滌綸短纖維生產(chǎn)中桶底絲量偏高的原因及控制措施

郎 坤

(中國(guó)石化股份有限公司天津分公司化工部，天津 300271)

中國(guó)石化股份有限公司天津分公司化工部滌綸短纖維裝置是200 kt/a聚酯工程的主要裝置之一，采用直接紡絲工藝，從熔體輸送系統(tǒng)、紡絲、后加工到打包，全部工藝技術(shù)和設(shè)備均由德國(guó)NEUMAG公司引進(jìn)。短纖維裝置配置2條生產(chǎn)線，以化工部聚酯車間的熔體為原料，通過(guò)紡絲及后加工的處理，生產(chǎn)的最終產(chǎn)品為棉型滌綸短纖維，用于下游棉紡廠，與棉花混紡生產(chǎn)滌棉織物。短纖維裝置初建規(guī)模為100 kt/a，通過(guò)裝置擴(kuò)容，2010年裝置生產(chǎn)能力達(dá)到120 kt/a。目前，短纖維裝置主要生產(chǎn)1.56 dtex×38 mm和1.33 dtex×38 mm高強(qiáng)棉型滌綸短纖維，產(chǎn)品銷往天津、河北、山東、遼寧、湖北等地區(qū)。

在滌綸短纖維生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生廢料即廢絲，包括放流塊、無(wú)油絲、有油絲、桶底絲、拉伸廢絲[1-3]。2018年短纖維裝置產(chǎn)生的桶底絲量占廢絲總量的比例達(dá)12.11%，桶底絲量相對(duì)偏高，影響了裝置經(jīng)濟(jì)效益。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，企業(yè)的生存空間日趨狹窄，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低熔體單耗，降低廢絲量，進(jìn)而降低成本，是滌綸短纖維裝置挖潛增效的有效手段[2]。作者針對(duì)滌綸短纖維裝置生產(chǎn)現(xiàn)狀，分析裝置桶底絲量偏高的原因，并從后加工工藝及操作等方面提出了減少纖維生產(chǎn)過(guò)程中桶底絲量的措施。

1 滌綸短纖維生產(chǎn)中廢絲狀況

滌綸短纖維生產(chǎn)包括紡絲和后加工兩部分，紡絲部分包括聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯熔體輸送系統(tǒng)、熔體分配管線系統(tǒng)、紡絲卷繞系統(tǒng)、牽引裝置、喂入裝置、絲桶橫動(dòng)裝置等，生產(chǎn)中間產(chǎn)品即滌綸原絲；后加工部分是指滌綸原絲經(jīng)集束、拉伸、緊張熱定型、再上油、卷曲、松弛熱定型、切斷等，得到最終產(chǎn)品即滌綸短纖維成品絲[4]。

物耗是生產(chǎn)控制的一項(xiàng)重要指標(biāo)。在同樣的熔體消耗量下，產(chǎn)生的廢絲越少，物耗越低，因此控制廢絲量一直是滌綸短纖維裝置生產(chǎn)控制的重點(diǎn)。在滌綸短纖維生產(chǎn)中，桶底絲產(chǎn)生于裝置后加工了桶階段，是指后加工過(guò)程中一批次原絲加工結(jié)束時(shí)，盛絲桶內(nèi)所剩的原絲，一般當(dāng)作廢絲處理。2018年裝置共產(chǎn)生廢絲(包括放流塊、無(wú)油絲、有油絲、桶底絲、拉伸廢絲)1 784.701 t(見(jiàn)表1)，其中桶底絲216.064 t，占廢絲總量的比例達(dá)12.11%，桶底絲占比相對(duì)偏高。

表1 2018年滌綸短纖維裝置廢絲構(gòu)成

2 生產(chǎn)中桶底絲量偏高的原因

2.1 原絲含油水率差異大

原絲含油水率差異大是造成原絲后加工過(guò)程中桶底絲量偏高的主要原因之一。前紡原絲在生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)過(guò)3次上油即2次唇式給油棒上油及1次給油輪上油。唇式給油棒是使油劑通過(guò)上下兩唇間的縫隙均勻滲出，接觸通過(guò)的絲束，已達(dá)到上油效果，通過(guò)調(diào)節(jié)液位計(jì)進(jìn)行流出量控制。給油輪是金屬陶瓷相結(jié)合的氧化鋁輥，其下部浸在油劑槽中，油劑附著在陶瓷輥上，纖維通過(guò)與陶瓷輥的摩擦上油，通過(guò)陶瓷輥轉(zhuǎn)速控制上油量。原絲含油水率的差異大將導(dǎo)致原絲后加工過(guò)程中因摩擦力的不同而產(chǎn)生其加工速度差異，從而產(chǎn)生桶底絲，尤其含油水率低的原絲在后加工生產(chǎn)過(guò)程中繞輥次數(shù)會(huì)增多，造成桶底絲增多。

在實(shí)際生產(chǎn)中，原絲桶的擺放、原絲含油水率和集束張力架張力調(diào)整屬于容易產(chǎn)生波動(dòng)的因素，絲長(zhǎng)調(diào)整及梳式分絲器等導(dǎo)絲裝置位置的校正屬于相對(duì)穩(wěn)定的因素。因此，實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)變動(dòng)因素的影響權(quán)重進(jìn)行試驗(yàn)，找出影響桶底絲量的關(guān)鍵因素。

試驗(yàn)方法：一項(xiàng)影響因素不控制，其余各項(xiàng)進(jìn)行正常調(diào)整，每項(xiàng)因素觀察10批絲，在同一條生產(chǎn)線上進(jìn)行試驗(yàn)，見(jiàn)表2。

表2 變動(dòng)因素的影響權(quán)重試驗(yàn)

由表2可知，原絲含油水率對(duì)于桶底絲的影響權(quán)重最大。實(shí)際生產(chǎn)中，如果各桶原絲含油水率差異大，將導(dǎo)致絲條摩擦系數(shù)差異大，調(diào)節(jié)集束張力也無(wú)法彌補(bǔ)。

2.2 了桶時(shí)間不一致

原絲的絲長(zhǎng)取決于設(shè)定的橫動(dòng)落桶絲長(zhǎng)。理想狀態(tài)下，落桶絲長(zhǎng)是一致的，但紡絲上油的均勻性、卷繞絲道、喂入輪的間隙等對(duì)絲束的打滑系數(shù)均有一定的影響[5]，并且由于每桶絲絲長(zhǎng)長(zhǎng)達(dá)9×104m以上，細(xì)微的影響疊加起來(lái)，會(huì)導(dǎo)致各桶絲的實(shí)際絲長(zhǎng)產(chǎn)生差異，從而造成各桶絲的了桶時(shí)間不一致，一部分先了桶，后了桶的就形成了桶底絲。

2.3 各桶絲張力差異大

原絲的絲長(zhǎng)差異盡可能縮小后，在進(jìn)行后加工時(shí)，如果每桶絲所受的張力差異大，也將導(dǎo)致桶底絲多。絲條張力小，絲束運(yùn)行速度相對(duì)較快，先完成了桶；絲條張力大，則絲束運(yùn)行速度相對(duì)較慢，后完成了桶。各桶絲張力的不一致導(dǎo)致了桶時(shí)間不一致，各桶絲張力差異越大，了桶時(shí)間差越大，桶底絲量越高。

3 改進(jìn)措施及效果

3.1 穩(wěn)定原絲含油水率

3.1.1 穩(wěn)定給油棒油劑流量

原絲的含油水率對(duì)絲束的摩擦系數(shù)影響很大，即對(duì)絲束張力影響大。原絲含油水率大，絲束摩擦系數(shù)小，張力小[6]，含油水率大的原絲桶將先了桶。因此，給絲條上油時(shí)要求上油工藝穩(wěn)定且操作方法一致，保持給油棒油劑流量穩(wěn)定。

在技術(shù)改造中，將給油棒兩端封死，只留給油棒中間與絲束接觸的部分出油，調(diào)整油劑流量。從表3可知，在滿足生產(chǎn)需求的前提下，將四樓給油棒油劑流量由17～25 L/h調(diào)整為15～20 L/h，將三樓給油棒油劑流量由17～20 L/h調(diào)整為5～10 L/h，經(jīng)過(guò)以上調(diào)整之后，原絲含油水率可以穩(wěn)定在20%，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的桶底絲由0.63 t/d降低至0.50 t/d。

表3 給油棒油劑流量對(duì)桶底絲量的影響

3.1.2 改進(jìn)油劑系統(tǒng)切換清洗操作方法

對(duì)《油劑系統(tǒng)切換操作規(guī)程》進(jìn)行修訂，避免切換油劑管線時(shí)影響上油質(zhì)量。前紡油劑管線經(jīng)過(guò)改造加裝了備用管線，但是在管線相互切換過(guò)程中，若操作不當(dāng)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)脫油及出油不勻。針對(duì)此現(xiàn)象制定了一套有效的操作方法：優(yōu)化切換順序，由于大號(hào)位距離牽引輥較近，管線切換時(shí)從大號(hào)位切換更改為從小號(hào)位切換，減少切換過(guò)程中對(duì)絲束上油的擾動(dòng)。從大號(hào)位切換時(shí)，原絲含油水率為23%左右，桶底絲量為0.63 t/d；改進(jìn)為從小號(hào)位切換后，原絲含油水率為20%左右，桶底絲量為0.50 t/d。

3.2 調(diào)整落桶絲長(zhǎng)

在A線、B線原絲混紡時(shí)，A線、B線原絲各12桶，共24桶。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，設(shè)定A線和B線原絲絲長(zhǎng)相同時(shí)，A線、B線原絲了桶時(shí)間不一致，A線原絲了桶時(shí)間略長(zhǎng)，在B線12桶原絲了桶完成后， A線12桶原絲還有剩余，從而產(chǎn)生桶底絲。因此，對(duì)落桶絲長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)整，由原來(lái)的A線、B線絲長(zhǎng)均為88 060 m改為A線絲長(zhǎng)90 620 m，B線絲長(zhǎng)88 060 m，A線、B線原絲了桶時(shí)間一致。同時(shí)，密切跟蹤了桶時(shí)的桶底絲量，根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)對(duì)A線、B線原絲絲長(zhǎng)進(jìn)行微調(diào)。

要達(dá)到了桶時(shí)間一致，還要保持卷繞工藝的穩(wěn)定，嚴(yán)格按照工藝規(guī)定進(jìn)行控制，同時(shí)操作工的操作手法也要一致。

3.3 利用張力架調(diào)整集束張力

利用集束張力架張力輥調(diào)整絲束張力，控制各桶絲束的運(yùn)行速度，盡可能使各桶絲束的了桶時(shí)間一致，進(jìn)而控制桶底絲量。

張力大小是通過(guò)集束張力架調(diào)整絲束的包角來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖1所示。在各桶絲上方的張力架，可以對(duì)各桶絲的張力進(jìn)行較大幅度的調(diào)整。張力架中間輥可以上下滑動(dòng)，對(duì)張力進(jìn)行調(diào)整。

圖1 集束張力架張力輥及絲束包角示意

經(jīng)過(guò)實(shí)踐，摸索出一套利用張力架調(diào)節(jié)集束張力的行之有效的方法：在每批絲升頭時(shí)，將張力架放開，張力調(diào)到最小狀態(tài)，不使張力架磨絲；在了桶前3 h，由于原絲含油水較多，調(diào)整張力不會(huì)對(duì)絲條產(chǎn)生磨損，因此，要求操作工升頭時(shí)根據(jù)原絲落桶絲長(zhǎng)記錄，在了桶前3 h對(duì)相應(yīng)的盛絲桶絲束的張力架輸出張力進(jìn)行調(diào)整，從而控制桶底絲量。

3.4 規(guī)范各項(xiàng)操作規(guī)程

對(duì)操作工進(jìn)行油劑管線切換操作法、調(diào)節(jié)集束張力操作法等有針對(duì)性的培訓(xùn)，保證各班操作工操作手法一致。

了桶生頭作業(yè)是減少桶底絲產(chǎn)生的重要環(huán)節(jié)之一。由于前紡修板會(huì)使原絲產(chǎn)生打結(jié)絲和漿塊，為了降低桶底絲量，要求操作工及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛絲、尾絲、亂絲，并及時(shí)剔除，同時(shí)剪去原絲中夾速帶的打結(jié)絲和小漿塊。

3.5 改進(jìn)效果

通過(guò)采取上述措施，2019年滌綸短絲生產(chǎn)中桶底絲量得到了有效控制。2018年產(chǎn)生桶底絲共計(jì)216.06 t，約0.60 t/d；實(shí)施改進(jìn)措施后, 2019年產(chǎn)生桶底絲共計(jì)117.69 t，約0.32 t/d，全年桶底絲量，較2018年減少了98.37 t。按照成品絲與廢絲的差價(jià)為0.5萬(wàn)元/t計(jì)算，全年可增加經(jīng)濟(jì)效益為49.18萬(wàn)元。

4 結(jié)論

a. 在滌綸短纖維生產(chǎn)中，桶底絲產(chǎn)生于裝置后加工了桶階段，作為廢絲處理。原絲含油水率、了桶時(shí)間和各桶絲的張力差異是生產(chǎn)中桶底絲量偏高的主要影響因素。

b. 通過(guò)穩(wěn)定給油棒的油劑流量、改進(jìn)操作方法、調(diào)整落桶絲長(zhǎng)、調(diào)整集束張力、規(guī)范操作規(guī)程等措施，裝置桶底絲量得到有效控制。2018年裝置桶底絲量約為0.60 t/d，2019年實(shí)施改進(jìn)措施后，裝置桶底絲量降低至0.32 t/d，全年可增加經(jīng)濟(jì)效益為49.18萬(wàn)元。