“腈纶原丝融并发展战略”系列研讨·（三）关于腈纶生产和大丝束原丝生产共存的运行方式
◾编者按
世界碳纤维巨头，大都曾经是腈纶工业的巨头，原丝制备技术是源于腈纶工业的。近些年，由于其他化纤的竞争，腈纶市场逐年萎缩，而PAN基碳纤维正处于蓬勃发展的态势。今后十年，随着风电叶片、压力容器、汽车轨交、太阳能等工业应用的发展，必将引起一轮低成本碳纤维工业革命。从目前国际碳纤维技术看，“提束提速”是降低成本的有效途径，其中提束的思路，就会让原丝的生产接近于腈纶工业。国际上，卓尔泰克利用腈纶装置制造原丝，已经形成了成功的经验；西班牙蒙特纤维（Montefibre Carbon）在其腈纶厂基础上，已经开始了80-480K原丝的生产。中国碳纤维发展历史上，原丝与腈纶曾经是两张皮，原丝看不上腈纶的“工艺粗犷”，而腈纶瞧不起原丝的“小锅细炒”。随着逐步发展，主要腈纶厂进入了原丝批量生产，而“小锅”都在逐年放大，技术融通是个必然趋势。中国目前依然是腈纶生产消费大国，依然有较完备的自主产业体系及经验丰富的技术生产团队，这无疑是中国工业应用碳纤维持续发展与壮大的坚强基础。我们提出“腈纶原丝融并发展战略”，主要是针对目前腈纶的颓势与碳纤维的迅猛发展，为中国腈纶产业探索一条“老厨师炒新菜”之路，这其中，厨房设备、菜肴的配方、火候的掌握，需要什么程度的更新或创新？希望获得国内腈纶与原丝专家的共鸣与研讨。
人物介绍
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宓林坤
生在新社会（49年全国解放后），长在红旗下。66年初中毕业到崇明农场锻炼；74年进入上海石化，到兰州化纤厂（302）纺丝楼下实习，回金山后担任纺丝运转乙班班长；79年调计划调度科任调度长、副科长、科长；92年任生产厂长；94年评委中石化劳动模范；97年担任兼并浙江腈纶厂调研组组长；98年起任金甬公司总经理党委书记；88年通过自学考试获大专文凭；2000年获得工商管理硕士。
退休后，在宁波中新腈纶公司、恒神股份工作过，经历过NaSCN一步法、二步法，对DMF、DMSO、DMAc二步法生产工艺技术路线的锻炼，具有较丰富的腈纶生产实践经验。
本研讨第一期，将推出宓林坤老专家的一些研究与思考：
宓先生准备了系列文章，将陆续在本公众号刊出：
关于腈纶生产和大丝束原丝生产共存的运行方式（调度作业模式）☜
聚丙烯腈碳纤维大丝束原丝工艺流程设计实践
欢迎各位中国蛰伏的腈纶专家和站在舞台中央的原丝专家积极参与“腈纶原丝融并发展战略”的讨论。
关于腈纶生产和大丝束原丝生产共存的运行方式
（调度作业模式）
（以6.0万吨腈纶生产装置为例）
国内腈纶生产装置目前以生产普通纺织用聚丙烯腈纤维为主。生产上采用水相聚合二步法纺丝技术路线。以AN为第一单体、VA（或MA）为第二单体，水相悬浮聚合生产聚丙烯腈聚合物，纺丝使用DMAc （占61%） 及NaSCN（占32%）两种溶剂，湿法二步法纺丝技术。每套产能规模5～6万吨/年，基本配置为一/二釜（聚合）、二套原液制备、四/六条线（纺丝），再配溶剂回收一套。单线纺丝产能1.0万吨/年左右。
一、设备基本配置
1、聚合单元
一般配有10m3左右的聚合釜2～3台，超过20m3的聚合釜配置1台；脱单、水洗过滤、造粒干燥设备各一套，其中使用NaSCN无机溶剂的装置不需要对聚合物进行干燥，故造粒干燥设备不用配置。为衔接纺丝平衡及聚合物的储存需要，配有聚合物料仓不少于2个，同时配有不合格料仓1个。
原料储存、配料、助剂调制、供料等系统（包括相应的过滤设施）均按照装置产能规模配置。
需要增加的部分：第三单体调配和供料系统，如溶解槽、供料槽、供料泵、过滤器等，包括相关电、仪控制系统。
重要的是：运用PAN聚合物共聚单体的不同比例、不同共聚单体的选择，再通过原液制备在纺丝线上实现多品种生产，建立生产线与运行系统的柔性机制，适应市场对品种变化的需求，这是中国腈纶企业的一块短板。
2、原液制备单元
（与使用有机溶剂相适应的）聚合物料仓（100m3左右）2个；聚合物浆料化制备系统2套；原液过滤系统2道，分为第一过滤机和第二过滤机，大多为板框式滤布过滤机；静态脱泡设备1套；消光浆料调配系统1套；供纺原液储罐和供纺原液泵（2～3台）；配备有废原液、废丝处理设备1套。
3、溶剂回收单元
溶剂回收设备1套。
4、纺丝单元
纺丝配备4～6条线，每条线配有凝固浴槽6～8个，纺位数在24～40个，凝固浴槽纺位之间有的设置隔离涌道，有不设涌道；纺丝线配有水洗牵伸上油一体设备，使用NaSCN溶剂预牵伸、水洗、沸水牵伸设备分开设置；干燥致密化设备分为辊筒干燥和链板干燥机。纺丝速度使用DMAc溶剂一般最高80m/min，使用NaSCN溶剂可达200m/min。
5、
公用工程按照产能规模匹配，部分动力资源外购满足生产需要。
二、生产规模与产品方案
三、大丝束原丝生产工艺流程
1、典型的先牵后洗NaSCN溶剂二步法的湿纺工艺
两段凝固、两段热水牵伸，转向纺丝，二凝和第一段热水牵伸被称为预牵伸，第二段热水（温度较高）牵伸同时进行水洗后上油，采用链板干燥机实现无张力干燥致密化。
2、以DMAc为溶剂的湿纺工艺
两段凝固完成溶剂牵伸，水洗同时实现热水主牵伸，上油后采用热辊干燥致密化，可实现干热牵伸工艺。
3、适合生产高密度大丝束原丝采用多种技术集成的湿法纺丝工艺
二级凝固浴凝固成形、五级水洗和梯度水洗工艺、四段热水逐级牵伸、多辊上油成膜、四段梯度升温干燥致密化，并可实现干热牵伸工艺。
四、生产运行调度作业方式
根据年度生产经营计划的安排，编制生产作业计划。按照聚合生产能力与纺丝产能平衡安排开车周期，腈纶生产和原丝生产需要聚合物的生产、储存达到平衡量，形成周期性的计划安排交替作业。
1、聚合单元基本参数
聚合釜7.0万吨生产能力，年运行周期8000小时，每次停釜清理扫线需要72小时，运行周期60天/次，聚合物料仓按照实际储存500吨/个聚合物计算，原液料仓按照50吨/个计量。不计罐位和管道填充量。
2、聚合物组成
选择AN、MA、ITA三元共聚，生产腈纶时三种单体比例为91.4～92.0：7.8～8.2：0.2～0.4；生产大丝束原丝时三种单体比例为95.0：4.0：1.0或96.0：3.0：1.0。（以下前者称聚合物A、称后者聚合物为B）
3、纺丝产能
6.0万吨，年运行8000小时，7.5吨/时，180吨/日，纺丝线月度安排一次更换喷丝板、辊面和浴槽清洁工作停车。
4、月度聚合釜运行计划安排
当一组共聚单体配方运行14天后在线切换到另一组共聚单体配方，当聚合物A切换为B时，过渡料切换入不合格料仓；当聚合物B切换为A时，过渡料不作隔离，随聚合物A入罐。
5、维修计划安排
当聚合釜运行周期即将满60天，作业安排停釜清理维修等任务时，提前调整纺丝生产负荷，结合安排纺丝线周期性维修、更换喷丝板等，衔接平衡聚合物料仓储存量。
6、生产平衡需要满足的基本储存条件
◆脱单后的浆料罐（带搅拌）按相同规格增加1个；
◆聚合物料仓配置4个，按照2个一组分成二个系列分别供料；
◆供纺丝原液的聚合物料仓增加1个，分成二个系列分别供给溶解；
◆溶解后供纺原液储槽增加1个，分成二个系列分别供纺丝。
流程框图
本文来源：宓林坤先生、赛奥碳纤维