FFS袋用吹塑薄膜生產線的技術經濟評估

1、FFS袋用吹塑薄膜生產線的技術經濟評估唐金鐘 黃又明（南京揚子石化塑料化工有限責任公司，）摘要：簡要介紹了FFS袋用吹塑薄膜產品的用途和性能，分析了以LLDPE和LDPE為原料生產FFS袋用吹塑薄膜產品的工藝流程和相關技術，并闡述了進口設備的配置要求與特點，對建設3 800 t/a生產線的投資、成本和效益等進行了評估。關鍵詞：FFS袋用吹塑薄膜 生產線 技術經濟 評估近兩年來，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等合成樹脂裝置的生產規(guī)模不斷擴大，生產能力一般都在200 kt/a以上，有些已達到400 kt/a，為了滿足其自動包裝線實現高速裝填、運送和自動碼垛的需要，國內開始引進一種新型重包裝膜產品，因其能

2、夠實現連續(xù)性一次自動成型（Form）開口充料（Fill）加熱封口（Seal）等多道工序和作業(yè)過程，故簡稱為FFS袋用吹塑薄膜。傳統(tǒng)的合成樹脂粒料包裝，使用由頂部開口的復合編織袋，在包裝時由于工序多而復雜，因此其單條包裝線的包裝能力通常限制在1 400袋/h以下。而使用FFS袋用吹塑薄膜，使包裝能力通?？蛇_到1 7001 900袋/h，不僅大大提高了包裝效率，而且降低了綜合包裝成本。同時，由于FFS袋用吹塑薄膜易于回收處理，滿足了環(huán)保的要求，并且在包裝、貯存、運輸、防潮和外觀等方面具有優(yōu)秀的綜合性能，順應國際產品包裝的要求和潮流，在歐洲等發(fā)達國家已成為通用的重包裝膜產品。為了適應現代物流運輸和生

3、產的需要，目前出口至歐美國家的樹脂產品，均要求采用新型的FFS袋用吹塑薄膜進行包裝。國內的大型石化企業(yè)，特別是新建的合資和外資企業(yè)，如上海SECCO公司、上海石化、揚子石化、揚子巴斯夫公司、中海殼牌公司等，全都要求采用這一新型包裝方式，部分老企業(yè)也正在（或計劃）對原有包裝線進行改造后采用新的高速包裝線。目前，新型FFS袋用吹塑薄膜正逐步替代傳統(tǒng)的復合膜編織袋，預計將成為未來重包裝行業(yè)的主產品。1 原料配制與產品性能根據歐美等發(fā)達國家的生產經驗，結合國內外吹塑薄膜設備制造商的建議，FFS袋用吹塑薄膜的主要原料一般采用5%25%的高壓低密度聚乙烯（HP-LDPE）加70%90%的線性低密度聚乙烯（

4、LLDPE）。同時根據不同膜層的性質和要求，按照一定比例加入特定的添加劑混合后，通過三層共擠、再吹脹成膜。也有少數單位利用低壓高密度聚乙烯（LP-HDPE）代替HP-LDPE。首先選擇LDPE作為FFS袋用吹塑薄膜的原料，是因其具有較高的沖擊強度、韌性和可延展性1 汪多仁主編.現代高分子材料生產及應用手冊.北京：中國石化出版社， 2002.6。而LLDPE在與LDPE密度相同的情況下可提供更高的拉伸強度。相比之下，LLDPE只需LDPE用量的3/4就能制得同樣性能的薄膜。主要原因是LLDPE是無長側鏈或短支鏈的長鏈型分子，分子中短支鏈的存在破壞了聚合物鏈的均勻性，并足以抑制結晶的形成，從而也就

5、阻止了聚合物形成高密度。而實際生產中不單純使用LLDPE作為吹膜產品的原料，選擇將LDPE加入到LLDPE中進行混合加工的主要目的有兩個：一是LDPE分子中具有大量的支鏈結構，因而在擠出過程中提高了原料的可加工性能，以保證其產量；二是為了在吹膜過程中獲得相對穩(wěn)定的“膜泡”。LDPE和LLDPE的牌號很多，吹出膜產品的性能區(qū)別較大。具體配方一般根據用戶對膜產品的性能要求進行選擇和實驗。目前常規(guī)的重包裝膜產品的性能指標見表1。一般說來，材料的屈服強度、熔融溫度和挺度等隨著密度的增大而提高，而伸長率卻隨著密度的增大而降低；另外，材料的熔體流動指數（MFI）越大，越適合于生產流延膜，MFI越小，則越適

6、合于生產吹膜產品。對此，需經過綜合平衡后才能確定合適的配比。表1 FFS袋用吹塑薄膜產品的主要性能指標及測試標準測試項目方向適用標準參數備注拉伸強度MPa縱向ISO52726測試速度橫向ISO52724500 mm/min斷裂伸長率，%縱向ISO527600測試速度橫向ISO527700500 mm/min屈服強度MPa縱向ISO52711測試速度500 mm/min橫向ISO52711落鏢沖擊試驗/g兩面ISO7765500階梯法折邊ISO7765300摩擦系數縱向ISO82950.40.6測試速度100 mm/min橫向ISO82950.40.690 伸長，%縱向企業(yè)標準20測試膜樣品的寬

7、度為25 mm，長度為50 mm；測試重量為500 g；測試時間1 h，溫度90 。橫向企業(yè)標準40跌落試驗目測檢查無破包跌落高度3 mLLDPE與LDPE、HDPE三種乙烯聚合物性能的主要差別，決定于短支鏈和長支鏈的含量及分布。實際上LLDPE是一種含有1-丁烯（C4）或1-己烯（C6）或1-辛烯（C8）側支鏈的共聚物，其性能與共聚單體的結構及其在共聚物中的比例以及分子量特征有關。選用高碳共聚單體（如C8）的LLDPE，則其落鏢沖擊強度等性能指標明顯優(yōu)于低碳類產品，但其價格也隨之升高。所以，在滿足性能指標的前提下，又需要盡量降低成本才能實現效益最大化。因此，需要綜合進行技術經濟分析后才能確定

8、合理的配方。同時，為了降低加工過程中的剪切應力，減少熔體破裂，防止出現桔皮紋，增加FFS袋用吹塑薄膜的強度或改善其阻透性、耐候性（高溫或低溫等不同使用環(huán)境），以及便于包裝機在運行過程中進行熱封、冷卻和碼垛等多種不同目的，分別加入了爽滑劑、開口劑、阻透劑、抗靜電劑等多種改性劑，如鈦白粉、二氧化硅2 山西省化工研究所編.塑料橡膠加工助劑.北京：化學工業(yè)出版社，2002.5352等（統(tǒng)稱為添加劑），其總量約占原料量的5%。目前，由于FFS袋用吹塑薄膜是新型的重包裝膜產品，至今還沒有統(tǒng)一的國家標準，具體的性能指標和外形尺寸，可由用戶和生產商根據運輸要求和貯存環(huán)境等協(xié)商制定。目前國際上通用的FFS袋用吹

9、塑薄膜產品，均采用25 kg/袋的標準包裝，膜厚一般選為160 m，袋長約800 mm，袋寬400 mm，折邊寬度約150 mm，筒膜周長1 100 mm，袋重約130 g，并在袋子的正反兩面分別壓花，以增加摩擦系數，防止在碼垛和運輸過程中滑落。對于特殊環(huán)境因素條件如嚴寒、高溫或強紫外線地區(qū)則需要加入特定的添加劑；另有一些特殊用戶需要膜產品的性能指標特別高，如落鏢沖擊強度要大于1 000 g，則需要使用其他聚乙烯（PE）產品，如高分子量高密度聚乙烯（HMWHDPE）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、甚低密度聚乙烯（VLDPE）和超低密度聚乙烯（ULDPE）等等，這可能導致膜產品的成本大幅上升。

10、2 生產工藝與設備配置原料LLDPE、LDPE和各種添加劑經嚴格計量后，按比例自動加入料斗，進入擠出機中熔融。擠出的熔融樹脂進入環(huán)形模頭，從模芯與環(huán)形模頭之間的間隙形成薄的膜管擠出，從模頭中心的冷卻風管吹入壓縮空氣，趁熱將膜管吹成直徑達到設計要求的筒狀薄膜（稱為膜泡）。為保證薄膜的寬度和厚度均勻，必須保證膜泡內的壓力基本保持恒定。夾輥不僅將膜泡折疊，而且還拉伸薄膜，起到了引出裝置的作用。模頭上方有一個冷卻風環(huán)用于冷卻膜泡，以使薄膜到達夾輥時固化。折疊后的薄膜經空轉導輥引至收卷機，卷起后按設定好的尺寸自動分卷。分卷后的膜卷裝入放卷機放卷，先進行電暈處理，然后經印刷、壓花、折邊、收卷、碼垛（或用托

11、盤）至包裝出廠。FFS袋用吹塑薄膜生產線分兩部分：一部分為吹膜線，主要設備配置為一組單螺桿擠出機（長徑比LD=301）、環(huán)形模頭、冷卻系統(tǒng)、牽引裝置、收卷系統(tǒng)以及輔助設備和自動計量與薄膜測量系統(tǒng)、熱合、分切等組成；另一部分為印刷線，主要設備為放卷機、電暈處理機、印刷單元、油墨循環(huán)與干燥系統(tǒng)、折邊、壓花與收卷等機組。根據與歐美等國外設備制造商的技術交流情況分析，目前FFS袋用吹塑薄膜產品的單條吹膜線最大生產能力在220250 kg/h，年開車時間約8 000 h，年產量約1 900 t。而單條印刷線的生產能力可達6 000 t/a以上。所以，最佳配置為3條吹膜線加1條印刷線（簡稱為：3+1）。但

12、考慮到目標市場的實際需求量與最佳產量之間可能會有一定的差距，同時也考慮實際生產中可能發(fā)生的非計劃停車等情況，一般很難達到最佳的投資配置狀態(tài)，方案參照某裝置的實際生產情況，以引進2條吹膜線加1條印刷線，形成3 800 t/a生產能力為基礎進行經濟評估。但在裝置廠房和公用工程的設計與建設過程中，增加一定投資，預留出另1條吹膜線的余量，一旦拿到相應的供應合同后，可以較低的投資，及時增加新的吹膜線，使其達到3+1的最佳配置。3 經濟分析3.1 基礎數據設計薄膜生產規(guī)模為3 800 t/a；FFS袋用吹塑薄膜目標生產能力為3 600 t/a；主原料LLDPE的消耗約為850 kg/t，LDPE的消耗約為

13、100 kg/t；添加劑消耗見表2。3.2 投資估算與資金籌措3.2.1 建設投資根據近兩年來引進的有關生產線情況估算，進口兩條1 900 t的吹膜線的價格約210萬歐元，配套一條印刷線的價格約58萬歐元，加上相關稅費，總計約3 500萬元人民幣。同時，生產線安裝所需廠房的總高度約18 m，長度約72 m，寬度約18 m，所需廠房面積（含配電室、配料間和中轉庫房等輔助用房）約1 300 m2，廠房均采用輕鋼結構，估計投資約100萬元人民幣。配套的空氣壓縮與冷卻系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)等國產設備及框架結構的采購費及項目施工建設費用約120萬元人民幣。項目設計費，審查、審批費，不可預見費等約80萬元人民幣

14、。建設投資總計約3 800萬元。另外，本項目的消防、分析、倉貯可充分利用現有生產區(qū)內的富余能力，基本不需增加新的投資。3.2.2 建設期利息項目建設期半年，建設投資考慮全部貸款，建設期利息約100萬元人民幣。3.2.3 流動資金按1個月的產品庫存與周轉期估算，流動資金約為200萬元人民幣。項目總投資建設資金建設期利息流動資金4 100萬元。3.3 成本估算與說明項目建成投產后，成本的計算方法為：總成本（不含稅）可變成本固定成本其中：可變成本原輔材料費能源消耗機物料消耗費等固定成本資產折舊人工工資管理費土地費等計算數據來源說明如下：（1） 原料價格按目前市場價（含稅）：LDPE為9 000元/t

15、，LLDPE為8 800元/t。（2） 人工工資53萬元。其中車間主管（兼工藝和設備工程師），年薪5萬元，2人；電氣與機械維修工年薪4萬元，1人；操作工平均年薪3萬元，12人。每班3人（2名操作工，1名班長），四班三倒；輔助工年薪3萬元，1人。（3） 中小修及機物料費用按固定資產投資的2%計提。（4） 財產保險按國家規(guī)定的固定資產原值的0.2%計。（5） 折舊期限取10年，年折舊率取10%，按平均年限折舊法計算。（6） 財務費用按4 100萬元投資P1全部為貸款，年利率以i=6%計，裝置服務期以n=10年計，按每年等額回收資金來還貸。具體方式分兩部分：一部分為折舊費P2，另一部分為財務費用A。

16、以期末無殘值的保守法估算3 南京工業(yè)大學繼續(xù)教育學院等.造價工程師執(zhí)業(yè)資格考試簡明教程.北京：中國環(huán)境科學出版社， 2003.233。每年財務費用為：AP1i（1i）n/（1 i）n 1P2（7） 輔助材料主要考慮外包裝，按每卷膜包裝費40元，每噸3卷（3350 kg），約120元。（8） 貯存和運輸費用按420元/t計。（9） 土地費用按實際發(fā)生的5萬元/a計。（10） 銷售與管理費按銷售收入的2%估算。（11） 動力消耗按年實際用電量和水、蒸汽的消耗總量平均計算后折現。4. 財務評價（1） 增值稅率為17%。（2） 城市建設維護費和教育費附加（銷項增值稅進項增值稅）11%。（3） 企業(yè)所得

17、稅率33%。（4） 靜態(tài)投資回收期總投資額/（年利潤年折舊費）4。（5） 核算盈虧平衡點：BEP年固定總成本/（年銷售收入年可變成本城建及教育費附加）100% 。（6） 投資利稅率（年凈利潤增值稅所得稅）投資總額100%。（7） 投資利潤率年凈利潤投資總額100%Techno-Economic Evaluation on the Construction of FFS Bagging Blown Film Producing LinesTang Jinzhong Huang Youming(Yangzi Petrochemical Plastic Company Limited., Nanji

18、ng， ) ABSTRACTThis paper briefly introduced the applications and properties of FFS bagging blown film product, analyzed the process flow and technology of producing FFS bagging blown film with LLDPE/LDPE as raw material, reviewed the configuring request and features of imported equipment, and assess

19、ed the investment, cost and profits of constructing a 3,800 t/a FFS producing line.Keywords: FFS bagging blown film, producing lines, techno-economy, assessment收稿日期：2004-04-21。作者簡介：唐金鐘，男，1963年出生，碩士，副總經理。曾發(fā)表論文3篇。計算結果見表2，從計算結果看，該項目的生產負荷達到目標產量的57%以上時，也就是年銷售量保持在3 60057%2 052 t時，項目可以保本運行。同時，由于盈虧平衡點（BEP）為

20、57%，遠小于70%，證明該項目的抗風險能力比較強。表2建設FFS袋用薄膜裝置經濟核算項目單耗/kgt1單價/元kg1年總成本/萬元噸成本/元1.可變費用原材料LLDPE850.00 7.52 2 301.54 6 393.16 LDPE100.00 7.69 276.92 769.23 燃料動力172.80 480.00 添加劑50.00 26.87483.66 1 343.50 輔助材料43.20 120.00 中小修及機物料80.00 222.22 貯運費151.20 420.00 可變費用小計1 000.00 3 509.32 9748.12 含稅可變費用小計4 105.91 11 405.30 2.固定費用固定資產折舊(10年)410.00