器的調節(jié)作用,有利于獲得質量均勻、穩(wěn)定的熔體,特性粘度從切粒機處的0.630dL/g降到無油絲的0.623dL/g,總的特性粘度降0.007dL/g,小于0.010dL/g控制范圍內。熔體輸送過程中,管壁流動摩擦阻力大,管壁流速是熔體降解最大影響因素,大容量熔體輸送管線長,停留時間相對較長,管壁熔體停留時間尤其影響熔體的可紡性。根據(jù)流速分布、停留時間、粘度降計算,熔體在輸送時,不設靜態(tài)混合器的情況下,約有0.04%的熔體停留時間達到了平均停留時間的50倍,當平均停留時間為30min,0.04%的熔體粘度降將達到0.48dL/g,微量高粘度降的熔體對紡絲可紡性影響極大。根據(jù)流速分布、停留時間、粘度降和共混模型計算,平均停留時間每2.8min增加一道靜態(tài)混合器可以獲得停留時間和壓力降的最佳平衡點。在總平均停留時間不變的情況下,平均停留時間每隔2.8min設置一道靜態(tài)混合器,如圖8所示,管壁約0.04%的熔體停留時間僅為總平均停留時間的5倍,此時0.04%的熔體粘度降為0.19dL/g,大大改善了熔體的可紡性。丁永生等公布了一種熔體直紡滌綸長絲熔體輸送工藝,工藝路線為終聚釜輸出熔體后通過傳輸管道和增壓泵,經(jīng)計量泵進入紡絲組件,所述的熔體直紡滌綸長絲熔體輸送工藝包括熱媒循環(huán)溫度調節(jié)步驟,并且對相關工藝參數(shù)進行優(yōu)化。該工藝對熔體輸送工藝路線進行機理建模,根據(jù)機理模型建立適應度函數(shù),并基于Pareto最優(yōu)理論,對熔體輸送工藝參數(shù)進行多目標優(yōu)化,最終通過優(yōu)化結果調整熔體輸送工藝參數(shù)。所述工藝的優(yōu)化算法對擁擠度計算與篩選進行了改進,可達到很好的優(yōu)化效果。2.2差別化功能化纖維的生產(chǎn)以往在酯化和縮聚工序上添加附件,使改性劑可在酯化或縮聚工序加入,實現(xiàn)對聚酯的物理或化學改性,達到生產(chǎn)差別化、功能化聚酯的目的。但是采用該法存在生產(chǎn)品種少、改變品種不靈活、中間過渡料較多、生產(chǎn)成本相對較高的問題。而在熔體直接紡絲管道上增加輔助設備直接添加改性劑,通過聚酯與改性劑共混紡絲生產(chǎn)多種差別化功能化纖維,可以很好地解決這個問題。該技術的實施需解決以下技術難點:(1)添加位置的選擇:聚酯熔體在管道中處于高溫高壓的狀態(tài),對添加系統(tǒng)的要求較高。添加位置的選擇要基于保證對熔體的溫度與壓力不能造成較大的影響;(2)添加劑的高效分散技術:由于聚酯熔體和添加組分均具有較高的粘度,流變性能差別大,在熔體管線上短時間內混合分散均勻難度加大,同時,添加計量上的微小偏差,均會直接影響到纖維的功能和產(chǎn)品的質量。馮新衛(wèi)等公開了一種熔體直紡柔性添加裝置,裝置如圖10所示。裝置包括了母粒干燥機、螺桿擠出機、紡絲箱體、母粒輸送管道與熔體管道、預過濾器、計量注射泵、三通閥、動態(tài)混合攪拌器、靜態(tài)混合器等。動態(tài)混合器上設有母粒熔體入口與聚酯熔體入口,母粒干燥機的輸出口連接在螺桿擠出機。螺桿擠出機的出口通過母粒輸送管道連接到動態(tài)混合攪拌器的母粒入口。該裝置熔體混合均勻性好,生產(chǎn)出的抗菌滌綸長絲經(jīng)過加彈后,物理指標為82dtex/72f,強度為3.4～3.6cN/dtex,伸長20%～26%。2.3母粒熔體與聚酯熔體的復合泵前注入方式由于停留時間短、母粒輸送段溫度可控、降解少,加工的色絲、抗菌等纖維比切片紡的纖維強度高,同時適合生產(chǎn)不適宜高溫停留時間較長的敏感色母粒及功能性母粒。崔利等對母粒干燥系統(tǒng)、母粒熔體溫度可控管道、動態(tài)混合器、計量泵的底板和泵座設計以及母粒熔體管道停留時間、動態(tài)混合器、靜態(tài)的混合效果分析研究,通過熔體直紡計量泵前注射添加功能母粒和色母粒,解決了在高黏度和高壓下母粒熔體與聚酯熔體混合均勻難度大的問題,實現(xiàn)聚酯熔體與母粒熔體高效分散、勻化。在熔體輸送模型及在線添加的技術上,T.羅伊特等公開了一種用來紡造有色纖維的裝置和方法。通過一熔體發(fā)生器產(chǎn)生未染色的聚合物熔體,通過一母粒定量供給裝置向未染色的聚合物熔體加入母粒。為了使兩種熔體均勻混合,設置一混合裝置,然后借助于紡絲裝置紡造色絲。3基于工程原理的紡絲仿真研究基于多重結構設計的聚合與纖維改性原理創(chuàng)新,面向產(chǎn)業(yè)化的工程原理系統(tǒng)研究,面向應用機理的產(chǎn)業(yè)鏈整體技術集成開發(fā),纖維成型技術包括了噴絲板的設計、紡絲機理的研究與仿真模型的建立,其中關鍵核心工程科學問題為紡絲仿真模型。3.1pet拉伸粘度的研究紡絲仿真模型研究,隨著高分子科學與紡絲技術的發(fā)展而不斷發(fā)展。早在上世紀60年代初,Ziabicki、Petrie、White和Han等提出了近似的熔融紡絲動力學模型,稱為“細特長絲理論”。在上世紀70年代中后期,Han和Lamonto及Hill和Colocoa等對加瀨、松尾的工作進行了進一步分析,認為加瀨等工作未考慮速度梯度對拉伸粘度的影響。因此提出了測定PET拉伸粘度的一些實驗方法。隨著化纖工業(yè)技術的迅速發(fā)展,在80年代前后對高速紡絲動力學的研究又成為熱點,有關高速紡絲的研究報道也陸續(xù)出現(xiàn)。90年代以來,隨著紡絲方法的多元化,紡絲動力學研究已不僅僅局限于PET高速紡方面的研究,而是向著多元化的方向發(fā)展。葉敬平根據(jù)熔體直紡滌綸長絲紡絲生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設備,設計出模擬滌綸長絲紡絲工程模擬及工藝軟件。該軟件既可以根據(jù)紡絲工藝參數(shù)、設備參數(shù)的變化,預測及顯示原絲的質量指標和可拉伸性、三不勻指標(細度、強度、伸長)等,也可以根據(jù)原絲及成品絲條的質量要求對現(xiàn)有品種進行優(yōu)化,最終達到提高可紡性、增加產(chǎn)能的目的。3.2熔噴非織造布的絲的加工及發(fā)展為保證熔體均勻,使得紡制的產(chǎn)品纖度均勻、條干好、染色佳、品質優(yōu)異穩(wěn)定。鈕國榮等公開了一種新型噴絲組件分流板,它包括分流板體,所述的分流板體上均勻分布有通孔,所述分流板體設置在砂杯內,并位于過濾砂上方。噴絲組件分流板,結構簡單,工作可靠,可使熔體均勻分布,同時有效消除熔體在進入砂杯時的沖擊作用,避免因過濾砂層的厚度不均而產(chǎn)生熔體壓差,保證噴絲時壓力均勻,在生產(chǎn)過程中保證了組件上機的平穩(wěn)性和提高紡絲可紡性,確保噴絲質量,又對剛紡出的絲伸長均勻,成品絲的伸長率及品質有一定提高,同時減少停位后飄絲、斷頭,降低生產(chǎn)消耗,經(jīng)過跟綜觀察,后加工斷頭減少,加工張力均勻性提高,產(chǎn)品質量明顯提高。莊奎龍等設計了一種噴絲板裝置,包括噴絲板和砂杯,噴絲板與砂杯之間的結合處設置有兩個密封腔,密封腔內設有密封圈,其特征是所述兩個密封腔通過密封圈隔開。取消了現(xiàn)有技術中兩個密封腔之間的凸起,從而可縮小分割帶寬度,確保環(huán)形吹風效果;另外,組件裝配時,可通過組件上部螺紋環(huán)保持該噴絲板與砂杯之間的壓力20～50MPa,進行機械強制密封,組件上機使用時,當熔體進入砂杯與噴絲板之間的密封腔,由于噴絲孔形成8.0～13.0MPa的壓力,使得密封圈貼合噴絲板與砂杯之間縫隙,進行良好的自密封,從而達成雙重密封效果,尤其適用于生產(chǎn)72f及以上的細旦絲。并在國內率先將DIO組件的噴絲板應用于20頭環(huán)吹生產(chǎn)線上生產(chǎn),解決生產(chǎn)細旦多孔滌綸長絲的難題。同時針對組件板面溫度散熱快,能耗大,組件溫度不穩(wěn)定,達不到工藝要求。許紀忠設計新型的組件保溫裝置,其特征是外殼為合金鋁板組成的邊沿成直角彎折的無上蓋盒體結構,在外殼內設有與之形狀配合的陶瓷纖維板。解決了組件溫度差異難題,保證組件溫度均勻性,能有效提高化纖絲產(chǎn)品質量,在生產(chǎn)過程中保證組件溫度的平穩(wěn),使得紡出的絲伸長均勻,成品絲的伸長率及品質得到提高。減少鏟板后飄絲、斷頭,減少正常紡絲時組件的散熱,降低能耗。后加工斷頭減少,特別是筒管底層絲斷頭減少,接頭過尾率有明顯提高。3.3大板徑噴絲板設計熔體在紡絲箱體停留時間長使熔體發(fā)生降解,可紡性也會降低,為了解決這個問題,申花玉對雙排組件紡絲箱在化纖紡絲設備中的應用進行了研究,所使用的紡絲組件呈雙排(呈“W”形)交錯排列在組件座體上,如圖15所示。相鄰紡絲組件的中心連線呈等腰三角形,紡絲箱體位距縮小,而箱體寬度有所增加,其長寬遠小于單排紡絲箱。箱體內部熔體管路的長度縮短,降低了熔體的停留時間,同時也最大限度地利用空間。結合高效短流程卷繞系統(tǒng)和環(huán)吹冷卻系統(tǒng),針對孔數(shù)在288F以上產(chǎn)品,提出了大板徑噴絲板思路,設計加工了噴絲板直徑為?120的雙排紡絲環(huán)吹裝置。根據(jù)流變學原理,流體在任意截面噴絲孔中的流量Q及剪切速率γ可以表示為De0=4A0S0(Ⅰ)Q=A0De022n+1(n+3)η(De0LΔΡ)n(Ⅱ)γ=14n(De0LΔΡ)n(Ⅲ)式中A0為噴絲孔的截面積;ΔP為壓力降;De0為噴絲孔的當量直徑;n為流變指數(shù);L為噴絲孔孔長;S0為噴絲孔的浸潤周長;η-表觀粘度?，F(xiàn)已開發(fā)生產(chǎn)了300D/384F、300D/576F等多孔粗旦長絲產(chǎn)品,克服通過合股生產(chǎn)DTY多孔粗旦中無法接尾的技術難題,提高生產(chǎn)效益,降低生產(chǎn)成本。4環(huán)保節(jié)能技術國內聚酯熔體輸送管線及紡絲箱體一般采用電加熱鍋爐,不僅成本高,還有一定風險。對于一套20萬噸熔體直紡裝置,如全部采用電加熱鍋爐,平均加熱總功率1300kW,年加熱電費需要820萬元。如果采用煤加熱鍋爐的過熱蒸汽進行加熱,理論上一年一套裝置可以節(jié)約644萬元。通過建立熱媒脫過熱加熱原理以及直接接觸式脫過熱計算、噴嘴霧化、汽阻模型,對聚酯生產(chǎn)中的余熱進行分析研究,減少能源浪費,循環(huán)利用資源,從而達到節(jié)能減排的目的。同時,對酯化水進行回收,倡導綠色、節(jié)能、環(huán)保的生產(chǎn)理念,必須要加強對酯化廢水的處理。為了強化節(jié)能效果、提高物流效率及質量,減少人工操作,未來向開發(fā)全流程能源與物流管理系統(tǒng)方向發(fā)展。解決堆垛包裝過程勞動強度大,場地利用有限,包裝產(chǎn)能效率低,產(chǎn)品質量易受人為因素影響等問題。4.1脫過熱加熱系統(tǒng)趙春財?shù)葘徑z箱體的脫過熱加熱技術以及實施該技術的系統(tǒng)進行了研究設計。通過熱媒爐加熱熱媒,將高溫氣態(tài)熱媒通過壓力傳輸?shù)矫撨^熱器中,在脫過熱器中噴淋液態(tài)冷凝液,通過控制脫過熱器出口的壓力控制脫過熱器內汽液相平衡時的溫度,將達到汽液相平衡后的熱媒分配輸送到被加熱箱體,進行加熱。加熱箱體內的不凝性氣體通過放空管線抽走。加熱箱體內的冷凝液回流至低位儲罐中,通過保證每個冷凝液回流管上的液位相同,以使每個加熱單元內的壓力相等。這種紡絲箱體的脫過熱加熱技術,可直接使用大型熱媒爐對熱媒進行加熱,且大量熱媒呈汽相狀態(tài),只需提供壓力就可傳輸,與以往的電加熱熱媒技術相比節(jié)約了大量能源,也降低了企業(yè)生產(chǎn)的成本。開發(fā)安全穩(wěn)定、溫度控制精度高的脫過熱加熱系統(tǒng),在數(shù)學模型基礎上進行工藝設計,確定噴嘴型號、流量、管徑等設計參數(shù),根據(jù)熱媒特性進行系統(tǒng)的安全、應力和施工設計。通過小型脫過熱系統(tǒng)運行修正相關系數(shù),完成脫過熱加熱系統(tǒng)的最終設計和應用推廣工作。目前大部分的聚酯企業(yè),都是將聚酯生產(chǎn)過程中的酯化水先進行汽提分餾處理,再將處理后的尾氣進行焚燒,從而實現(xiàn)降低廢水中的有機物含量與廢氣的達標排放。這種方法可以實現(xiàn)廢氣的達標排放但是對乙醛等低沸點直接焚燒回收熱量的方法,其回收效率低,同時焚燒處理又會產(chǎn)生二氧化碳,與倡導的低碳綠色違背。事實上,乙醛是重要的有機合成原料之一,如能把廢水、廢氣中的乙醛盡可能多地回收起來,踐行廢物回收利用的可持續(xù)發(fā)展理念。孫燕琳等利用乙醛回收裝置56],通過工藝優(yōu)化乙醛的回收率達99.5%,回收的乙醛純度達到99.8%。與一般常用的乙醛廢氣焚燒法相比,不僅減少了因燃燒而產(chǎn)生二氧化鈦的排放,而且通過對廢棄物乙醛的回收,實現(xiàn)了資源的再利用。吳林銀等設計一種酯化余熱回收系統(tǒng),它主要由分離塔、回流罐、回流泵和汽提塔組成,其中分離塔的蒸餾出口通過板式熱交換器和回流罐連通,回流罐的溢流口與汽提塔連通,回流罐的冷凝液出口通過回流泵和分離塔組成循環(huán)回路。這種系統(tǒng)主要是用板式熱交換器替代以往的管式熱交換器,已達到節(jié)能降耗的目的。這種酯化余熱回收系統(tǒng),通過板式熱交換器和公用工程溴化鋰制冷機的配合,節(jié)能效果非常的突出,使用該系統(tǒng)的一條聚