CN115821408A

CN115821408A - 一种降低二硫化碳消耗的粘胶短纤维生产方法

Info

Publication number: CN115821408A
Application number: CN202211556075.9A
Authority: CN
Inventors: 请求不公布姓名; 余建国
Original assignee: Jinguang Fiber Jiangsu Co ltd
Current assignee: Jinguang Fiber Jiangsu Co ltd
Priority date: 2022-12-06
Filing date: 2022-12-06
Publication date: 2023-03-21

Abstract

本发明提供了一种降低二硫化碳消耗的粘胶短纤维生产方法，包括浸渍、压榨和黄化，所述浸渍中使用的浸渍碱液的半纤含量为25‑30g/l，所述黄化中添加的CS₂的加入量为碱纤维素甲纤含量的32±0.5％。本发明的技术方案降低了CS₂消耗，减少对工厂环境、污水处理和社会环境的影响，降低生产成本。

Description

一种降低二硫化碳消耗的粘胶短纤维生产方法

技术领域

本发明涉及粘胶短纤维生产领域，具体地说，涉及一种降低二硫化碳消耗的粘胶短纤维生产方法。

背景技术

CS₂是粘胶纤维生产的重要原材料之一，通常需要控制CS₂的纯度及杂质含量，生产中要求CS₂中的溶解硫越少越好，若CS₂中溶解硫含量高，纺丝成形过程中各种硫化物增多，容易污染酸浴，易使丝条颜色发黄，手感粗硬。

粘胶纤维生产流程一般为：加料、碱化、抽真空、加CS₂、磺化、溶解、送料。其中生产车间包括原液车间、酸站车间、纺练车间、冷凝回收***和污水处理***。

原液黄化CS2耗损量大导致吨丝用量高，同时容易导致生产设备损坏，维修成本高，对环境造成污染。

中国专利CN 200810157417.3公开了一种采用二次浸渍生产粘胶纤维长丝的工艺方法，该方法是在传统的一次浸渍生产粘胶纤维长丝的工艺的基础上，采用二次浸渍技术，且利用二次碱液与碱纤维素中游离碱的浓度差，析出部分游离碱，同时减少了碱纤维素的半纤含量，在不影响结合碱量的情况下，减少黄化过程中副反应的发生，降低二硫化碳的加入量，保证粘胶质量，同时通过在二次浸渍过程添加新型助剂，提高浸渍效果，同时选用适宜的老成、黄化、熟成、纺丝工艺，生产出高质量粘胶长丝，而且降低了生产成本，提高了生产效率，减少了环境污染。但该专利属于粘胶长丝生产，与短丝生产工艺完全不同，不适用于短纤维的生产。同时，二次浸渍工艺需要两套压榨机生产，设备投入吨丝和日常生产影响吨丝耗电量均会增加费用，在目前行业利润率角度来看，采用二次浸渍没有任何竞争力，该专利完全不适用于行业生产。

中国专利CN 202210026350.X公开了一种粘胶短纤维压榨碱回收利用方法，压榨出来的压榨碱液部分回流至浸渍桶，在浸渍桶中与新鲜碱液混合作为浸渍碱液用于浆粕浸渍；剩余压榨碱液收集至压榨液桶，压榨液桶中的压榨碱液由第一碱泵输送至第一过滤***，经第一滤***过滤后送入溶解碱桶作为溶解碱液用于黄化机溶解出料。通过本发明的方法，可直接将大部分压榨碱液回用到制胶***，无需使用纳滤或电渗析技术提取压榨碱液中的半纤维素，极大地降低了粘胶的制造成本。但该专利使用的是压榨碱液调配溶解碱液，同时也没有考虑半纤含量对CS₂的影响。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种降低原液车间的CS₂损耗的粘胶短纤维生产方法。

本发明提供了一种降低二硫化碳消耗的粘胶短纤维生产方法，包括浸渍、压榨和黄化，所述浸渍中使用的浸渍碱液的半纤含量为25-30g/l，所述黄化中添加的CS₂的加入量为碱纤维素甲纤含量的32±0.5％。

优选的：所述浸渍中碱纤维素中半纤含量为2.8-3.1g/l。

优选的：所述黄化中CS₂的副反应消耗占比小于25±2％。

优选的：通过所述浸渍后的浸渍碱液调配所述黄化中的溶解碱液。

优选的：所述浸渍后的浸渍碱液浓度220±5g/l。

优选的：所述溶解碱液全部使用浸渍后的浸渍碱液。

优选的：还包括丝束滤器，通过所述浸渍后的浸渍碱液调配丝束滤器反洗用碱。

优选的：所述丝束滤器的排酸时间为2-4小时。

优选的：还包括纺练精炼，通过所述浸渍后的浸渍碱液调配纺练精炼脱硫用碱。

优选的：还包括废气回收***，通过所述浸渍后的浸渍碱液调配废气脱硫用碱。

本发明的一种降低二硫化碳消耗的粘胶短纤维生产方法，通过降低原液车间中的浸渍碱半纤，从而降低原液车间中CS₂的添加量，提高黄化CS₂的利用率，以降低原液车间的CS₂损耗。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明实施例的降低二硫化碳消耗的粘胶短纤维生产方法的流程示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。

在本发明的实施例中，提供了一种降低二硫化碳消耗的粘胶短纤维生产方法，包括浸渍、压榨和黄化等步骤。浸渍步骤中使用的浸渍碱液的半纤含量为25-30g/l。黄化步骤中添加的CS₂的加入量为碱纤维素甲纤含量的32±0.5％。

本发明实施例的一种粘胶生产过程降低CS₂消耗的技术，通过控制原液车间CS₂吨丝用量，提高CS2的利用率，降低原液黄化CS₂耗损，减少对工厂环境、污水处理和社会环境的影响，降低生产成本，

降低纺练车间的CS₂耗损所包括的方法有：

1.降低废丝废胶损耗，具体工艺及操作：

(1)稳定纺丝工艺，提高纺丝纺性，通过提高工艺控制的自动化水平以提高工艺的稳定性，进而提高纺性；

(2)加强纺丝排泡操作培训，减少排胶量，此项受纺丝工熟练程度的影响，会有波动，为不可控因素，需要加强管控培训；

(3)加强纺丝操作培训，提高纺丝工熟练程度，减少操作废丝量此项受纺丝工熟练程度的影响，会有波动，为不可控因素，需要加强管控培训。

2.降低精炼排风二硫化碳浓度，主要是通过提高纺丝机密闭性来解决，此项应受制于纺性的影响，需提高纺性，降低纺丝机换头开窗的频次来解决，通过提高工艺控制的自动化水平以提高工艺的稳定性，进而提高纺性。

3.降低环境排风二硫化碳浓度或提高冷凝回收率中的一种或几种方式，此项需减少操作影响，受纺丝工熟练程度的影响，会有波动，为不可控因素，需要加强管控培训。

4.提高纺练车间回收***的CS₂回收率，是通过提高所述控制阀门的密封性能来提高二硫化碳的吸附率。随着阀门密封质量的精度越来越高，目前使用的密封阀门泄露率已经由原B级的0.3×DNmm³降低至AA级0.0.18×DNmm³，已经可以满足生产使用，此项工艺条件生产已经比较成熟，非常有利于环保管控质量。

5.减少污水处理***中的CS₂耗损，通过提高控制阀门的密封性降低CS₂耗损，避免因多次打开纺丝窗换头造成二硫化碳逃逸，随着阀门密封质量的精度越来越高，此项工艺生产已经比较成熟。

如图1中所示，在本发明的实施例中，原液车间的生产工序包括：混粕、投料、浸渍、压榨、老成、黄化、溶解、过滤、熟成、脱泡和纺丝。

为了降低原液车间黄化的CS₂消耗，就需要降低原液车间制胶过程中黄化CS₂的添加量。但是仅仅降低CS₂的加入量会相应的影响制胶质量。

在现有工艺中，CS₂的加入量为相对甲纤含量的35±0.5％。本发明实施例可以将CS₂的加入量降低至32±0.5％，以减少CS₂消耗。

黄化的具体原理为：

C₆H₇O₂(OH)x-(OH-NaOH)+xCS₂＝C₆H₇O₂(OH)x-OCS₂Na+xH₂O；

即，CS₂与碱纤维素中甲纤反应生产需要的纤维素磺酸酯，但是同时CS₂也会与碱纤维素中存在的半纤及其它化合物发生副反应，产生不需要的杂质。

一般生产中，碱纤维素中的半纤含量一般在3.5±0.5g/l，会消耗掉同比例的CS₂，所以仅仅降低CS₂的加入量，会影响制胶质量。

因此，本发明的实施例通过大幅度降低碱纤维素中的半纤含量来相应的降低CS₂的加入量，以此来提高黄化CS₂的利用率，减缓熟成度，减少成品质量波动，具体理论为，

C₂H₆O₂+2CS₂+2NaOH＝H₂COH-H₂COH+Na₂CS₂+2COS+H₂O，

COS+4NaOH＝Na₂CO₃+Na₂S+2H₂O。

本发明的实施例通过大量实验验证，得出了浸渍碱中半纤含量与黄化步骤中CS₂副反应消耗之间的关系表：(试验条件：黄化批料量9800kg/p、碱纤含甲纤34±0.5％、含碱16±0.5％、黄化CS₂加入量1066.24kg/p、黄化始温25-27度、终温32-33度、时间30-31min)

表1：半纤含量与CS₂副反应消耗之间的关系表

浸渍碱半纤(g/l)	碱纤维素半纤(g/l)	CS<sub>2</sub>副反应消耗(kg)	副反应消耗占比
				15	2.3	208	20％
20	2.6	235	22.5％
				25	2.8	253	24.3％
30	3.1	280	26.9％
				35	3.5	317	30.5％

粘胶生产中允许副反应发生消耗的CS₂比例在25％左右，此比例下不影响制胶质量，且对碱消耗有利。若是大幅度降低半纤含量，降低副反应比例，则增加碱消耗，得不偿失。因此，从上表中可知，当浸渍碱中半纤含量在25-30g/l时，此时CS₂副反应消耗占比为26.9％-30.5％，消耗占比比较适宜，此时浸渍碱中半纤含量最佳。

因此，本发明的实施例通过在实验数据中得知，当将浸渍碱的半纤含量控制在25g/l以下时，对生产质量有利，但是大量的排碱造成碱消耗太高，成本不划算。而高于30g/l时，CS₂参与副反应的量又太大，从试验数据观察，半纤含量在25-30g/l时效果最佳。

如图1中所示，在本发明的实施例中，为了降低浸渍碱中半纤含量，将浸渍碱中半纤含量控制在25-30g/l。由于半纤含在浸渍循环用碱中，本发明的实施例通过消耗浸渍步骤中的循环用碱，将其用于外部，从而降低了影响整个生产工艺中CS₂消耗的半纤含量。

在本发明的实施例中，消耗环用碱的工艺优选包括：

1.黄化溶解碱的调配使用浸渍碱。

粘胶生产中半纤是全部存在于浸渍碱中，原生产工艺为溶解碱调配使用原碱即浓碱。本发明的实施例在溶解碱中使用浸渍碱后，既消耗掉部分浸渍循环用碱，同时又对粘胶溶解质量没有任何影响。

黄化过程具体原理为：

C₂H₆O₂+2CS₂+2NaOH＝H₂COH-H₂COH+Na₂CS₂+2COS+H2O；

即，碱纤维素与CS₂反应生产纤维素磺酸酯固态。固态纤维素磺酸酯通过溶解于溶解碱中形成需要的液态磺酸酯，即粘胶，过滤后用于纺丝成品。

溶解碱浓度控制工艺要求为10-12g/l，现有技术中要求为使用原碱(即浓碱)，本发明实施例中使用部分浸渍循环用碱，其中浸渍碱浓度为220±5g/l，温度55±2℃。

此外，本发明的实施例中，通过大量试验验证，得到了调配溶解碱液和消耗的浸渍碱液的比例与CS₂副反应占比的关系表：(试验条件：黄化批料量9800kg/p、碱纤含甲纤34±0.5％、含碱16±0.5％、黄化CS₂加入量1066.24kg/p、黄化始温25-27度、终温32-33度、时间30-31min)：

表2：浸渍碱液的比例与CS₂副反应占比关系表

使用浸渍碱比例	浸渍碱半纤(g/l)	碱纤维素半纤(g/l)	CS<sub>2</sub>副反应占比(％)
				60％	42	4.5	39.2
70％	40.5	4.3	37.5
				80％	39	4.1	35.7
90％	37.5	3.9	34.0
				100％	36	3.8	33.1

从上表中可知，在溶解碱全部使用浸渍碱后，对剩余浸渍循环用碱中半纤及CS₂副反应消耗的降低有很大的作用。但全部使用后，副反应消耗CS₂仍占比33.1±0.2％，没有完全解决整个问题。

2.酸站丝束滤器反洗用碱使用原液浸渍碱。

丝束滤器在酸站用于酸浴过滤，酸浴中的杂质经过滤器后会被拦截在丝束上。当杂质量增加后会导致丝束滤器进酸压力逐渐升高，所以丝束滤器必须在进口压力上升至0.4Mpa时进行碱洗，以清除杂质降低进口压力，避免丝束被击穿失效。碱的主要作用是中和掉丝束滤器中的酸，以避免酸水外排影响环保。此处碱消耗为简单的酸碱中和反应，即：

H₂SO₄+2NaOH＝Na₂SO₄+H2O。

以酸站每日清洗6台丝束滤器为例，其中每台残余硫酸量为16m³，浓度为110g/l，则每日需中和的硫酸量为：

16m³×6台×1000×0.11kg/l＝10560kg。

每日需消耗碱量为：

10560kg×98/80＝12936kg。

本发明的实施例使用浸渍循环用碱，没有影响酸站丝束滤器反洗质量。浸渍循环用碱平均碱浓为210.3±1g/l，则每日消耗压榨碱为：

12936/210.3＝61.5±1m³。

通过上述试验例检测，在消耗掉部分浸渍循环用碱后，可降低浸渍循环用碱的半纤数据为1.5±0.2g/l，可降低碱纤维素中半纤含量0.5±0.1g/l。相应的，可降低CS₂在副反应中消耗4.5±0.2％。

3.纺练精炼脱硫用碱改为使用原液浸渍碱。

本发明实施例经生产试验后，测试没有影响精炼脱硫质量。

纺练精炼脱硫用碱具体原理：

NaoH+XS→Na₂S+XoH。

此处为碱同纤维中的硫化物反应以消除纤维表面及内部的硫成分，提高成品白度指标并降低气味，生产的硫化钠溶解于水中随着污水排至污水处理厂，因发生反应及副反应的成分过于复杂，且此处碱液补充采用的是连续补充以保证精炼机工艺运行稳定，所以此处验证例的数据采用每日实际消耗量，即例如纺练每日消耗12m³浸渍碱，可降低浸渍循环用碱中半纤数据为0.3±0.05g/l，可降低碱纤维素中半纤含量0.1±0.03g/l。由此可相应的降低CS₂在副反应中消耗0.9±0.03％。

4.CAP***(CS₂回收)脱硫***停止使用浓碱，改用浸渍碱。经本发明实施例生产试验，可以满足脱硫效果，不影响CS₂回收率，

脱硫***具体原理：

NaoH+XS→Na₂S+XoH。

此处为碱同废气中的硫化氢、硫化物反应以消除废气内的不冷凝性气体，生产的硫化钠溶解于水中随着污水排至污水处理厂，因发生反应及副反应的成分过于复杂，且此处碱液补充采用的是连续补充以保证脱硫工艺运行稳定，所以此次数据采用每日实际消耗量，即例如CAP***每日消耗85m³浸渍碱，可降低浸渍循环用碱半纤数据为2.1±0.05g/l，降低碱纤维素中半纤数据为0.7±0.02g/l。由此，可相应降低CS₂在副反应中消耗6.3±0.05％。

综上，在使用2-4步骤后，共计可以降低CS₂黄化副反应为：

4.5％+0.9％+6.3％＝11.7±0.05％。

综合采取以上1-4项措施后可以降低CS₂副反应占比最低可达到33.1％-11.7％＝21.4±0.05％

根据粘胶生产中理论最经济的CS₂副反应消耗占比为25％左右，以上4项技术措施完全可以满足生产调控，余量在3.6％左右，可以根据碱的消耗情况调整最佳工艺技术。

综上所述，本发明的实施例通过黄化溶解碱消耗浸渍碱、酸站丝束滤器反洗消耗浸渍碱、纺练精炼脱硫消耗浸渍碱、CAP***脱硫消耗浸渍碱，可以降低剩余浸渍循环用碱中的半纤含量，并相应的降低黄化副反应中CS₂消耗的比例，降低CS₂在原液制胶生产中的损耗。

同时，结合降低制胶原液车间的二硫化碳用量消耗、降低纺练车间纺丝过程的二硫化碳逃逸损耗，并提高回收***的二硫化碳回收率、减少污水处理***中的二硫化碳逃逸损耗，提高了粘胶生产过程的CS₂利用率，降低了CS₂消耗，减少对工厂环境、污水处理和社会环境的影响，降低生产成本。

下面以具体的实施例描述本发明：

实施例1：

一种粘胶生产过程降低CS₂消耗的技术，其包括以下步骤:

原液车间：(试验条件：黄化批料量9800kg/p、碱纤含甲纤34±0.5％、含碱16±0.5％、黄化CS2加入量1066.24kg/p、黄化始温25-27度、终温32-33度、时间30-31min)

通过降低原液车间中CS₂相对甲纤加入量，以此来降低黄化CS2的消耗，减缓产品的熟成度，减少成品质量波动，降低原液车间的CS₂损耗。当原液黄化CS₂相对甲纤加入量由35％降至34％丝，吨丝下降2.1kg/T丝，当原液黄化CS₂添加率降至32％时，CS₂损耗再次下降4.2kg/T丝。

通过降低浸渍碱中的半纤含量，以降低黄化CS₂副反应占比：

(1)在溶解碱全部使用浸渍碱后，对浸渍碱半纤及CS₂副反应消耗的降低有很大的作用，全部使用后，副反应消耗CS₂可以降低至占比33.1％。

(2)酸站丝束滤器反洗用碱使用原液浸渍碱，此项纳入生产试验后，没有影响酸站丝束滤器反洗质量，酸站每日用61.5m³浸渍碱，降低浸渍碱半纤数据为1.5g/l，可降低碱纤维素中半纤含量0.5g/l，可降低CS₂在副反应中消耗4.5％。

(3)纺练精炼脱硫用碱改为使用原液浸渍碱，此项纳入生产试验后，测试没有影响精炼脱硫质量，纺练每日用12m³浸渍碱，降低浸渍碱半纤数据为0.3g/l,可降低碱纤维素中半纤含量0.1g/l，可降低CS₂在副反应中消耗0.9％。

(4)CAP***(CS₂回收)脱硫***停止使用浓碱，改用浸渍碱，经生产试验，可以满足脱硫效果，不影响CS₂回收率，CAP***每日用85m³浸渍碱，降低浸渍碱半纤数据为2.1g/l，降低碱纤维素中半纤数据为0.7g/l，可降低CS₂在副反应中消耗6.3％。

总计：1)、2)、3)、4)四项共计可以降低CS₂黄化副反应占比为：33.1％-(4.5％+0.9％+6.3％)＝21.4％

达到技术要求。

实施例2：

此实施例步骤同实施例1相同，因实施例1中，黄化副反应参与比例已降至21.4％，按粘胶生产理论，只要副反应比例不超过25％生产质量即可控，所以尚余3.6％空间可以作为节碱项目考虑。

从生产实际控制观察，酸站用碱主要为将废酸中和反应消耗，因此，延长丝束滤器排酸时间由2小时试验调整为4小时，在不影响生产情况下可以实施，这样每台丝束滤器的残余酸量可以由16m³降至12m³，即：

H₂SO4+₂NaOH＝Na₂SO4+H₂O

酸站每日清洗6台丝束滤器，其中每台残余硫酸量为12m³，浓度为110g/l，则每日需中和的硫酸量为：

12m³×6台×1000×0.11kg/l＝7920kg。

每日需消耗碱量为：

7920kg×98/80＝9702kg。

浸渍碱平均碱浓为210.3g/l，则每日消耗浸渍碱为：

9702/210.3＝46.1m³。

通过试验检测，降低浸渍碱半纤数据为1.1g/l，可降低碱纤维素中半纤含量0.37g/l，可降低CS₂在副反应中消耗3.4％。

计算总黄化副反应消耗CS₂比例为22.5％，在合理范围，并实现每日节浸渍碱15.4m³，折纯碱为3238kg，价值1.2万元。

实施例3：

此实施例步骤实施例2相同，因实施例2中，黄化副反应参与比例已调整至22.5％。按粘胶生产理论，只要副反应比例不超过25％生产质量即可控，所以尚余2.5％空间可以作为节碱项目考虑。

从生产实际控制观察，纺练精炼机脱硫用碱每日在12m³左右，考虑节碱降低成本，使用部分回收部废碱可以替代能每日节省4m³，经检测确认，此项降低浸渍碱半纤数据为0.2g/l，可降低碱纤维素中半纤含量0.07g/l，可降低CS₂在副反应中消耗0.6％，计算总黄化副反应消耗CS₂比例为22.8％，在合理范围。并实现每日节浸渍碱4m³，折纯碱为841kg，价值0.3万元。

综上，本发明实施例降低了CS₂消耗，减少对工厂环境、污水处理和社会环境的影响，降低生产成本。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种降低二硫化碳消耗的粘胶短纤维生产方法，其特征在于，包括浸渍、压榨和黄化，所述浸渍中使用的浸渍碱液的半纤含量为25-30g/l，所述黄化中添加的CS₂的加入量为碱纤维素甲纤含量的32±0.5％。

2.根据权利要求1所述的降低二硫化碳消耗的粘胶短纤维生产方法，其特征在于：所述浸渍中碱纤维素中半纤含量为2.8-3.1g/l。

3.根据权利要求1所述的降低二硫化碳消耗的粘胶短纤维生产方法，其特征在于：所述黄化中CS₂的副反应消耗占比小于25±2％。

4.根据权利要求1所述的降低二硫化碳消耗的粘胶短纤维生产方法，其特征在于：通过所述浸渍后的浸渍碱液调配所述黄化中的溶解碱液。

5.根据权利要求4所述的降低二硫化碳消耗的粘胶短纤维生产方法，其特征在于：所述浸渍后的浸渍碱液浓度220±5g/l。

6.根据权利要求4所述的降低二硫化碳消耗的粘胶短纤维生产方法，其特征在于：所述溶解碱液全部使用浸渍后的浸渍碱液。

7.根据权利要求1所述的降低二硫化碳消耗的粘胶短纤维生产方法，其特征在于：还包括丝束滤器，通过所述浸渍后的浸渍碱液调配丝束滤器反洗用碱。

8.根据权利要求7所述的降低二硫化碳消耗的粘胶短纤维生产方法，其特征在于：所述丝束滤器的排酸时间为2-4小时。

9.根据权利要求1所述的降低二硫化碳消耗的粘胶短纤维生产方法，其特征在于：还包括纺练精炼，通过所述浸渍后的浸渍碱液调配纺练精炼脱硫用碱。

10.根据权利要求1所述的降低二硫化碳消耗的粘胶短纤维生产方法，其特征在于：还包括废气回收***，通过所述浸渍后的浸渍碱液调配废气脱硫用碱。