煙用二醋酸纖維工業(yè)進展(共6頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上煙用二醋酸纖維工業(yè)進展高春紅摘要簡述了二醋酸纖維的特性、發(fā)展歷史以及我國煙用二醋酸纖維工業(yè)的進展情況；對醋片制造、醋酐制造、醋酸回收、紡絲、丙酮回收等最新制造二醋酸纖維的過程進行了介紹和分析，并對如何進一步發(fā)展我國煙用醋纖工業(yè)提出了建議。 關(guān)鍵詞二醋酸纖維絲束特性生產(chǎn)工藝The Industrial Development of Cellulose Acetate Cigarette TowAbstractThe characteristics and the industrial status of domestic cellulos acetate cigaret

2、te tow were described.Proposals for further developing domestic cellulose acetate industry were discussied.Key wordsCellulose acetateTow characteristicsProductive technology1概述 醋酸纖維素分子式為C6H7O2(OCOCH3)x(OH)3-xn，n=200400，當(dāng)x=2.282.49(相當(dāng)于醋酸含量53%56%)時為二醋酸纖維素(簡稱二醋片)，二醋片的乙?；繛?8%40%。二醋片具有耐候性、耐沖擊、耐油、不帶靜電、二

3、次加工性好等許多優(yōu)良性能。由于二醋酸纖維絲束用于卷煙過濾嘴具有吸味效果好、質(zhì)地堅挺、截留煙氣焦油效率高和構(gòu)形美觀等優(yōu)點而廣泛用于煙草工業(yè)。 1865年，德國人Schutzenberger用纖維素和醋酸在一定壓力、溫度下等一次合成了醋酸纖維素。1879年，F(xiàn)ranchimont首次用硫酸作為催化劑合成醋酸纖維取得成功，由于當(dāng)時沒有找到合適的溶劑，其工業(yè)開發(fā)和應(yīng)用受到限制。1904年，Miles和Eichengrum發(fā)現(xiàn)部分水解的三醋酸纖維可溶于丙酮，為醋酸纖維的工業(yè)應(yīng)用開辟了道路，在第一次世界大戰(zhàn)期間，醋酸纖維得到了一定的應(yīng)用。19201940年，科學(xué)家們對醋酸纖維的制造技術(shù)進行了廣泛的研究并實

4、現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。當(dāng)今，醋酸纖維的制造技術(shù)已在世界各地得到應(yīng)用，目前全世界二醋片的生產(chǎn)能力約為67萬噸，生產(chǎn)二醋片和煙用絲束的三大巨頭為美國Eastman公司、Celanese公司和日本大賽路化學(xué)株式會社。其中美國的醋片產(chǎn)量占55%，日本占13%，歐洲占16%，其它國家和地區(qū)占16%。 我國醋酸纖維工業(yè)始于50年代且發(fā)展較慢，生產(chǎn)技術(shù)也比較落后，煙用醋酸纖維的發(fā)展就更晚。80年代中國煙草總公司采用技貿(mào)結(jié)合的方式，與美國Celanese公司合資成立了南通醋酸纖維有限公司，由美國Celanese公司提供技術(shù)，在江蘇省南通市建成了年產(chǎn)12500t煙用醋纖絲束裝置，填補了國內(nèi)空白。到90年代，南通煙用醋

5、纖絲束裝置已擴建至年產(chǎn)25000t，并建成了為其配套的年產(chǎn)25000t的二醋片裝置。90年代中國煙草總公司還與美國Celanese公司合資在珠海和昆明建成了兩家年產(chǎn)12500t的煙用醋纖絲束工廠 ；另外陜西惠安與日本大賽路合資，采用日本技術(shù)在惠安建成了一套年產(chǎn)8000t的煙用醋纖絲束裝置。目前南通醋纖公司正在進行三期工程，計劃將二醋片裝置的年生產(chǎn)能力擴至50000t，預(yù)計1999年10月份投產(chǎn)，投產(chǎn)后將為珠海和昆明兩家工廠提供二醋片原料。 我國是世界卷煙主產(chǎn)國，產(chǎn)量已超過美國，占世界總產(chǎn)量的30%，且濾嘴煙的比重日益增長。據(jù)預(yù)測，近幾年國內(nèi)對二醋纖煙用絲束的需求量約為12萬噸/年，而目前國內(nèi)醋

6、纖絲束的總生產(chǎn)能力只為6萬噸左右，還遠遠滿足不了市場需求，每年仍要花費大量外匯進口絲束 ，可見二醋酸纖維絲束是市場急需、效益顯著的產(chǎn)品。2煙用二醋酸纖維絲束的生產(chǎn)流程生產(chǎn)煙用二醋酸纖維絲束的主要原料有木漿泊(含纖維素96%以上)或棉短絨(含纖維素99 %以上)、冰醋酸、丙酮等，其生產(chǎn)流程由5個基本單元組成，見圖1。圖1煙用二醋酸纖維絲束生產(chǎn)流程2.1醋片單元醋片由纖維素和醋酐在催化劑的作用下醋化(酯化)而得，工業(yè)醋化工藝主要有溶劑法和非溶劑法兩大類。目前工業(yè)上最常用的方法是溶劑法：以無水醋酸和醋酐的混合物為醋化主劑，稀釋劑為醋酸，催化劑為硫酸。醋化反應(yīng)機理較為復(fù)雜，其主要反應(yīng)如下： 溶劑法制造

7、二醋酸纖維素的流程見圖2。其主要工藝為：木漿泊(硬木漿或軟木漿)經(jīng)粉碎后在預(yù)處理器里用冰醋酸進行活化，使纖維鏈的基團膨化，以利于醋化反應(yīng)?；罨蟮哪緷{在催化劑硫酸的作用下和醋酸-醋酐的混合物在夾套式醋化器里發(fā)生酯化反應(yīng)。由于酯化及醋酐與水的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，而反應(yīng)器內(nèi)溫度的上升會降低纖維的聚合度，因此 必須在夾套里通冷凍鹽水，以及時移走反應(yīng)放出的熱。從醋化器出來的漿液里，每個葡萄酐中的乙酰數(shù)略小于3。通過水解器對其進行水解，以使醋化度降到產(chǎn)品要求的范圍，不同的產(chǎn)品其醋化程度不同，二醋酸纖維素的乙酰基數(shù)平均為2.4。適時加水使醋片沉析出來。沉析出來的醋片經(jīng)水洗分離后從稀醋酸中物理分離出來進入干燥

8、器，稀醋酸進入稀醋酸回收單元。在干燥器里，通蒸氣將濕醋片干燥至含濕量1%5%，干燥后的醋片經(jīng)取樣分析，合格后送入絲束單元。圖2溶劑法制造二醋酸纖維素工藝流程2.2醋酸酐(醋酐)單元醋酐為醋化主劑，目前工業(yè)上生產(chǎn)醋酐的工藝主要有以下兩種。2.2.1醋酸裂解法如圖3所示，在裂解爐內(nèi)，醋酸在催化劑的作用下高溫、低壓裂化為乙稀酮，在填料塔內(nèi)用醋酸吸收乙稀酮生成醋酐，最后精餾得成品。反應(yīng)如下：圖3醋酸裂解法制醋酐工藝流程此法在制造醋酸纖維時要回收大量醋酸，并消耗大量醋酐，目前國內(nèi)主要采用此法生產(chǎn)醋酐。但此法存在一系列副反應(yīng)，且反應(yīng)不易控制，能耗大。2.2.2醋酸甲酯羰基合成法早在50年代，已有人開始研究

9、此法。幾十年來，科學(xué)家們在其合成工藝和催化劑選擇等方面做了大量研究和開發(fā)工作。90年代由美國Eastman公司開發(fā)成功，并投入工業(yè)化生產(chǎn)，年產(chǎn)醋酐25萬噸。其主要工藝為：在RhCl3-CH3I-吡啶-Cr(CO)6系列催化劑作用下，醋酸甲酯和CO在一定溫度和壓力下通過羰基合成制得醋酐，其合成反應(yīng)為：后來，Eastman公司又將這一裝置與煤氣化裝置組合起來，由煤制得甲醇和CO；用醋片裝置上回收的醋酸和甲醇酯化得醋酸甲酯；而后用醋酸甲酯和CO合成得醋酐。該法為醋酐生產(chǎn)的發(fā)展方向，它與傳統(tǒng)方法的本質(zhì)區(qū)別在于用前步工藝酯化脫水代替熱解脫水，有利于節(jié)約能量、降低成本。其流程如圖4。圖4醋酸甲酯羰基合成法

10、制醋酐工藝流程2.3稀醋酸回收單元稀醋酸回收工藝流程如圖5。由于生產(chǎn)每噸醋片約產(chǎn)生12t稀醋酸(濃度3 0%)，因此必須對其進行回收，用過濾器將懸浮于稀醋酸中的醋片雜質(zhì)過濾掉。雖然醋酸和水不形成低沸點共物，但如采取直接精餾的方法將醋酸提濃至99.5%以上，并要求水中不再含醋酸，需消耗大量的能量。為降低能耗，工業(yè)上采用多元組份共沸蒸餾法來提濃醋酸，即選用合適的溶劑或混合溶劑，先將稀酸中的醋酸萃取出來，然后將萃取物進行共沸精餾。選擇萃取劑時要考慮沸點比醋酸低、萃取系數(shù)較高、水溶性較低、能與水形成共沸、能軟化醋片顆粒、較穩(wěn)定、原料成本低且市場上易購得等方面。圖5稀醋酸回收工藝流程2.4絲束單元普通醋

11、酸纖維的紡絲方法有：干式紡絲法、濕式紡絲法及熔融紡絲法。煙用醋酸纖維工業(yè)廣泛采用的是干式紡絲法，其主要工藝為：將二醋片溶解在丙酮中，溶解的同時加入助濾劑和二氧化鈦。然后進行多級壓縮過濾，以濾掉紡絲溶液中的膠質(zhì)和固體雜質(zhì)。粘度是紡絲溶液最重要的性質(zhì)，要將其控制在一定的范圍內(nèi)。過濾后的漿液通過精密計量泵以恒定的流量送往噴絲頭進行噴絲，噴出的絲在紡絲筒里用熱空氣將丙酮蒸發(fā)至丙酮回收單元。由于丙酮在空氣中極易爆炸，因此必須控制出的丙酮氣濃度，不能超過爆炸極限下限(體積比2.5%)的90%。絲束出紡絲機后進入卷曲機；出卷曲機后進入干燥機，以除掉殘余的丙酮和水分；出干燥機后進入擺絲機，擺絲機有條不紊地將絲

12、束放入絲束箱；絲束箱滿后絲束落入打包機，打包機將絲束壓實并進行包裝和捆扎。絲束包入庫前，要做一系列的理化分析，合格后方可入庫。紡絲單元的工藝流程如圖6。圖6干式紡絲法工藝流程2.5丙酮回收單元將在紡絲過程中蒸發(fā)出的丙酮進行回收。工業(yè)上回收丙酮的方法有冷凝法、液體吸收法和固體吸收劑吸附法。由于冷凝法回收率較低，故一般采用吸收法和吸附法。2.5.1吸收法含有丙酮的空氣經(jīng)過洗滌塔進行水洗，丙酮被水吸收成為10%左右的水溶液，然后對其進行精餾?；厥章试谙募炯s為90%93%，冬季時約為92%95%。2.5.2吸附法 吸附法的丙酮回收率較高，可達到98%，此法在醋酸纖維工業(yè)中被廣泛采用。從紡絲過來的丙酮氣首先被冷卻到35以下，進入吸附床被活性碳吸附，然后用低壓水蒸氣將活性碳中的丙酮脫附出來，再將水蒸氣和丙酮的混合物冷凝成15%40%的水溶液，最后進行蒸餾提濃。其流程如圖7。圖7吸附法回收丙酮工藝流程3結(jié)語 綜上所述，二醋酸纖維工業(yè)是集化工、紡工、熱電為一體的技術(shù)密集型工業(yè)。由于我國煙用醋酸