15 利用废聚酯类纺织品生产再生涤纶短纤维关键技术
一、技术名称:利用废聚酯类纺织品生产再生涤纶短纤维关键技术
二、技术类别:减碳技术
三、所属领域及适用范围:纺织行业废聚酯类纺织品回收再利用
四、该技术应用现状及产业化情况
我国废旧纺织品总量超过2500万吨/年,但回收利用率不足3%, 废旧纺织品社会总存量约2亿吨,占据大量储藏空间,造成极大的资源 浪费。废旧纺织品的循环再利用,是解决纺织行业中资源短缺和环境 污染双重问题的关键。利用废聚酯纺织品生产再生涤纶短纤维关键技 术是在传统再生纺工艺的基础上进行创新改造,通过废聚酯纺织初始 摩擦造粒、连续干燥、深槽螺杆熔融、多级过滤、调质调粘,形成以 废聚酯类纺织品生产高附加值再生涤纶短纤维系列创新技术。目前该 技术已建立5条生产线,在行业内具有较大的推广应用潜力。
五、技术内容
1. 技术原理
该技术针对废聚酯纺织品密度低、造粒后含水高(含水率≥1.5%), 常规干燥时间长、降解大、且颗粒不匀、杂质高等特点,采用废聚酯 纺织品摩擦造粒的方法,压缩提高其密度;采用热风连续干燥工艺对 摩擦料进行高效干燥;利用深槽螺杆解决因颗粒不匀导致的进料不稳 定和环结阻料现象,同时减少熔体在螺杆中回流造成的粘度降解;对 聚酯熔体采用专用再生纺多级过滤技术进行过滤,滤去大颗粒杂质,再进入立卧结合式的调质调粘系统,并在高真空条件下熔体自上到下形成膜帘,挥发出的低分子聚合物、增塑剂、染料等随真空从釜内逸出,熔体的纯度和粘度得到提高。调质调粘后的熔体经计量后纺出差 别再生化纤,节约生产涤纶短纤维的大量石油资源,减少二氧化碳排 放。
2. 关键技术
(1)废聚酯纺织品摩擦造粒技术
废聚酯纺织品因蓬松、勾连等特点对应用造成了一定的困难,通过废纺织品摩擦造粒技术的方式实现废聚酯纺织品的压缩,压缩后摩 擦料的密度与常规切片的颗粒相接近。该过程通过控制废聚酯纺织品 在摩擦料机器中的停留时间和数量以最大程度降低造粒环节造成的聚 酯熔体特性粘度下降。
(2)连续干燥技术
摩擦料混合计量后,在热风的作用下通过送料管道后进入旋风分离器,在旋风分离器中热风与摩擦料分离,摩擦料落入带有保温的料 斗中,在质量达到一定程度时,阀门自动开启重复上述循环。摩擦料 在热风输送过程中与热风接触非常充分,使其干燥效率高于常规真空 转鼓,且摩擦料经多次混合减少了原料间的差异性,有利于颜色和粘 度的均一化。
(3)深槽螺杆熔融技术
常规螺杆设计是以聚酯切片为设计依据,鉴于切片形状规则、颗粒大小均匀的特点,常规螺杆的进料端相对较短、螺槽相对较浅,这种设计对颗粒大的摩擦料(体积为切片的10倍左右)极其不适合,用常规螺杆用于废聚酯纺织品加工的摩擦料纺丝,存在螺杆进料困难、环节阻料、回流现象严重等现象,加剧了摩擦料的降解,降低了纤维的可纺性。针对上述现象,通过加深进料段和压缩段的螺槽的深度和 长度来提供高的进料压缩比,并通过在计量段设置引流槽以减少熔体在螺杆中的回流,有效地解决了螺杆的进料问题和粘度降解大的问题。
(4)多级过滤技术
废聚酯纺织品原料来源复杂,经过分拣的废聚酯纺织品也难免含有棉纤维、氨纶、锦纶等非聚酯成分,相对PET瓶片和切片含杂量较 高,且不易过滤,为此采用双级过滤加组件过滤的方式在上述三个环 节中去除这些杂质,以此来提高熔体的洁净度和纤维的可纺性。
(5)液相调质调粘技术
利用低分子物质除杂技术及改进的双级液相调质调粘装置,能效去除高温熔融过程中降解产生的低分子物质及染料中含有的增塑剂、 紫外线吸收剂等低分子物质,同时使得熔体粘度得到提升。调质调粘 后的熔体粘度与聚酯切片熔融后的粘度相似,便于不同类型纤维的生 产加工。
3. 工艺流程
废聚酯纺织品→造粒→干燥→熔融→初级过滤→调质调粘→二级过滤→计量→纺丝→上油→卷绕→初生纤维
六、主要技术指标
1.废聚酯纺织品加工摩擦料的特性粘度:0.54dl/g~0.60dl/g;
2.干燥后摩擦料含水率:≤100ppm;
3.螺杆熔融阶段粘度降:≤6%;
4.二级过滤器过滤精度:≤45μm;
5.真空除杂率:≥0.15%;
6.纺丝特性粘度:0.620dl/g~0.680dl/g;
7.组件使用周期:>48h;
8.产品指标: 膨松度V1:≥130cm3/g; 膨松度V2:≥20cm3/g; 疵点含量:≤1000mg/100g; 压缩弹性回复率:≥58%。
七、技术鉴定情况
该技术于 2012 年通过中国纺织工业协会组织的科技成果鉴定,并获得国家发明专利 5 项。
八、典型用户及投资效益
典型用户:宁波大发化纤有限公司、余姚大发化纤有限公司。
典型案例 1
案例名称:宁波大发废聚酯纺织品生产再生涤纶短纤维项目
建设规模:3 条 2 万吨/年生产线。建设条件:具备设备安装所需
的 15m 以上高度和周边不低于 4 ㎡的空间、稳定的蒸汽来源和配套水电。主要建设内容:厂房改造、立式釜、卧式釜、过滤器、蒸汽喷射 泵及配套装置安装和 DSC 控制系统。每条生产线的主要设备为产能为65t/d 立卧反应釜、3 台配套熔体泵、1 台过滤器、五级蒸汽喷射泵一 套(含冷却塔、循环泵)、DCS 控制系统。项目总投资 346 万元,建 设周期 1 个月。项目年减排量 14 万吨 CO2。项目经济收益 3388 万元, 投资回收期约 1 年。碳减排成本为 2~10 元/tCO2。
典型案例 2
案例名称:余姚大发废旧纺织品和聚酯瓶片生产功能性低熔点再生涤纶短纤维项目
建设规模:2 条 3 万吨/年生产线。建设条件:具备设备安装所需 的 15m 以上高度和周边不低于 4 ㎡的空间、稳定的蒸汽来源和配套水 电。主要建设内容:厂房改造、立式釜、卧式釜、过滤器、蒸汽喷射 泵及配套装置安装和 DSC 控制系统。主要设备为聚合装置、连续干燥 装置、调质调粘装置、纺丝设备、后处理设备、公用工程等。项目总 投资 500 万元,建设期为 2 年。项目年减排量 14 万吨 CO2。项目经济效益 3500 万元,投资回收期约 1 年。碳减排成本约为超过 2~10 元/tCO2。
九、推广前景和减排潜力
我国“十二五”、“十三五”发展规划以及纺织行业强国纲要中都把发 展循环经济、开展废旧纺织品循环利用放到重要位置。国家鼓励废旧 纺织品综合利用产业化,以从废旧纺织品中分离出来的废聚酯纺织品 为原料,采用液相调质调粘技术或醇解技术生产差别化再生涤纶短纤 维,具有广阔的发展前景。预计未来 5 年,该技术在行业内推广比例 为可利用聚酯类废纺织品的 10%,项目总投资为 4000 万元,可形成年 碳减排能力约 114 万吨 CO2。
由武汉节能协会办公室整理