维普资讯 http://www.cqvip.com 化纤公司聚合装置及其发展前景 王 剑 （石家庄化纤有限责任公司技术处，河北 石家庄０５００３２） 【摘 要ｌ根据目前世界聚酰胺生产技术现状，针对化纤公司聚台装置实际情况及目前存在的问题，在聚合工艺改进与技 术管理上，提出了聚合装置的发展设想。 【关键词】化纤公司；聚合；己内酰胺；ＰＡ ６ 【中图分类号１ＴＱ ３１５ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１００３—５０９５（２００２）０３—００１０—０３ 石家庄化纤有限责任公司（简称化纤公司）主要 由己内酰胺、锦纶及配套的公用工程三大部分组成， 己内酰胺、锦纶装置从意大利成套引进。由于历史 原因。外方设备的锦纶装置在１９９０年年初启动，目 前原设计的品种已不能适应市场需要，设备投资大， 生产成本高，给以后的生产经营留下很多负担。针 对这种情况，２０００年化纤公司为适应市场，采用国 （２）ＰＥ新工艺采用了经过改进的预聚合塔，加 快了聚合反应的起始时间，使聚合过程由原米的一 步法工艺（单用ＶＫ管）的２０－２４ ｈ，减少到只需 ６～１０ ｈ，从而使生产率大为提高。 （３）ＰＥ新工艺的加热和热量匝Ｉ收系统能使聚 合能耗减少８０％。同时，还可达到冷却聚合物熔体 和使单体含量降至１０％以下的目的。 （４）ＰＥ新工艺采用水流输送聚酰胺６切片，不 产化技术，对原聚合装置进行了改造，同时新增一条 ２万ｔ／ａ的生产线，有效改善了投资结构，也为化纤 公司的发展打下了坚实的基础。 再使用旋转阀和输送泵，使切片在输送中磨．拄『ｉ人为 减少，也防止了聚酰胺６碎片的产生。 （５）ＰＥ新工艺可控制聚酰胺６切片的粘度。在 需要时，可生产熔融体粘皮为４．０以上的超高粘度 聚酰胺，以满足生产特殊产品的需要。 （６）ＰＥ公司的己内酰胺回收工艺不需采片Ｊ蒸 ｌ聚酰胺工业现状 １．１聚酰胺工业技术现状 己内酰胺聚合工艺经过半个多世纪的发展，出 出了许多专门从事己内酰胺聚合工艺研究的机构， 并形成了各自独特的工艺，其中，德国Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ公司（简称ＰＥ公司）、阿扎菲工程设计 馏设备，因此在回收过程中不产生沉淀。此外，Ｉ Ｅ 公司研究开发的低聚物裂解器可将低聚物裂解成己 公司的聚合工艺是比较有代表性的。 １．１．１ 德国ＰＥ公司聚合工艺简介 内酰胺后直接重复用于聚合。这样，ＰＥ公司的己内 酰胺回收工艺可使己内酰胺原料耗用世节省３％ 右。 ＰＥ公司是从事聚酰胺生产工艺研究开发和工 程设计的专业公司，在聚酰胺的生产与工艺的开发 方面一直处于世界领先地位。ＰＥ公司是在 Ｓｃｈｗａｒｚａ化纤中心原有的基础上，通过大量的研究 工作，开发了一系列新工艺与新技术，形成了先进的 １．１．２ 阿扎菲聚合工艺简介 阿扎菲工程设计公司是专门从事尼龙６的设计 建造和改造的公司，是著名的ＢＯＮＡＺＺＩ成员之 一０ 聚酰胺６整套生产工艺，该工艺主要有如下优点： （１）ＰＥ新工艺的指导思想是使从己内酰胺聚 合成聚酰胺６的反应过程中随时处于平衡状态。这 阿扎菲聚合工艺直接采用世界独一无二的、成 熟的连续式和问歇式ＬＤＲ工艺。１００％己内眦胺直 接回收到工艺中，无三废，尼龙６产品可纺ＦＩ）Ｙ 样，就可以保证即使发生因停电等原因而使生产中 断时，也能使聚合物的质量保持稳定不变。 【收稿日期１２００２一Ｏ３一ｌ８ 丝。具备原材料和公用工程消耗低、装置投资 报 周期短等特点。 １．２化纤公司聚合装置及其后续装置简介 【作者简介１王剑（１９６８－－），男，工程师，现从事石油炼制、化工化纤 锦纶部分外方没计有４套装 ，分别为聚合装 置、前纺装置、加弹装置、织造装置，其中聚合装 的技术开发与技术管理＿ｌ＿作 维普资讯 http://www.cqvip.com ｉ一 三 坌 丝 竺 丝 蔓 模为５ ０００ ｔ／ａ，其余装置与聚合配套设汁。 锦纶装置生产过程示意图如下： 已内酰胺一熔融一 聚合一切粒一＋萃取＋干燥一熔融－ ．挤压一 纺丝 ｆ－－预取向丝（ＰＯＹ）一加弹（ＤＴＹ）一，筒装出／－（６００ ｔ／ａ） 携绕 规全制 。Ｙ Ｉ｜＋墓萋 ｌ 机且１全牵引丝（ＦＤＹ）一牛津布一＋出厂（９９０万ｍ／ａ） ５ ０００ ｔ／ａ聚合装置采用前后两步法聚合，前聚 合反应器加压操作，后聚合反应器常压操作，产品品 种单一，市场销路不好，经济效益低。 针对５ ０００ ｔ／ａ聚合装置在生产经营中出现的 问题，根据市场需求情况，在吸收消化国外技术的基 础上，采用新开发的国产化技术，２０００年新增加一 条２万ｔ／ａ的生产线，采用前聚合反应器加压操作、 后聚合反应器减压操作的两段聚合工艺，生产相对 粘度为２．４～３．５的切片，用于高速纺丝和工程塑 料。２万ｔ／ａ聚合装置于２０００年底建成，２００１年２ 月一次试车成功。 ２公司面临的问题 ２．１部分ＰＡ ６切片颜色变黄 ２万ｔ／ａ聚合装置经过一段时问的实际运行发 现，生产的ＰＡ ６切片刚出生产线时质量合格，存放 一段时间后，部分切片颜色逐渐发黄。 影响ＰＡ６颜色变黄的因素主要有：（１）温度 聚合物被氧化变黄，温度越高，变黄就越严重；（２）停 留时问在氧化条件下，时间越长，颜色越黄；（３）己 内酰胺内存在的挥发性杂质也能加速氧化作用；（４） 酸的存在，特别是无机酸的存在，会大大加快变黄现 象；（５）重金属及其盐类的存在，能加速氧化作用，微 量的铁存在会对切片氧化起催化作用。 ２．２己内酰胺单体消耗高 以化纤公司２万ｔ／ａ聚合装置为例，ＰＡ６切片 己内酰胺单耗为１ ０６１ ｋｇ／ｔ，而目前国际流行工艺 ＰＡ６切片己内酰胺单耗为１ ００１ ｋｇ／ｔ，仅此一项，公 司每年多消耗己内酰胺单体１ ２００ ｔ，按每吨己内酰 胺单体１１ ０００元计算，生产成本增加１ ３２０万元，扣 除低聚物外卖金额，实际增加６９６万元。 ２．３产品品种单一 不能适应多变的市场需求 目前２万ｔ／ａ聚合装置仅能生产粘度在２．４～ ３．５的聚酰胺切片，属于普及型产品，产品附加值 低，也给销售带来很大压力，严重制约了企业发展。 ２．４科研、销售不能有效配合 新品研发与市场脱节，产品更新速度慢，生产品 种老化。 ３ 发展设想 ３．１加大技术创新与技术合作力度提高产品质量 产品质量不好，根本问题是技术落后。必须加 大技术创新与技术合作力度，对现有装置进行技术 改造，提高产品质量。 ３．２尽快回收低聚物 己内酰胺水解制备ＰＡ６工艺转化率只有 ９０％，其余１０％以己内酰胺和低聚物的形式存在。 如果对己内酰胺和低聚物不进行回收，将严重影响 到企业的经济效益，而传统的蒸发蒸馏回收己内酰 胺方式，回收率约为６０％，存在物耗和能耗高、环境 污染严重等问题。为此，各科研机构和企业都对该 问题进行了大量的研究，最新工艺主要有以下三种： （１）浓缩液直接聚合工艺 该工艺是将萃取水 浓缩到８０％～８５％后，直接与己内酰胺原料以一定 比例加入聚合反应器，与传统工艺相比，不仅降低了 能耗，而且也对己内酰胺进行了充分的应用，也降低 了物耗，使生产成本下降。其缺点是未对低聚物中 影响ＰＡ６质量的主要杂质环二聚体等进行开环处 理，该二聚体熔点高（３４８℃），不溶于水，较难水解 开环，同时又在聚合纺丝过程中呈固态，容易引起纺 丝断头，从而影响纺丝质量。因此，该方法生产的产 品有一定的局限性，目前仅能用于民用丝、工业丝、 ＢＣＦ和工程塑料中。 （２）环状低聚物开环后直接聚合工艺 该工艺 是将萃取水浓缩到８０％～８５％后，在一定压力下， 将环状低聚体裂解成为线状低聚体，然后与新鲜己 内酰胺一起聚合，由于该工艺对环二聚体进行了处 理，因此产品质量比浓缩液直接聚合工艺好，产品可 满足高速纺丝与用于ＢＯＰＡ要求。该工艺的突出特 点是转化率高，产品质量好，物耗低。 （３）残渣利用法该方法是利用己内酰胺水解 开环聚合、己内酰胺开环聚合和ＰＥ公司低聚物开 环的原理，残渣在一定条件下具有相同的反应能 力。通过调整反应条件，将残渣直接聚合获得高粘 度的聚合物，可直接应用于普通工程塑料。该工艺 的突出特点是较好地解决了残渣自理问题，减少了 二次污染，且投资规模小，装置节能，适合生产装置 规模不大的企业。 目前，化纤公司采用的是传统的蒸馏方式回收 己内酰胺，岳阳石化总厂化纤厂使用浓缩液直接聚 合工艺，ＰＥ公司采用环状低聚物开环后直接聚合 工艺。 维普资讯 http://www.cqvip.com 河 北 化 ］一 『１ｕ 年第．ｊｌ｝Ｊ】 面对ＷＴＯ的挑战及激烈的市场竞争，化纤公 司应在聚合装置开好、开稳的基础上，根据装置低聚 物的产量、组成等情况，充分依托石炼化研究院，与 东华大学、ＰＥ公司等国内外有实力的研究机构合 作，或通过引进国内外先进技术等方式（建议采用产 借鉴德国固萨精细化学品公司等世界著名公司 成功的经验，结合公司实际，建议切实提高销售人员 素质，并将科研人员与销售人员结合，形成一个联动 体系。以便能尽快解决客户问题，缩短产品研发周 期，保证研发产品符合市场需要等。 ３．５加快产品更新步伐 品质量好的环状低聚物开环后直接聚合工艺），做好 低聚物的回收工作，最大限度地降低装置的能耗、物 耗，提高企业经济效益。 ３．３充分利用现有条件 加大技术改造力度 增 加产品品种 当今时代，科技创新与消费需求变化加快，个性 化、智能化，高品质、多用途产品层出不穷。作为企 业只有不断通过技术创新，缩短“新”产品的使用周 期，加快淘汰进程，才能使新产品层出不穷，从而激 发消费欲望，扩大市场份额，提高企业经济效益。 ３．６严格进行技术保密 形成自己独特的生产工艺 据有关资料报道，固相聚合技术从生产工艺角 度来讲具有以下特点：（１）反应温度明显降低，副反 应和降解反应可大大减少；（２）聚合产品相对分子质 量可大大提高，从而使其机械、力学性能得到明显改 化工产业的关键是技术，而知识产权的保护则 是技术创新的关键。不可否认，我国化工产业在生 产技术研究方面与国外相比，还有很大差距，一些高 善；（３）能耗降低；（４）无需使用溶剂，是一种环境友 好的聚合过程；（５）聚合工艺简单灵活；（６）固相聚合 过程存在反应动平衡，聚合物结晶度随聚合过程的 进行不断增加。 附加值、高科技含量的化工产品生产技术还掌握在 国外大公司手中。正因为如此，国内任何一家化工 生产企业一旦低成本抢先引进了高附加值、高科技 含量的化工产品生产技术，率先占领了中国市场，无 疑会给企业带来丰厚利润。因此，只有严格进行技 从理论上讲，固相聚合技术是获得高质量、高性 能、高相对分子量的聚合物重要而有效的手段。但 同时也应该看到，目前聚酰胺６固相聚合工艺还存 在一些技术问题，模型化研究有待进一步完善，还未 开发成功工业化实用模型。新建一套固相聚合装 置，投资风险还是比较大的。因此，我们应该立足于 利用先进技术对现有装置进行技术改造。 在聚酰胺６水解制造工艺与固相聚合问题上， 术保密，确保公司知识产权不受侵犯，掌握高技术的 国外公司才有可能与我们合作，提升我们企业的生 产水平，增强企业的竞争力，我们的技术人员应在技 术合作中，不断对先进技术进行消化吸收，并加以改 进，逐步形成自己独特的生产工艺。 ４ 小 结 东华大学等进行了多年的研究，积累了丰富的经 验。为解决聚合装置目前存在的问题，我们应与东 华大学、ＰＥ公司等国内外有关科研机构合作，充分 化纤公司聚合目前生产与今后的发展，都要始 终坚持与国内外拥有先进技术的公司或研究机构进 行合作，采用先进生产技术，针对装置存在的问题， 进行技术改造；同时也要加强技术保密工作，逐步形 成有鲜明特色的、高质量、低成本的工艺技术路线。 【 参 考 文 献 】 【１］冯美平．德国ＰＥ公司聚酰胺６生产新工艺的优点【Ｊ］．聚酰胺 通讯，２００１（２）． 利用现有２万ｔ／ａ聚合装置，借鉴固相聚合原理与 其它装置生产经验，通过局部工艺调整或改造，增加 尼龙产品品种，提高企业竞争力，适应多变的市场需 求。同时，利用闲置５ ０００ ｔ／ａ聚合及后续装置，与 ＰＥ、杜邦等国外大公司合作，开发特种工程塑料、差 别化纤维、复合超细纤维等高附加值产品，增加产品 附加值，适应特殊用户需要。 ３．４科研与销售结合 形成一个联动体系 【２］阿扎菲公司．阿扎菲聚合工艺简介【Ｃ］． 【３］石家庄化纤有限责任公司．锦纶工艺简介【ｃ］． 【４］ＳＮＩＡ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｍａｎｕａｌ ｏｆ Ｎｙｌｏｎ一６ Ｉ ｌａｎｔ． 【５］巴陵石油化工设计院．２万ｔ／ａ聚合装置基础设计文件ｆＣ１ Ｔｈｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ Ｐｌａｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏ，Ｌｔｄ Ａｎｄ Ｉｔｓ Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ Ｆｏｒｇｅｒｏｕｎｄ ＷＡＮＧ Ｊｉａｎ （Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００３２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｅｅｈｉｎｑｕｅ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔＡｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ．ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｉｎ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｐｌａｎｔ ｉｎ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ Ｃｏ．ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｐｒｏｂｌｅｍｓｉｔ ｂｒｉｎｇｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｉｄｅａ ｏｆ ｐｏ１３，＋ ，ｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｐｌａｎｔ ｏｎ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｈｅｍｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ Ｃｏ，Ｌｔｄ；ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ；ｃａｐｒｏｌａｃｔａｍ；ＰＡ ６