【文章內(nèi)容簡介】 一、技術(shù)路線 大豆蛋白纖維是以豆粕為原料，利用生物工程技術(shù)把豆粕中的球蛋白提取提純，提純的球蛋白改變空間結(jié)構(gòu)，再添加羥基高聚物配制成一定濃度的蛋白紡絲液，經(jīng)熟成后，用濕法紡絲工藝紡成單絲 ～ 的絲束，通過醛化穩(wěn)定纖維的性能， 再經(jīng)過牽伸卷曲、熱定型，切斷等工序生產(chǎn)出各種長度規(guī)格的大豆蛋白短纖維。 二、國內(nèi)外工藝技術(shù)概況 國外大豆蛋白纖維現(xiàn)狀 大豆蛋白纖維是一種再生植物蛋白纖維，它是從榨油后的大豆豆渣中提煉蛋白質(zhì)經(jīng)濕法紡絲而成。早在十九世紀(jì)末、二十世紀(jì)初，國外就開始對再生蛋白纖維進(jìn)行研究，國外早期的再生蛋白質(zhì)纖維研制情況如下： 1894 年，在明膠液中加入甲醛進(jìn)行紡絲，制得明膠纖維。 1904 年， Todtenhaupt 用從牛乳中提煉酪素進(jìn)行紡絲，制得酪素纖維。 1935 年，意大利科 學(xué)家 Ferretti 從牛乳中提煉酪素蛋白質(zhì)，并進(jìn)行紡絲，制得人造蛋白纖維。 1936 年，英國 Courtaulds 公司開發(fā)了酪素纖維。 1938 年，英國 ICI 公司制造了花生蛋白質(zhì)纖維，商品名為 Ardit，該纖維吸水率為 14%，斷裂強(qiáng)度為 ，纖維較粗，強(qiáng)力低。 1938 年，日本油脂公司開發(fā)了以大豆為原料的纖維。 1939 年， Corn Product Refining 公司將從玉米中提煉的蛋白質(zhì)用 醇或堿溶解，紡絲制得玉米蛋白質(zhì)纖維，商品名為 Vicra、 ArdiLen Fiare， 該纖維比重為 ，吸水率為 10%左右，斷裂強(qiáng)度 ～，但纖維粗無實用性。 40 年代初，美國、英國研制了酪素纖維，商品名為 Aralic(美 )、FibraLane(英 )，比重 ，吸水率為 14%，斷裂強(qiáng)度為 ～ ，延伸度為 15%，耐水性差，無實用性。 1945 年左右，美國、日本研究了大豆蛋白質(zhì)纖維，美國商品名SOYLON，吸水率為 11%左右。強(qiáng)力低、色澤黃。 1948 年，美國 Varginia Carol Chenical 公司開發(fā)了玉米蛋白纖維 — “ Vicara” 1969 年，日本東洋紡公司敦賀工場開始研制和試生產(chǎn)牛奶蛋白纖維，取名為“ Chinon”，它是用牛奶蛋白和丙烯腈接枝共聚而成，它是目前世界上唯一實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)的再生動物蛋白質(zhì)纖維，據(jù)資料介紹，它具有天然絲般的光澤和柔軟手感，有較好的吸濕性能，穿著舒適等特點(diǎn)，但纖維本身呈現(xiàn)淡黃色、耐熱性差，在干熱 120℃以上易泛黃、強(qiáng)力下降，而且， 100kg 牛奶只能提取約 2kg 蛋白質(zhì)，纖維制造成本高，無法大量推廣應(yīng)用。 對植物蛋白纖維的研究，由于受早期科技水平的限制，未能實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，后來由于化學(xué)纖 維的廣泛應(yīng)用，而一度少人研究。近年來，由于現(xiàn)代人對服裝的追求趨向于自然化、舒適化、天然纖維受到人們越來越多的青睞，于是從 90 年代開始，國外對再生纖維的研制工作又開始重視起來，現(xiàn)已開發(fā)出 Lyocell 纖維，甲殼素纖維、聚乳酸纖維 PAL，但大豆蛋白纖維在國際上還沒有工業(yè)化生產(chǎn)的報道。 國內(nèi)大豆蛋白纖維現(xiàn)狀 我國大豆蛋白纖維從 90 年代開始，由現(xiàn)任河南省滑縣實業(yè)有限責(zé)任公司董事長李官奇先生耗資 6000 多萬元，開發(fā)研究獲得成功。2020 年 3 月由河南省遂平生物工程有限公司在世界上首次實現(xiàn)工業(yè)化試生產(chǎn)。該項目 被列為國家級火炬計劃項目；國家重點(diǎn)新產(chǎn)品試產(chǎn)計劃，國家重點(diǎn)工業(yè)產(chǎn)品、擴(kuò)大出口專項計劃；河南省高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)項目。 大豆蛋白纖維可稱上二十一世紀(jì)的健康舒適型纖維，主要原料來自自然界的大豆粕，原料數(shù)量大，且具有可再生性，不會對資源造成掠奪性開發(fā)，在大豆蛋白纖維生產(chǎn)過程中不會對環(huán)境造成污染，且大部分助劑和半成品纖維均可回收重新使用，而提純蛋白后留下的殘渣還可以作為飼料。其生產(chǎn)過程完全符合環(huán)境要求，大豆蛋白纖維既具有天然蠶絲的優(yōu)良性能，又具有合成纖維的機(jī)械性能，大豆纖維的出現(xiàn)既滿足了人們對穿著的舒適性， 美觀性的追求，又符合服裝免燙，洗可穿的潮流。 大豆蛋白纖維的工業(yè)化生產(chǎn)，標(biāo)志著我國在環(huán)保型纖維開發(fā)方面 邁出了可喜的一步，但產(chǎn)品的開發(fā)尚處于初級階段，還有待于進(jìn)一步投入技術(shù)力量，穩(wěn)定纖維的各項物理化學(xué)性能，開發(fā)出后道產(chǎn)品需求的各種不同規(guī)格的絲，做到產(chǎn)品系列化，功能化、使之真正成為一項具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的系列化產(chǎn)品。 三、工藝流程 豆粕浸泡 固液分離 蛋白質(zhì)提取 沉淀 蛋白溶解 PVA 浸洗 過濾 調(diào)壓 紡絲 二浴 熱牽伸 冷卻 卷繞 前水洗 交聯(lián)醛化 水洗 上油 絡(luò)絲 卷曲 定型 切斷 打包 第二節(jié) 設(shè) 備 選 擇 根據(jù)大豆蛋白功能纖維的生產(chǎn)特點(diǎn)和工藝技術(shù)要求以及生產(chǎn)規(guī)模進(jìn)行設(shè)備配置，其主要工藝設(shè)備是在年產(chǎn) 1500 噸工業(yè)化試驗生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上又有所改進(jìn)，設(shè)備全部國產(chǎn)化，現(xiàn)有的設(shè)備配置完全可以滿足大豆蛋白質(zhì)纖維的生產(chǎn)要求。 制液車間：主要是蛋白質(zhì)的提取和紡絲原液的制備，其主要設(shè)備為低壓容器釜，容積分別為 6m 8m3，有些設(shè)備帶上、下攪拌，同時帶有夾套，夾套內(nèi)通溫水或熱水，使用壓力 ，溫度 110℃左右，材質(zhì)為不銹鋼，其設(shè)備是根據(jù)提取蛋白質(zhì)的特點(diǎn)以及接枝、共聚的工藝要求進(jìn)行設(shè)計的，該套設(shè)備由濮陽集團(tuán)制造。 功能性催效素 接枝共聚 過濾 脫泡 紡絲：大豆蛋白纖維紡絲機(jī)選用山西經(jīng)緯紡織機(jī)械廠生產(chǎn)的YWH7401 型紡絲機(jī)及配套設(shè)備，該機(jī)是在原維綸紡絲機(jī)的基礎(chǔ)上設(shè)計的大豆蛋白纖維專用紡絲機(jī)，其控制部分在設(shè)計中作了重大改進(jìn)，采用日本富士公司生產(chǎn)的計 算機(jī)控制系統(tǒng)，年公稱生產(chǎn)能力 1500 噸以上。 后整理部分包括醛化、烘干設(shè)備，醛化機(jī)選用邵陽二紡機(jī)生產(chǎn)的長絲醛化機(jī)，烘干機(jī)選用鄭紡機(jī)生產(chǎn)的長絲烘干機(jī)，上述兩種設(shè)備均在原有的基礎(chǔ)上作了改進(jìn)，更適用大豆蛋白纖維的醛化和烘干。 后加工部分包括卷曲、切斷、定型、計量、打包。 附：主要工藝設(shè)備一覽表： 序號 設(shè)備名稱 規(guī)格型號 單位 數(shù)量 備注 1 溶解機(jī) 臺 5 2 暫存罐 臺 4 3 過濾機(jī) 臺 4 4 脫泡桶 臺 8 5 調(diào)壓槽 臺 1 6 浸泡機(jī) 臺 6 7 分離、提取機(jī) 臺 8 8 中間壓力罐 臺 1 9 蛋白熟成罐 臺 8 10 臥螺離心分離機(jī) 臺 2 11 三道過濾機(jī) 臺 4 12 紡絲機(jī) 套 3 13 集束機(jī) 套 3 14 熱處理機(jī) 套 3 15 冷卻機(jī) 臺 3 16 卷繞機(jī) 臺 3 17 交聯(lián)機(jī) 臺 3 18 曳引機(jī) 臺 6 19 五輥機(jī) 臺 3 20 卷曲機(jī) 臺 2 21 皮帶機(jī) 臺 2 22 擺絲機(jī) 臺 2 23 烘干機(jī) 臺 2 24 曳引機(jī) 臺 2 25 張力架 臺 2 26 切斷機(jī) 臺 2 27 送棉風(fēng)機(jī) 臺 2 28 打包機(jī) 臺 1 29 輔助設(shè)備 套 1 第三節(jié) 自 控 一、設(shè)計依據(jù)和采用的標(biāo)準(zhǔn) 依據(jù)用戶提供的原始技術(shù)資料，采用化學(xué)工業(yè)部有關(guān)化學(xué)纖維工藝自動控制有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。 二 、界區(qū)內(nèi)的有關(guān)工藝特點(diǎn)、規(guī)模、機(jī)臺及環(huán)境簡介由工藝專業(yè)略寫。 三、設(shè)計原則 儀表選型 溫度測量元件選用鉑銠熱電阻，各控制、調(diào)節(jié)儀表均采用Ⅲ型信號制。 自動化水平 自動 化控制應(yīng)達(dá)到安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、先進(jìn)，精度等級 級以 上。 控制室設(shè)置 每三條生產(chǎn)線設(shè)置一集中控制室，控制室盡可能接近工藝生產(chǎn)裝置，地面采用木質(zhì)地板，房間凈高不少于 米，內(nèi)設(shè)空調(diào)。 四、檢測及控制內(nèi)容 溶解機(jī)夾套加熱蒸汽溫度自動調(diào)節(jié) 溶解機(jī)內(nèi)液位溫度顯示 熱水罐熱水溫度自動調(diào)節(jié) 溫水罐溫水溫度自動調(diào)節(jié) 計量泵入口原液壓力恒壓自動控制以及調(diào)壓槽內(nèi)原液液位自動控制 脫泡桶工作狀態(tài)顯示 各容器內(nèi)液體 溫度自動顯示等 以上系統(tǒng)均根據(jù)工藝要求設(shè)置聲光報警系統(tǒng) 設(shè)置聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng) 五、動力供應(yīng) 。 要求雙電源供電，電壓 220V， 50Hz 六、主要設(shè)備 序號 名稱 型號規(guī)格 數(shù)量 1 熱電阻 WZP220 0～ 100℃ 9 支 數(shù)字巡檢儀 XMZ500 4點(diǎn) 3 臺 2 熱電阻 WZP220 0～ 100℃ 2支 數(shù)字顯示儀 XMZ301 帶 4～ 20mA 輸出 12 臺 數(shù)字調(diào)節(jié)儀 PID 12 臺 電動操作器 12 臺 電動調(diào)節(jié)閥 ZAZNC64 12 臺 無線記錄儀 4 點(diǎn) 3臺 3 熱電阻 WZP220 3支 數(shù)字顯示儀 XMW201 帶 4～ 20mA 輸出 3臺 記錄儀 3臺 4 熱電阻 WZP220 3支 數(shù)字顯示儀 XMZ301 3臺 5 熱電阻 WZP220 3支 數(shù)字顯示儀 XMZ301 3臺 6 熱電阻 WZP220 18 支 數(shù)字顯示儀 XMZ501 3臺 7 熱電阻 WZP220 63 支 數(shù)字顯示儀 XMZ501 9套 8 熱電阻 WZP220 3支 數(shù)字顯示儀 XMZ301 3支 記錄儀 4 點(diǎn) 3臺 9 熱電阻 WZP220 9支 數(shù)字顯示儀 XMZ5XMZ301 4～ 20mA 輸出 9臺 數(shù)字調(diào)節(jié)儀 PID 9臺 電動操作器 9臺 電動調(diào)節(jié)閥 ZAZNC64 9臺 記錄儀 3 點(diǎn) 3臺 10 同 9項 11 同 9項 12 熱電阻 WZP220 6支 數(shù)字顯示儀 XMZ301 6臺 13 電接點(diǎn)液位計 UQZ71 18 套 14 電接點(diǎn)液位計 UQZ71 帶輸出 3套 電動調(diào)節(jié)儀 3臺 電動操作器 3臺 電動調(diào)節(jié)閥 ZAZNC64 3臺 15 壓力表 Y150 180 只 16 玻璃轉(zhuǎn)子流量計 LZB 18 臺 17 聲光報警儀 8 點(diǎn) 6臺 18 儀表盤 6架 七、存在問題及解決意見 由于系統(tǒng)點(diǎn)數(shù)較多，二次儀表數(shù)量多，不便于觀察，故施工設(shè)計時擬采用 DAS 與調(diào)節(jié)儀結(jié)合構(gòu)成一套分散控制系統(tǒng)。 第五章 工程技術(shù)方案 第一節(jié) 自然環(huán)境概況 滑縣屬于華北平原，河南省東北部，古黃河沖積平原、土層深厚，全境地勢平坦屬農(nóng)業(yè)大縣，氣候溫和，四季分明，雨水充沛，全縣面積 1814 平方公里，其中 耕地 171 萬畝，人口 130 萬人，主要農(nóng)產(chǎn)品小麥、玉米、大豆。主要?dú)庀髼l件如下： 年平均氣溫： ℃ 極端最低氣溫： ℃ 極端最高氣溫： ℃ 年平均降水量： 日平均降雨量： 年平均相對濕度： 54% 全年主導(dǎo)風(fēng)向： N S 基本風(fēng)壓值： 28KN/㎡ 降雪：基本日負(fù)荷 ㎏ /㎡ 最大凍土深度： 18 ㎝ 地震基本烈度： 7 度 第二節(jié) 廠址 大