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1、 废丝再生液相聚合直纺涤纶工业丝技术研究与开发可行性研究报告一、立项的背景和意义全球聚酯工业发展快速，而石油是不可再生资源，如果按目前开发速度来说，现有油井顶多能维持30多年，所以寻找原料新来源和废物处理显得尤为重要。回收利用聚酯废料已经成为各国发展的战略性目标。随着各国对聚酯废料的回收利用力度加大，未来几年再生聚酯产品将有很大的增长。我国一些再生化纤设备出口到许多国家，包括美国、俄罗斯、中东、东欧等国家和地区，再生聚酯纤维的发展为全球市场带来了很大的竞争格局变化，开发利用再生纤维行业的高端产品是我国发展的重要之路。“十一五”期间，再生聚酯行业技术发展快速，我国自主设备工艺已经基本成熟，产品质
2、量也得到了很大提高。目前再生聚酯纤维产品种类已经达到了上百种，覆盖了家纺、汽车用纺织品等很多领域，产品的规模化生产也达到了资源的可循环利用。发改委有关数据显示，2010年我国再生聚酯纤维年产能达600万吨以上，产量近400万吨，占全球总量的80%，中国已经成为再生聚酯纤维生产的最大国家。再生聚酯纤维是利用回收的废旧聚酯瓶片、聚酯块料、涤纶废丝等原料加工成的纤维。再生聚酯纤维产业技术正向多样化、差别化和高技术含量等方向发展。其产品种类已近百种，能生产如仿大化短纤维、再生长丝、超细纤维、仿羽绒纤维、阻燃纤维等高端产品，应用市场覆盖非织造布、地毯、家纺、汽车用纺织品等领域。这些产品的规模化生产可替代
3、原生产品，有利于资源的循环利用。但是用再生原料生产涤纶工业丝技术，还在研发生产阶段。据悉，产业结构调整指导目标(2011年)已将聚酯回收材料生产涤纶工业丝、差别化和功能性涤纶长丝等高附加价值产品列为鼓励类产品，这将有助于再生聚酯纤维产业在“十二五”期间快速发展。图1 中国2002-2010年聚酯再生产能发展情况：中国再生化纤产能发展十分迅速，每年对聚酯原料的需求十分大，市场缺口为100多万吨。由于中国的再生聚酯行业大部分产能均以废聚酯瓶为原料，基于环保因素，国家政策一直限制对废聚酯瓶的进口，而进口再生聚酯切片在价格上又不利于生产需求。目前，聚酯再生多以聚酯瓶片为原料，利用化纤废丝为原料生产再生
4、聚酯纤维总量不足且只生产民用纤维，如短丝、地毯等。而对于化纤来讲，2010年中国的总产能已经达到3254万吨，产量为3089.70万吨；聚酯产能2800万吨，涤纶产量2513.33万吨；2010年世界化纤产能达到4960万吨，其中聚酯产能占73%，即3620万吨，按平均废丝率1.5%计算，约54.3万吨聚酯废丝（不包括瓶片等其它聚酯废料）。随着化纤的产能发展，相应的石油资源越加珍贵，废丝的回收利用，意义重大。二、国内外研究现状和发展趋势当前，高碳排放已经明显威胁到全球生态平衡，很多发达国家将低碳经济发展上升为国家战略。中国正处在全面建设小康社会的关键时期和工业化、城镇化加快发展的重要阶段，能源
5、和资源需求还将继续增长。近些年来，中国政府积极应对气候变化，把实施循环经济、加强环境保护与再生资源综合利用作为可持续发展的最重要的战略目标，力求走出一条技术含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化道路，这也是中国应对加快经济发展方式转变和经济结构调整的重大机遇。作为全球最大的化纤生产国，我国2009年再生聚酯纤维产能达580万吨/年，实际产量为350万吨，2010年产能达到620万吨，产量为390万吨。我国已成为用瓶片加工短纤维的生产大国，占全球总产量的80%以上。 我国再生化纤产业发展优势主要有：一是产业结构更加优化。再生化纤产能进一步向局部地区和大企
6、业集中。江苏、浙江两省占国内总产能70%以上，广东、福建两省占总产能11.3%以上，其他地区产能不足19.4%。 二是产品差别化发展趋势明朗。国产化设备工艺已定型，在超短、工业丝等产业用途及针刺无纺领域增长空间巨大。三是节能减排成效显著。近年，再生化纤行业在节能降耗、节水减排、清洁生产、循环经济等方面取得明显成效。 走在低碳前沿，面临诸多挑战，2009年我国再生化纤行业节省石油资源近2100万吨，减少二氧化碳排放1120万吨。但行业仍存在水资源消耗大、生产过程耗能高等问题。此外，我国再生化纤行业在废弃物管控及国家政策扶持、企业管理、消费理念等面临挑战。 目前国内消费者对采用废料开发中高档日用消
7、费品心存疑虑，难以从“废料垃圾”的思维模式中跳出来形成“废料再生资源消费品”的新型消费观念，使再生化纤产品的市场定位和消费者的接受程度难以统一。低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济发展模式。低碳经济的争夺战已在全球打响。图2 再生聚酯纤维产能变化情况：表1 2010年再生化学纤维行业产能及区域分布单位：万吨/年全国产能江苏浙江广东福建其他地区江阴其他慈溪其他62018050130704525120表2 2009年/2010年再生化学纤维行业产能按用途分类统计 单位：万吨产品按用途分类年产能年产量2009年2010年2009年2010年 棉纺类380390205230填充类135145
8、90100无纺类17201525长丝类28652035合计560620330390在国际方面，国外一直没有停止对再生聚酯的研究，在技术流程上不断的优化，一般的流程是收集聚酯瓶片、料块、废丝、织物等聚酯废物，进行清洗，筛选、分级、均质化、调粘、固相增粘（液相增粘）、纺丝、地毯等流程，对聚酯废物的再生利用。但是现在的再生回收还处于低水平的，其产品多为填充物、地毯、纺织品等，对于高端的产品如工业用丝的再生，还没有突破。另外，目前的聚酯再生主要是以废聚酯瓶为原料，粉碎后增粘熔融纺丝，使用废丝再生特别是纺制涤纶工业丝的技术有待开发。瓶片、废丝、织物、地毯、料块一般的再生路线为：固相增粘、(液相增粘)切片
9、熔融纺丝(熔体直接纺丝)均质化、调粘清洗、筛选、分级目前大部分再生纤维是涤纶短丝，微量长丝，括号内容目前没有实施。纤维原料及切片是非织造材料的主要原料，它们来自于原油提取物、天然纤维或废塑料再生，非织造材料的发展与石油化工以及合成纤维材料的发展息息相关。研究开发了非织造材料专用聚合物切片、差别化纤维、功能性纤维。形形色色的纤维，结合使用各种非织造材料加工技术，才能生产出性能迥异、丰富多彩的非织造材料产品。非织造材料生产所用纤维原料中化学纤维占85，化纤中使用最多的是聚酯纤维，占总量的一半左右，而再生聚酯短纤用量占聚酯纤维总量超过了70%。国内再生涤纶短纤维在非织造材料领域的应用不断拓展，得到广
10、泛应用，产销量增长迅速，2010年的产销量较2009年增长超过了30%，但再生涤纶短纤行业针对非织造领域的新品开发水平落后，特别是适合非织造材料生产的差别化、异型、增色、双组分、超细超短、耐高温、阻燃、抗静电、抗菌防臭、负离子、活性炭等高技能、高功能性纤维品种还较少，所以相应的功能性非织造材料产品的开发受到了很大的限制。再生聚酯纤维与原始制造聚酯相比，生产不产生垃圾，抑制石油的消费，使能源的使用量削减84%，CO2排放可削减77%。三、项目研究开发内容和技术关键及主要创新点1、项目研究开发内容原料采用涤纶工业丝废丝，经清洁处理，去除杂质，切断。使用新技术，在真空保护下使废丝熔融，熔体均质化，粘
11、度均匀化。使用液相增粘工艺，将熔体输送到液相增粘釜中，在真空的保护下，排掉多余的乙二醇，使熔体聚合，粘度提高到工艺要求。环境保护，在废丝处理和熔融增粘的过程中，特殊的技术使处理过程不产生环境污染。没有废水和废气产生。再生后的聚酯熔体，开发生产的目标产品涤纶工业丝。与常规涤纶工业丝相比：超分子结构相似、物理及化学性能较难区分、分子结构相似。2、技术关键废丝螺杆真空熔融技术。在废丝熔融的过程中，产生的废气和水汽由真空系统抽出并处理，达标排放。且相对普通的废丝处理方式减少清洗原料水约4-5吨/吨废水排放。使用自主研发的液相增粘反应器，设计适合的工艺条件，对废丝熔体进行聚合增粘，达到涤纶工业丝纺丝要求
12、的粘度。且熔体质量均匀。设计合理纺丝拉伸工艺条件，进行涤纶工业丝纺丝卷绕。3、主要创新点以涤纶废丝为原料，经切断和螺杆真空熔融后，其熔体经液相增粘，直接进行涤纶工业丝纺丝，制得与常规聚酯为原料纺丝相同的产品品质的涤纶工业丝。开创了再生涤纶工业丝纺丝的先河。使用真空熔融螺杆制造熔体的过程，对环境无污染，提升了再生涤纶的绿色指数。再生涤纶工业丝生产使用了具有国际领先技术水平的生产装备。四、项目预期目标（主要技术经济指标、应用或产业化前景）1、项目规模：8500吨/年（产业化规模为35000吨/年）2、产品方案：涤纶工业丝高强丝20000吨/年 涤纶工业丝低缩丝15000吨/年3、经济指标（产业化规
13、模3.5万吨/年）预计项目完成时，实现年产8500吨/年产能的项目中试。到项目完成时，通过本项目形成的产品，销售收入实现1850万元，实现利润180万元、税金95万元、实现创汇300万元，节汇210万美元。4、产品质量指标表4 再生涤纶工业丝技术标准Specification rebirth Industrial Polyester Product Type产品低收缩工业丝高强工业丝规格1110dtex/192f1110dtex/192f项 目单 位技术指标技术指标ItemUnitSpecificationSpecification线密度dtex1115+/-171125+/-17Linear
14、 Density断裂强力N 77 91Breaking Strength断裂强度cN/dtex 7.0 8.1Tenacity断裂伸长率%20.0+/-2.014.0+/-2.0Elongation at Break干热收缩率%4.5+/-1.0(190C, 15 min，0.01g/D)7.0+/-1.5(177C, 1 min，0.05g/D)Thermal Shrinkage 定负荷伸长率%5.5+/-0.8EASL 4.0cN/dtex含油率%0.85+/-0.20.5+/-0.2Oil Pick Up五、项目实施方案、技术路线、组织方式与课题分解1、项目实施方案公司现有涤纶工业丝产能
15、60万吨/年，废丝量按2.4计算，每年产生废丝14400吨，可以全部生产再生涤纶工业丝。（1）中试阶段在技术、市场调研的基础上，配套8500吨/年废丝再生液相增粘熔体直纺涤纶工业丝中试生产线，采用公司研发的液相增粘涤纶工业丝直接纺丝技术，以及废丝处理技术，进行废丝再生工业丝试生产。（2）产业化阶段在中试技术成熟的基础上，建设3.5万吨/年废丝再生液相增粘熔体直纺产业化生产线，包括废丝处理、液相增粘、纺丝设备的改造、安装调试，进行稳定生产。2、技术路线优化废丝处理工艺，使用特殊设计的真空螺杆挤压机，将经切断的涤纶废丝熔融，均质处理，经管道输送到液相增粘反应器，采用后置方案使增粘后的熔体输送距离缩
16、短，通过反应器内部的特殊分配装置形成连续的熔体薄膜，高温下进行反应，同时，反应器内部保持高真空，反应器外壁由循环热媒进行辅热，确保良好的反应条件。完成增粘反应的熔体，通过出料装置连续输送到熔体泵入口，由熔体泵经多通阀输送至每一台纺丝装置进行纺丝，经多级牵伸后卷绕成型，最终制得涤纶工业丝产品。工艺技术流程：液相增粘直接纺丝熔体输送螺杆熔融清洗粉碎涤纶废丝分级包装卷绕成型多级拉伸冷却上油真空抽吸3、组织方式与课题分解（1）组织方式本项目由公司独立完成，关键设备从国外引进。成立了以副董事长为负责人的项目研发小组，负责制订项目总体实施方案，检查落实项目实施进度，项目完成验收、项目评价等工作；项目组配备
17、技术部、质管部和相关的工程师、技术、管理专家12人，负责 “废丝再生液相聚合直纺涤纶工业丝技术研究与开发” 项目中的设备成套、工艺路线的研究以及项目的组织协调工作等。项目组成员组成合理，既有来自高校的纺织和化纤专家，又有来自生产第一线的工程技术人员，项目组织方式责任清晰、目的明确，为本项目的实施和完成奠定坚实的基础。（2）课题分解本项目由项目承担单位组建项目小组进行项目的研究开发。项目承担单位主要负责废丝再生液相聚合直纺涤纶工业丝技术研究与开发，研制8500吨/年废丝再生液相增粘熔体直纺的中试生产线，完善废丝处理流程，优化液相增粘技术参数，确定熔体输送方案和工艺流程，在中试成功成熟的基础上，建
18、设3.5万吨级液相增粘熔体直纺生产线，包括废丝处理、真空熔融、液相增粘、纺丝设备的改造和安装调试，最终实现稳定生产。并对制得的涤纶工业长丝进行性能分析和测试，为项目实验提供技术支持，并指导废丝再生液相聚合直纺涤纶工业丝技术研究与开发和产品应用开发。六、计划进度安排2011年02月2011年05月 市场调研，废丝再生熔体直纺工艺流程设计与研发。2011年06月2011年09月 系统控制方式完善及生产工艺参数的探索。2011年10月2012年03月 废丝熔融技术和工艺试验研究。2012年04月2012年06月 液相增粘工艺中试设备安装调试，工艺优化。2012年07月2012年09月 高强、低收缩涤
19、纶工业丝的中试。2012年10月2013年06月 年产3.5万吨废丝再生熔体直纺项目土建和生产设备安装。2013年07月2013年08月 实现年产3.5万吨废丝再生熔体直纺涤纶工业长丝的产业化及产品开发。2013年09月2013年10月 项目总结、准备验收。七、现有工作基础和条件项目承担单位位于绍兴市袍江工业区，占地面积169亩，总建筑面积7万平方米。公司注册资金3798万美元，总投资额7996万美元。2011年实现销售收入41.52亿。现有职工701人，大专以上技术人员227人，其中本科学历101人，直接参与研发的技术人员102人。其中博士1人，高级工程师1人，硕士5人。公司坚持科技领先、人
20、才先行、产品争一流的质量方针，已通过ISO9001国际质量管理体系认证及ISO14001环境管理体系认证。被认定为国家火炬高新技术企业、浙江省高新技术企业。 公司自创立之初就致力于技术的创新和新产品的开发，调整内涵、增加产品品种，根据行业的发展方向及市场的需求势态，自主创新，及时开发出相应功能纤维的特殊材料，不断推出具有技术附加值的产品。开发此类工艺技术符合低碳、可持续发展的宗旨，有着重要的意义。公司投资5536万元建立了技术研发中心，中心面积约4178平方米，其中研发楼2530平方米。拥有从国外引进的强伸仪、干热收缩仪、毛丝在线检测仪等先进的化纤试验及检测设备，用于研发试验的设备如试验用纺丝
21、机、试验用小型聚合釜等。研究开发新产品，加强市场竞争力，为企业自主创新，加强科技实力，转变企业的经济增长方式，提升企业的综合实力，为企业取得良好的经济效益。该中心已被认定为省级企业技术中心。 随着公司新项目建成投产，已成为国内生产规模最大、产品品种最为齐全的涤纶工业丝生产企业。产品定位档次高、产品质量达国际先进水平、产品品种齐全，60%以上的产品出口至美国、欧洲、东南亚等国家和地区。本项目具有扎实的前期研究基础，其中在液相增粘熔体直纺涤纶工业长丝方面已申请2项国家发明专利：一种液相增粘熔体直纺涤纶工业长丝生产工艺（ZL201010109126.4），一种预聚物液相增粘直纺涤纶工业长丝生产工艺（
22、ZL201010224082.X）；废丝的处理和真空熔融已经进行了大量的试验研究，取得了阶段性的成果。表5 3.5万吨/年废丝再生熔体直纺项目设备表100T/D废丝再生装置设备清单序号位号名称规格型号材质数量备注一、废丝回收装置recoSTAR universal 85 H-VAC （1套）中试1传送带CB800（包括探测器）4800mm800mm1starlinger公司2单轴粉碎机-EWZ800800mm400mm1配套3EXU85螺杆挤压机85mm1配套4定量给料单元5-100kg/h1配套5彩色触摸屏1配套6螺杆电机50-180rpm1配套7排气式螺杆H-VAC851配套8双极过滤系统
23、1配套9单活塞反冲过滤器SPB-490P1配套10拉条式自动造粒单元A-SPU500CC800mm400mm1配套11附件（工具、操作手册、备件目录）1配套12电气控制系统3380V/50Hz1配套13备件总值18000欧元总额80.00万欧元二、废丝回收装置recoSTAR universal 165 H-VAC （3套）生产1传送带CB1400（包括探测器）7000mm1400mm3starlinger公司2单轴粉碎机-EWZ1800 T203(带自动控制)1800mm500mm3配套3二级喂入系统TSF300225mm&300mm3配套4EXU165螺杆挤压机165mm3配套5定量给料单
24、元5-100kg/h3配套6彩色触摸屏3配套7螺杆电机30-90rpm 315kw3配套8排气式螺杆H-VAC1653配套9在线粘度自动监控调节仪3配套10附件（工具、操作手册、备件目录）3配套11电气控制系统3380V/50Hz3配套12备件总值75000欧元三、熔体过滤系统1熔体过滤器第二季精过过滤器（含熔体泵）SS3温州宇峰2排污阀SS6温州宇峰/西安过滤器清洗葫芦SS6河南四、液相增粘系统1增粘釜200012m（中试）340015mSS.CS11扬州惠通2螺杆出料泵SS.CS2舟山减速机CS2泰兴联轴器CS2泰兴电机CS2无锡/南阳3增压泵SS.CS2扬州惠通减速机CS2泰兴联轴器CS
25、2泰兴电机CS2无锡/南阳4真空冷凝器SS2扬州惠通5真空泵SS26真空收集罐SS1扬州惠通7冷阱CS1江苏/浙江五、纺丝配套部分1熔体管道套42纺丝箱套83熔体4通阀套24熔体输送泵台25减速机及电机套2六、导热油系统108-P11A/B热媒泵Q=100m3/h；H=25mCS2武进/武安/KSB208-F11A/B热媒过滤器CS2扬州惠通337-V01热媒低位槽6m3CS1扬州惠通437-P01热媒填充泵Q=10m3/h；H=25mCS1武进/武安/KSB七、电气控制系统1PLC控制1套西门子3000系统2MCC柜1批3变频控制柜1批4压力传感器1批美国DYNISCO5粘度计3甲方界区6气
26、动调节阀1批7温度计1批8压力表1批9电缆1批10电缆桥架1批11仪电安装材料1批八、其他安装材料1熔体管道及相关管件SS1批扬州惠通提供2不锈钢管道及管件SS1批扬州惠通提供3碳钢管道及管件CS1批扬州惠通提供4高温波纹管截止阀CS1批扬州惠通提供5其他阀门CS.SS1批扬州惠通提供6管架及安装型材CS1批扬州惠通提供7弹簧支吊架CS1批扬州惠通提供8紧固件及密封件CS1批扬州惠通提供9仪表安装用管阀件CS.SS1批扬州惠通提供10其他安装辅材CS.SS1批扬州惠通提供八、经费预算（包括预算经费总额，已实现投资额及主要投资内容说明，新计划投资额及主要投资内容说明，申请财政经费金额及投资说明等
27、）1、项目经费概算项目计划总投资2715，其中设备投资1600万元，其它费用1115万元。本项目经费企业自筹2650万元；向地方政府申请资助65万元，项目经费具体概算列表如下：市级科技计划项目经费概算表项目名称：废丝再生液相聚合直纺涤纶工业丝技术研究与开发单位： 万元 序号概算科目名称合计地方部门配套经费自筹经费（1）（2）（3）（4）1一、经费支出（合计）271565265021、设备费16005015503（1）购置设备费004（2）试制设备费16005015505（3）设备租赁费00062、材料费10000100073、测试化验加工费55084、燃料动力费1001095、差旅费10010
28、106、会议费 10010117、合作、协作研究与交流费20515128、出版/文献/信息传播/知识产权事务费202139、人员劳务费220221410、专家咨询费10551511、管理费200201612、其他开支6061二、经费来源（合计）271565265021、申请省财政经费32、地方、部门配套拨款6543、自筹经费265026505（1）单位自有货币资金265026506（2）其他资金0地方政科技经费拨付进度申请第1年第2年第3年金 额4025比例（）62382、项目经费概算说明经费支出说明：总2715万元。其中拟申请地方政府配套经费65万元,企业自筹经费2650万元。（1） 设备费
29、 设备费包括购买设备和设备的试制加工费，根据需要，需购置1套废丝再生聚酯熔体中试生产线（8500吨/年）需800万元；购置液相增粘中试设备，需800万元。（2） 原材料费小试需购买涤纶废丝40吨，需要30万元；热媒5吨，需要15万元；360公斤油剂，需要1.1万元；其它包装材料3.9万元，所需经费合计50万元。完成8500/年项目中试，预计实施2个月，配比原材料大约950万元。（3） 测试化验加工费 测试加工费包括用于熔体内在质量分析，工业丝的检测费用，以及内部结构分析、断裂伸长率、染色性能等指标的费用，还包括产品送往浙江纤维检验局进行检测的费用，总计5万元。（4） 燃料动力费燃料动力费主要包
30、括用于设备运行和产品生产的电、水和气，所需经费合计10万元。（5） 差旅费主要用于市场调研、兄弟单位的参观学习、技术人员的国内外培训等，预计所需经费10万元。（6） 会议费包括参加国内外的各种会议来回的车费、住宿费、会议登记注册费等，还包括邀请专家学者来企业讲座的费用，预计所需经费10万元。（7） 合作、协作研究与交流费 项目合作费用于支付合作单合计20万元。（8） 出版/文献/信息传播/知识产权事物费 发表论文的版面费、申请专利的代理费、购买书籍、订阅杂志、复印、打印、装订材料等费用，合计2万元。（9） 人员劳务费人员劳务费主要用于支付技术员和生产一线工人工资，计22万元。（10）专家咨询费专家咨询费主要用于请高级专业技术职称人员做技术咨询，其余用于项目的鉴定验收，费用合计约10万元。（11）管理费 项目过程中要使用本单位现有加弹及检测设备，占用广场，日常水、电、气、暖消耗等20万元。（12）其它用于不可预知的费用开支约6万元。 第 20 页 共 20 页