【文章內(nèi)容簡介】 等 。近 年 來 ， 相 關(guān) 科 研 單 位 和 生 產(chǎn) 企 業(yè) 逐 步 攻 克 了 UHMWPE產(chǎn) 業(yè) 化 生 產(chǎn) 中 的 如 凍 膠 紡 絲 技 術(shù) 、 萃 取 技 術(shù) 及 萃 取 裝 備 、 納米 顆 粒 使 用 技 術(shù) 、 超 倍 拉 伸 技 術(shù) 等 一 系 列 技 術(shù) 難 題 ， 形 成 了完 整 的 生 產(chǎn) 技 術(shù) 軟 、 硬 件 ， 并 全 部 采 用 國 內(nèi) 市 場 上 能 采 購 的國 產(chǎn) 原 料 ， 實 現(xiàn) 產(chǎn) 品 全 國 產(chǎn) 化 ， 使 UHMWPE及 其 UD材 料 的產(chǎn) 業(yè) 化 取 得 突 破 ， 產(chǎn) 品 已 逐 漸 被 社 會 認 可 和 贊 譽 。年產(chǎn) 400 噸高強高模聚乙烯纖維生產(chǎn)建設項目可行性研究報告 14 / 482 產(chǎn) 品 市 場 需 求 預 測 國內(nèi)外市場需求現(xiàn)狀及預測材 料 是 社 會 進 步 的 物 質(zhì) 基 礎 和 先 導 ， 對 國 民 經(jīng) 濟 和 國 防建 設 起 著 關(guān) 鍵 的 支 撐 作 用 。 新 材 料 是 高 技 術(shù) 的 重 要 組 成 部 分 ，與 信 息 、 生 命 、 能 源 并 稱 為 現(xiàn) 代 文 明 和 社 會 發(fā) 展 的 四 大 支 柱 。 紡 織 新 材 料 是 其 重 要 分 支 ， 現(xiàn) 已 經(jīng) 歷 了 三 個 發(fā) 展 階 段 ， 20世 紀 50~60 年 代 及 以 前 是 天 然 纖 維 材 料 時 代 ， 70~80 年 代是 化 學 纖 維 材 料 時 代 ， 自 90 年 代 中 期 以 后 開 始 進 入 轉(zhuǎn) 基 因 材料 時 代 。 紡 織 新 材 料 已 滲 透 到 交 通 運 輸 、 信 息 、 能 源 、 建 筑 、環(huán) 保 、 衛(wèi) 生 、 農(nóng) 林 、 漁 業(yè) 等 各 個 領(lǐng) 域 。 目 前 ， 印 度 正 在 成 為世 界 紡 織 品 和 服 裝 生 產(chǎn) 大 國 ， 出 口 大 國 ， 但 不 是 強 國 。 制 約我 國 紡 織 品 競 爭 力 的 主 要 因 素 是 紡 織 新 材 料 的 研 發(fā) 水 平 ， 纖維 原 料 的 質(zhì) 量 、 品 種 和 紡 織 染 整 工 藝 、 技 術(shù) 、 裝 備 水 平 。 應對 挑 戰(zhàn) 的 關(guān) 鍵 是 加 快 發(fā) 展 新 材 料 產(chǎn) 業(yè) ， 進 一 步 提 高 印 染 后 整理 技 術(shù) ， 增 強 產(chǎn) 品 競 爭 力 。纖 維 不 僅 作 為 衣 料 還 在 裝 飾 、 產(chǎn) 業(yè) 用 紡 織 品 方 面 有 廣 泛 的應 用 。 高 分 子 材 料 在 加 速 對 各 種 高 強 度 、 高 功 能 的 新 材 料 開 發(fā)起 了 重 要 的 作 用 。 尤 其 是 近 年 來 隨 著 宇 宙 開 發(fā) 、 航 空 、 新 能 源 、海 洋 及 通 訊 信 息 等 高 新 產(chǎn) 業(yè) 的 發(fā) 展 ， 以 及 人 們 對 服 裝 性 能 越 來越 高 的 要 求 ， 開 發(fā) 了 差 別 化 、 高 性 能 、 高 功 能 纖 維 、 產(chǎn) 業(yè) 用 紡織 品 等 紡 織 新 材 料 。年產(chǎn) 400 噸高強高模聚乙烯纖維生產(chǎn)建設項目可行性研究報告 15 / 481979 年 荷 蘭 DSM公 司 研 制 成 功 以 高 分 子 量 聚 乙 烯 為 原 料 ，紡 絲 制 成 高 強 高 模 纖 維 ， 開 創(chuàng) 了 以 柔 性 鏈 高 聚 物 為 原 料 制 造高 性 能 纖 維 的 途 徑 。 高 強 高 模 聚 乙 烯 纖 維 與 芳 綸 1414 和 碳纖 維 相 比 ， 強 度 更 高 ， 比 通 用 芳 綸 大 一 倍 ， 是 鋼 絲 的 十 倍 ，它 的 比 強 度 和 比 模 量 是 其 他 纖 維 無 法 相 比 的 。 它 還 具 有 原 料易 得 ， 成 本 較 低 等 優(yōu) 勢 ， 故 其 產(chǎn) 業(yè) 化 速 度 較 快 ， 應 用 領(lǐng) 域 拓展 較 快 。高 強 高 模 聚 乙 烯 纖 維 國 際 上 已 在 軍 事 、 航 天 、 航 海 工 程 、高 科 技 產(chǎn) 業(yè) 、 運 動 器 械 等 領(lǐng) 域 中 廣 泛 應 用 ， 如 ： 防 護 材 料 （ 防彈 服 、 防 刺 服 、 防 彈 運 鈔 車 ， 警 察 盾 牌 、 頭 盔 ） 、 高 強 繩 索（ 大 型 船 舶 纜 繩 、 降 落 傘 繩 、 布 雷 繩 、 登 山 繩 等 ） 、 復 合 材 料（ 坦 克 內(nèi) 附 壁 緩 沖 材 料 、 雷 達 天 線 罩 、 大 型 儲 藏 罐 ） 、 運 動 器械 (弓 弦 、 帆 布 雪 橇 等 )， 光 纜 補 強 材 料 ， 釣 魚 線 及 漁 網(wǎng) 等 。 其中 纜 繩 的 應 用 發(fā) 展 尤 為 迅 速 。 前 幾 年 平 均 以 每 年 300%的 速 度遞 增 ， 推 動 了 該 纖 維 的 高 速 發(fā) 展 。以 中 國 為 例 ， 中 國 對 高 強 、 高 模 聚 乙 烯 纖 維 及 制 品 的 要 求在 逐 年 增 長 ， 目 前 每 年 進 口 約 200 噸 ， 價 格 在 550600 元 /千 克 （ 纖 維 ） ， 主 要 用 于 國 防 、 軍 事 工 業(yè) 。 在 應 用 最 為 廣 泛的 纜 繩 業(yè) 上 ， 由 于 價 格 過 于 昂 貴 ， 未 被 采 用 ， 若 能 以 價 廉 ，質(zhì) 量 中 等 （ 強 度 約 20g/d， 模 量 1000g/d， 伸 長 5%） 的 纖維 來 取 代 尼 龍 繩 ， 每 年 將 有 上 千 噸 的 需 求 ， 并 可 取 代 國 際 纜繩 業(yè) 、 國 內(nèi) 船 舶 業(yè) 的 大 量 客 戶 ， 增 強 船 舶 纜 繩 的 出 口 競 爭 能力 。年產(chǎn) 400 噸高強高模聚乙烯纖維生產(chǎn)建設項目可行性研究報告 16 / 48在 韓 國 ， 市 場 有 強 烈 的 需 求 ， 但 尚 無 大 規(guī) 模 的 工 業(yè) 化 生 產(chǎn) ，因 此 ， 采 用 凍 膠 紡 制 備 高 強 高 模 聚 乙 烯 纖 維 和 其 后 加 工 產(chǎn) 品可 以 創(chuàng) 辦 一 個 高 科 技 產(chǎn) 業(yè) ， 滿 足 國 內(nèi) 日 益 增 長 的 需 要 ， 而 且可 以 獲 得 較 為 豐 厚 的 回 報 。用途 說 明現(xiàn)實需求（噸/年）潛在需求（噸/年）繩纜港口牽引繩、重載、救撈、拖曳、船纜、帆索、登山、漂浮目標、海上采油、海洋礦業(yè)等3000～4000以萬噸計網(wǎng)海洋網(wǎng)箱、警用、拖網(wǎng)、遠洋圍網(wǎng)、防汛等 1800以萬噸計防彈 防彈衣、防彈頭盔 4000 以萬噸計裝甲 車、船、飛機 800 以千噸計防割、防刺防割手套、護臂、護頸、防刺服、擊劍服 400~500以千噸計防爆破 排爆服、防爆毯、防爆器材等 200 以千噸計極低溫領(lǐng)域超導等 少量 以百噸計醫(yī)用 人造韌帶、醫(yī)療器械 少量 以百噸計復合材料應用領(lǐng)域眾多，如各種結(jié)構(gòu)材料等。目前處于研發(fā)階段，近年內(nèi)技術(shù)將趨于成熟并形成產(chǎn)以千噸計 以萬噸計年產(chǎn) 400 噸高強高模聚乙烯纖維生產(chǎn)建設項目可行性研究報告 17 / 48業(yè)規(guī)模合計 約 1～2 萬約 6～10萬年產(chǎn) 400 噸高強高模聚乙烯纖維生產(chǎn)建設項目可行性研究報告 18 / 48第 三 章 建 設 規(guī) 模 與 產(chǎn) 品 方 案1 建 設 規(guī) 模 建設規(guī)模方案比選目 前 國 內(nèi) PE纖 維 生 產(chǎn) 線 的 單 線 產(chǎn) 能 及 產(chǎn) 品 規(guī) 格 主 要 如 下表 ：工 藝 路 線 投 資 額 定 產(chǎn) 品 特 點 備 注干 法高 產(chǎn) 能 低 、 細 旦 絲 環(huán) 保 難 達標凍 膠 絲 斷 點120t/a適 中 產(chǎn) 能 低 ， 細 旦 絲 能 耗 高凍 膠 絲 斷 點200t/a適 中 產(chǎn) 能 高 ， 細 旦 絲 成 本 低濕法干 燥 后 斷 點100t/a適 中 產(chǎn) 能 低 ， 粗 旦 絲 成 本 低 推薦規(guī)模、方案及其理由綜 合 比 較 ， 目 前 防 護 領(lǐng) 域 將 有 極 大 的 發(fā) 展 ， 需 求 旺 盛 。同 時 考 慮 環(huán) 境 的 影 響 ， 生 產(chǎn) 線 能 耗 的 高 低 ， 選 擇 濕 法 凍 膠 絲斷 點 工 藝 ， 生 產(chǎn) 規(guī) 模 為 單 線 200t/a。 結(jié) 合 目 前 土 地 、 廠 房 及年產(chǎn) 400 噸高強高模聚乙烯纖維生產(chǎn)建設項目可行性研究報告 19 / 48人 員 配 置 的 情 況 ， 一 期 規(guī) 模 總 體 投 資 兩 條 生 產(chǎn) 線 ， 總 產(chǎn) 能 為400t/a第 四 章 場 址 選 擇1 場 址 所 在 位 置 現(xiàn) 狀 地點與地理位置根 據(jù) 實 際 情 況 填 寫 場址土地所有權(quán)屬類別及占地面積**（ 做 適 當 說 明 ） 土地利用現(xiàn)狀**（ 做 適 當 說 明 ）年產(chǎn) 400 噸高強高模聚乙烯纖維生產(chǎn)建設項目可行性研究報告 20 / 48第 五 章 技 術(shù) 方 案 、 設 備 方 案 和 工 程 方 案1 技 術(shù) 方 案 生產(chǎn)方法總 體 采 用 濕 法 紡 絲 凍 膠 絲 斷 點 ＋ 萃 取 ＋ 干 燥 ＋ 多 級 熱 牽伸 的 生 產(chǎn) 方 法 。本 項 目 的 前 紡 方 案 采 用 溶 解 （ 俗 稱 “配 老 湯 ”） —溶 脹—溶 解 —螺 桿 擠 出 工 藝 —凍 膠 成 型 ； 后 紡 工 藝 方 案 采 用 四 輥牽 伸 —萃 取 —干 燥 —上 油 —七 輥 牽 伸 —卷 繞 工 藝 ， 具 體 如 下 ：首 先 將 計 量 的 70白 油 加 入 溶 解 釜 中 ， 再 加 入 少 量 的UHMWPE 粉 ， 高 溫 120℃ 左 右 45~110rpm 的 速 度 下 攪 拌 一定 時 間 使 UHMWPE 粉 全 部 溶 解 ， 而 后 將 溶 解 液 （ 老 湯 ） 用 泵打 入 儲 罐 中 備 用 。抽 取 一 定 量 的 “老 湯 ”到 溶 脹 釜 中 ， 再 加 入 一 定 量 的UHMWPE 粉 ， 使 體 系 內(nèi) 部 的 UHMWPE 的 質(zhì) 量 分 數(shù) 在8~10%， 高 溫 120℃ 左 右 45~110rpm 的 速 度 下 攪 拌 一 段 時 間后 用 原 液 輸 送 泵 將 溶 脹 液 打 入 攪 拌 釜 內(nèi) 繼 續(xù) 攪 拌 溶 解 ， 攪 拌 釜溫 度 為 120℃ 左 右 ， 攪 拌 速 率 在 30~100rpm 范 圍 內(nèi) 攪 拌 一 段時 間 后 用 備 用 原 液 輸 送 泵 將 溶 解 液 打 入 喂 料 釜 內(nèi) 備 用 。年產(chǎn) 400 噸高強高模聚乙烯纖維生產(chǎn)建設項目可行性研究報告 21 / 48喂 料 釜 內(nèi) 的 UHMWPE 溶 液 靠 自 重 流 入 DN125 的 雙 螺 桿 擠出 機 ， 原 液 由 螺 桿 定 量 擠 出 后 經(jīng) 由 熔 體 過 濾 器 進 入 紡 絲 箱 內(nèi) ，流 體 在 紡 絲 箱 內(nèi) 經(jīng) 由 定 量 分 流 系 統(tǒng) 從 噴 絲 板 擠 出 進 入 升 降 水 槽內(nèi) 固 化 成 型 為 初 生 纖 維 ， 初 生 纖 維 由 導 絲 機 系 統(tǒng) 平 鋪 到 紡 絲 小車 中 。初 生 纖 維 經(jīng) 過 在 平 衡 間 放 置 一 段 時 間 后 （ 初 生 纖 維 在 微 觀上 主 要 是 由 兩 部 分 組 成 ， 一 是 由 大 分 子 鏈 互 相 纏 結(jié) 形 成 疏 松 大網(wǎng) 絡 ， 吸 引 和 包 裹 著 許 多 白 油 溶 劑 分 子 ， 該 相 聚 乙 烯 濃 度 約 為30%40%； 另 一 相 則 主 要 是 溶 劑 組 成 ， 聚 乙 烯 濃 度 極 低 。 在相 分 離 過 程 中 ， 濃 相 中 的 溶 劑 基 本 留 在 絲 條 內(nèi) ， 稀 相 中 的 溶 劑則 逐 漸 分 離 出 來 。 因 此 將 凝 固 成 形 的 初 生 絲 放 置 一 定 時 間 ， 有利 于 相 分 離 和 部 分 溶 劑 的 回 收 ） 由 集 束 架 進 入 后 紡 系 統(tǒng) 。后 紡 中 首 先 進 行 的 是 四 輥 牽 伸 工 藝 ， 此 時 由 于 纖 維 內(nèi) 部 含有 大 量 的 溶 劑 白 油 ， 使 纖 維 易 于 牽 伸 。絲 條 經(jīng) 過 四 輥 牽 伸 后 進 入 萃 取 槽 內(nèi) ， 在 萃 取 槽 內(nèi) 采 用 沸 點較 低 的 碳 氫 萃 取 劑 103 在 40~50℃ 的 溫 度 范 圍 內(nèi) 將 初 生 纖 維內(nèi) 部 的 沸 點 較 高 的 白 油 置 換 ， 為 了 提 高 萃 取 效 率 一 般 在 萃 取 槽內(nèi) 還 會 加 入 超 聲 波 發(fā) 生 器 ； 萃 取 液 在 萃 取 槽 內(nèi) 可 以 采 用 全 逆 流方 式 也 可 以 采 用 任 意 組 合 的 并 列 逆 流 方 式 ； 另 外 為 了 減 少 萃 取劑 的 損 失 還 可 在 萃 取 槽 出 口 處 加 上 一 套 出 絲 口 真 空 系 統(tǒng) ， 通 過此 系 統(tǒng) 可 以 將 出 萃 取 槽 的 初 生 纖 維 上 攜 帶 的 大 量 易 揮 發(fā) 萃 取 劑先 行 回 收 ， 從 而 減 少 萃 取 劑 的 損 失 。年產(chǎn) 400 噸高強高模聚乙烯纖維生產(chǎn)建設項目可行性研究報告 22 / 48出 萃 取 槽 的 纖 維 隨 后 進 入 50~60℃ 干 燥 箱 中 是 萃 取 劑 揮 發(fā) ，為 了 提 高 干 燥 效 果 一 般 采 用 兩 級 干 燥 工 藝 ， 一 二 級 干 燥 箱 內(nèi) 的進 風 系 統(tǒng) 既 可 以 并 聯(lián) 使 用 也 可 以 串 聯(lián) 使 用 ， 在 滿 足 干 燥 條 件 的前 提 下 盡 量 采 用 串 聯(lián) 進 風 方 式 ， 這 樣 可 以 節(jié)