干法纺丝工艺成套设备国产化实践

　　年产30万吨乙烯成套设备国产化是国家重点项目，由国务院重大技术装备领导小组办公室具体组织实施。
　　该项目中使用的乙烯裂解压缩机、丙烯汽轮机、制冷压缩机和泵、阀产品，多数为通用的重型机械，这些设备的国产化都由机械工业系统来组织实施，分头攻关；石油裂解后的产品是乙烯、丙烯和芳烃，分解出来的丙烯，经聚合后成为丙烯腈，再制成聚丙烯腈纤维，这套工艺技术装备当时由纺织工业部承担并实现国产化。
　　聚丙烯腈纤维以丙烯酸甲酯为原料聚合而成，制作工艺由于添加剂、助剂不同，有多种工艺。虽然聚丙烯腈纤维成套设备在我国已有一定的应用基础，从“2348工程”的一条线年产2000吨，到山东淄博化纤一条线年产4000吨，再到后来的年产6000吨，但这些生产线使用的都是一步法的湿法纺丝工艺。而一步法的湿法纺丝工艺和两步法的干法工艺所制成的纤维各有特点，两者使用的成套设备也完全不同。
　　在对两种工艺进行对比之后，上级决定采用两步法干法纺丝工艺，由我们负责提供聚丙烯腈成套设备。
　　当时，国内还没有干法纺丝工艺成套设备，因此我们决定从境外引进成套设备的设计制造技术，进口一些必要的关键设备和关键配套件，由国内生产成套技术装备并实现国产化。经过分析对比，我们最后确定引进美国杜邦公司成套设备的设计图纸和有关制造技术。腈纶纺丝的添加剂DMF（二甲基酸胺）是有害物质，美国已不再扩大生产能力，所以杜邦公司也愿意出售这套装备的工艺技术资料。
　　确定引进技术之后，国内准备同时在秦皇岛、抚顺、淄博、宁波和茂名建设五个腈纶厂。这些项目有些属于化工系统，作为石油裂解后的产品进行深加工；有些是独立企业，靠外运丙烯腈进行聚合、纺丝和后处理织成成品。上述五个建设项目在生产聚丙烯腈毛型短纤维的同时，还生产聚丙烯腈毛型长纤维丝束，再经多区拉断、针梳、复针梳制成毛条，供毛纺厂纺纱使用。
　　由于国内原有的毛条多区拉断、针梳和复针梳设备效率低、产量小，不能满足需要，所以我们决定从意大利康泰克斯公司引进这些设备的设计制造技术，在国产化之后为这些项目配套使用。
　　在这些成套设备中，聚丙烯腈的组合、聚合、纺丝和后处理设备共有170多种，长丝毛条设备也有十几种，还有几十种辅机。
　　引进技术的国产化工作仍然按照工艺分工，原液部分由郑州纺织机械厂、邵阳二纺机厂和核工业总公司的523厂承担，纺丝设备由邵阳二纺机和邯郸纺织机械厂承担，纺丝后处理的水洗、牵伸、烘干设备由郑州纺织机械厂承担，切断、打包设备由邯郸纺织机械厂承担，溶剂回收装置由河南省纺织机械厂承担，DMF加热器由航天部11所承担，长丝毛条用的切断、针梳、复针梳由上海一纺机承担。
　　这些设备从原液的聚合到纺丝后处理，整个过程中没有同类成品，全是新产品。工艺不同，设备也不一样，在实现国产化过程中需要组织技术攻关。
　　首先是聚合设备中的反应釜，使用30毫米厚的铝板卷制、焊接而成，厚铝板的焊接是一项新工艺，核工业总公司的523厂在该领域有专长，所以这项任务中与铝板焊接的76种产品都由523厂承担，而且都按时完成了任务。
　　原液制备中的几种真空过滤器由邵阳二纺机组织攻关，解决了真空转鼓加工中的一些难题，替代了从国外进口不合格的真空过滤器，受到国内外专家的好评。
　　聚丙烯腈的纺丝机是立式的，双面共48位，这台机器长11米、宽5.5米、高11米，又高又大。一个项目要配3台该机，一个纺织机械厂难以完成，所以项目由邵阳二纺机和邯郸纺织机械厂承担，对喷丝板、计量泵等都进行了攻关。
　　聚合物烘干机由郑州纺织机械厂承担。输送聚合物的不锈钢链板，靠长圆孔透风，对表面光洁度有严格要求，为攻克这些关键，我们从苏拉公司进口了一台高效数控冲孔机，加上表面化学抛光工艺，最终完成了任务。
　　这条工艺线中的水洗、牵伸和卷曲机结构设计为一体式，给制造工艺增加了不小的难度。不过，墙板加工、牵伸辊加工与衬胶等关键技术以及整台机器前后的控制技术，最终都一一得到了解决。
　　毛条的多区切断、拉断、针梳、复针梳设备方面，我们引进意大利康泰克斯公司的设计制造技术，通过消化吸收实现了国产化。
　　由于这套设备没有经过首台（套）的试用，再加上五个项目同时进行的潜在风险，因此五个新建项目建成投产运转之后，在成套设备的设计、制造当中存在不少缺陷。
　　比如马克混合机的“咽喉”堵塞问题，运转中需要经常更换处理；聚合物干燥机产能增加之后，烘干效率与成品达不到指标；聚合物烘干过程中产生粉末，堵塞热交换器，影响聚合物干燥效能，产能达不到要求；水洗牵伸机的设计结构不合理，胶辊断裂与前后联动控制也存在问题；还有打包机制造技术，制造质量存在“天女散花”的问题等。
　　除此之外还有规模的合理性问题，建设项目年产3万吨的产量太小，会形成亏损，达到年产5万吨的规模后效益才能持平，6万吨的规模后才能赚钱。
　　由于干法腈纶工艺有它不可克服的缺点，DMF（二甲基甲酰胺）对环保又有影响，纤维质量和制造成本受其工艺限制，与湿法工艺相比处于劣势，所以后来国家就没有再上新的项目。
　　干法腈纶工艺成套设备存在问题是客观事实，后来这些项目又通过生产实践，摸出了发展规律，经过专家现场评估论证，提出了弥补措施，通过技术改造最终得到解决，成套设备实现正常运转并产生了效益。