2014年,锦纶迎来了它的第75个生日。75年前,杜邦公司决定每年支付25万美元作为研究费用,并开始聘请化学研究人员开展有关发现新的科学事实的基础研究,于是不久锦纶问世了。卡罗瑟斯(Wallace H. Carothers)博士,世界锦纶之父,当时仅是一个32岁的年轻博士,他受聘担任该所有机化学部的负责人,主持了一系列聚合方法获得高分子量物质的研究,锦纶就是其中最为伟大的发明之一。
杜邦给人类带来了锦纶,今天中国成为了锦纶发展的主要阵地。“锦纶行业是中国合成纤维工业发展最早的品种之一,但受诸多因素的影响,无论是产业规模还是技术进步发展一直落后于其它合纤品种。近年来,在锦纶原料供应瓶颈得到缓解、下游应用市场不断拓宽以及技术进步等因素的共同推动下,锦纶行业取得了较快的发展速度,年均增长率达到12%左右。”中国化纤协会锦纶专业委员会秘书长邓军在“第12届中国国际己内酰胺与尼龙论坛”上表示。
12月3~5日由中纤网(CCFEI)与英国泰可荣全球化学有限公司联合举办的“第12届中国国际己内酰胺与尼龙论坛”在上海举办。来自23个国家和地区的400余人参加了会议此次,会议汇聚了BASF、英威达、日本宇部、古比雪夫、巴陵恒逸、新会美达、石家庄炼化、台湾力鹏、韩国Capro、神马实业等业内著名企业。

绩效斐然的昨天
邓军在本次论坛上总结了中国锦纶行业进入“十二五”以来的成就。他提出了四点:“第一,产业规模迅速发展,企业竞争力明显提升;第二,企业创新能力增强,产品及品牌建设改善;第三,加快转变发展方式,可持续发展能力增强;第四,产学研合作科技创新支撑体系进一步完善。”
这四点代表了中国锦纶行业目前的现状。从中国化纤协会锦纶专业委员会给出的数据可以看到,从2010年以来,中国锦纶行业的发展确实取得了显著的成绩。邓军指出,2010年中国锦纶产能为195万吨、产量为145万吨,这两项数据预测到2015年将分别达到340万吨和280万吨。
从结构调整方面来看,进步也是比较显著,尤其是原料自给率的提高。众所周知,多年来锦纶行业的重要原料之一己内酰胺长期依靠进口,成为了行业发展难以突破的重要瓶颈,而这一现象在近年来有了明显改观。按照邓军给出的数据:“2010年,锦纶行业的原料自给率为43.9%,2015年这一数值将达到85%,翻了近一倍。”也就是说“十二五”的五年时间己内酰胺的发展取得了显著成效,这为我国锦纶行业发展进入下一阶段提供了坚实的后盾。
除了原料自给率,锦纶行业在“十二五”期间产品的差别化率也得到了显著提升。邓军表示:“2010年锦纶行业的产品差别化率是55.16%,预计2015年将达到61%。”从55.16%提高到61%虽然不是特别大的飞跃,但是对一个本就已经是细分行业的纤维品种来说,这一进步代表的是从五到六的改变,已经实属不易。
“技术进步”是第一功臣
正如上文所说己内酰胺的产能增加是锦纶行业“十二五”发展最为显著地成效。而己内酰胺能够取得如此进步得益于锦纶行业飞速的技术进步。
“第二代己内酰胺生产成套技术”的研发和推广应用是锦纶原料突破的重要推动力量。邓军表示创新的己内酰胺生产技术是将单釜连续淤浆床与钛硅分子筛集成用于环己酮氨肟化合成环己酮肟,采用非晶态合金催化剂与磁稳定床集成用于己内酰胺加氢精制,优化和改进了的工艺、设备,实现成套技术的节能、降耗和减排。这一技术目前已形成拥有自主知识产权的成套技术,申请100余项国内外发明专利。在浙江萧山建成了20万吨/年生产装置,产能与产品质量达到国际先进水品。这一技术在行业内的广泛推广和应用,实现了国内己内酰胺产能大幅增长,预计“十二五”末期将达到300万吨。
除了己内酰胺生产技术的突破,锦纶聚合装置大型化的研发应用与推广也是重要的推动力量。邓军举例道:“比如国内目前开发出锦纶6单线日产200吨装置,研发大容量己内酰胺连续熔融、两步法聚合;三级串联萃取、两级并联干燥;己内酰胺解聚全回用等成套关键技术与装备。同时,开发了全套生产线的集散控制DCS系统,实现连续生产的在线监控,整体技术达到国际先进水平。”
最具有代表性的即是“大容量高效连续聚合装置”,该装置及工艺技术已于2009年在长乐力恒科技有限公司顺利投产,此后在长乐力恒的二期投产;2011年在浙江美邦实业集团有限公司投产;2014年在浙江方圆聚合纤有限公司投产。目前产品的各项性能指标已与进口切片水平相当。
在原料和聚合装置都实现突破的同时,锦纶纺丝卷绕系统也实现了升级。邓军告诉记者:“锦纶纺丝螺杆直径现在通常是135~150mm,现在单线产能比以前提高1.5~2倍。”还有多头纺丝技术的推广:“近两年,部分锦纶企业特别是新上的锦纶企业已经采用了20头和24头纺(单组双喷真双头纺丝)技术,大大地节约了能源和生产空间。另外一个高科技就是:“螺杆电磁加热技术”,据悉,北京三联虹普新近研发的纺丝螺杆电磁加热技术已经开始在相关锦纶企业推广应用,该项技术在化纤行业具有示范效应,大大地节约了能源。
“十三五”的重点方向
尽管“十二五”锦纶行业在技术进步方面取得了如此多的显著成绩,但邓军认为行业在技术进步方面仍然存在许多问题:“首先是科技投入偏低,成果推广能力薄弱;其次是原始性创新能力不足;再次是高层次人才比例匮乏;最后是标准体系建设仍不完善。”这四大问题正是未来行业努力的方向。
邓军表示“十三五”期间行业应该围绕重难点技术集中攻关。包括大容量聚合技术、锦纶6熔体直纺技术、锦纶6超细旦长丝生产技术、锦纶关键装备国产化等。
大容量聚合技术应该朝着单线日产260~400吨努力,列管或盘管换热器、熔体静态混合器、熔体柱塞流装置的设计和制造;进一步提高装备的自动化程度,降低能耗,减少污染和排放。在直纺方面的主要课题有“锦纶6低可萃取物熔体直纺技术”,该项目将完成非开环剂条件下己内酰胺新聚合工艺的开发,低可萃取物含量锦纶6的开发(系列新型共聚酰胺),锦纶6熔体直纺工艺的开发。“锦纶6阴离子聚合和熔体脱单直纺技术”的课题将在匀化、聚合、脱单三个关键环节开发新型高效设备。
在锦纶6聚合浓缩液直接全回用技术开发方面,邓军指出目前萃取浓缩液裂解回用技术在国内已有企业引进,但裂解工艺并未完全掌握,核心设备还无法实现国内加工。需要进一步解决的关键技术有高温高压裂解反应器的设计和制造;裂解和回用工艺技术开发;建立裂解产物检测及质量控制方法,满足高品质切片生产要求;实现单线日产100吨以上规模生产高品质、高速纺、工程塑料用切片,浓缩液直接回用并满足高品质要求。
在锦纶6超细旦长丝生产技术方面,纺丝应该围绕“针对Dpf≤0.5dtex的超细锦纶6长丝纺丝过程产生的己内酰胺单体设计出单体抽吸装置以保证喷丝板不被污染技术解决方案,实现Dpf≤0.5dtex的超细锦纶6长丝纺丝产业化生产。”卷绕应该围绕“在24头/位生产稳定基础上,开发出锦纶32头/位卷绕技术,重点要解决40D以下超细旦品种生产中双头组件W排列和运行的稳定性及连续性问题,以及解决锦纶32头双胞胎或一体化集成卷绕机技术。”
而在锦纶关键装备国产化方面,邓军指出需要解决的关键技术有:“聚合器中的盘管、列管、柱塞流和熔体静态混合器的工艺设计和加工制造;纺丝螺杆挤压机、计量泵的材质和处理工艺技术;国产高速卷绕机的稳定性、切换成功率等提升和完善。”
研发仍是未来主旋律
对于未来锦纶产业的发展,邓军也给出了自己的建议。例如行业应该支持关键技术创新联盟的发展;注意加大知识产权的保护力度;应该支持企业通过技术改造,提升装备水平,降低生产能耗;国家应该对于突破重大核心关键技术的工程化、产业化项目,给予专项资金扶持。除此之外行业还要加强基础研究,为产品研发注入原动力。
随着科技不断进步,需要新的科学技术为产品开发带来新的突破。纤维材料发展需要材料技术、表面构筑技术、生物技术、纳米结构技术、信息技术等现代技术手段的融合,锦纶行业也绝对不能忽视这种趋势。还有要注意数字化智能化制造技术的研发,例如在锦纶成套生产线,采用数控、智能技术,实现从纺丝、假捻变形到丝饼检验分级、包装、仓储全流程自动化、信息化,提高产品质量和企业经济效益。
最后邓军指出要加强自主创新支撑体系建设,加大科技投入支持技术创新和进步,完善产业联盟,产业链合作创新体系建设,强化以龙头企业为主体,建立政、产、学、研、用相结合的创新平台体系。
记者看到除了锦纶产业的发展,本届己内酰胺与尼龙论坛还强化了尼龙工程塑料方面的议题,吸引了大批尼龙工程塑料的参会企业。日本宇部兴产株式会社工程塑料事业部总经理Shigeru Mori 在《尼龙工程塑料的应用和发展》报告中表示,聚酰胺树脂及其相应的共聚物已在汽车领域得到广泛使用,并将得到大力发展。巴斯夫亚太区聚酰胺及中间体副总裁陆梅生表示,聚酰胺未来的发展方向是定制化、差别化和高性能领域。本次论坛诸多前瞻性的技术报告引发了行业热议。会议上,来自浙江理工大学的金子敏教授为尼龙企业介绍了无缝针织服装产业的发展现状与趋势,帮助企业更了解下游的发展趋势;湖南师范大学易春旺教授提出的PA6熔体直纺技术的可行性研究使得尼龙行业对未来充满更多期待;研究3D打印的湖南大学徐伟箭介绍了最前沿的技术,开拓了企业拓展应用领域的思维。
在记者参加的历届中纤网的国际会议中,工厂的参会比例都很高,因此本届会议继续采用了“论坛+展会”模式,吸引了尼龙行业的设备、助剂等企业纷纷前来参会和布展。
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