锦纶工厂设计标准 GB/T50639-2019
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3.1 一般规定

3.1.1 锦纶工厂的工艺设计范围应符合下列规定:
    1 聚酰胺6聚合装置应符合下列规定:
    1)工艺应从CPL卸料开始,包括CPL准备、聚合、过滤、切粒、切片萃取、切片干燥、切片输送、切片混合储存、切片包装和CPL回收,以及辅助单元的热媒站、助剂调配、熔体过滤器滤芯及铸带板或铸带头清洗、化验室、罐区等;
    2)当聚合装置与纺丝装置建设在同一厂区,且采用气流输送切片时,聚合装置的界区末端应为纺丝装置接受切片料仓的出料口处;
    3)CPL回收根据不同工艺要求,可包括萃取水储存、多效蒸发和MVR、低聚物处理、CPL精制及回收CPL储存几种工序的组合。
    2 聚酰胺66聚合装置应符合下列规定:
    1)连续聚合工艺应从AH盐溶液卸料开始,包括储存、输送、浓缩、反应、闪蒸、前聚合、后聚合、切粒、切片干燥、切片输送、切片掺混储存、切片包装,以及辅助单元的热媒站、助剂调配、熔体过滤器滤芯及铸带板或铸带头清洗、化验室等;当采用固态AH盐时还应包括盐溶解及盐处理;
    2)间歇聚合工艺应从AH盐溶液卸料开始,包括储存、输送、浓缩、聚合、切粒、切片干燥、切片输送、切片掺混储存、切片包装,以及添加剂调配、消光剂调配、熔体过滤器滤芯及铸带板或铸带头清洗、化验室等;当采用固态AH盐时还应包括盐溶解及盐处理;
    3)当采用熔体直接纺丝工艺时,聚合装置的界区末端应为纺丝熔体输送泵出口处。
    3 聚酰胺56间歇聚合装置应符合下列规定:
    1)间歇聚合工艺应从聚酰胺56盐溶液供料开始,包括储存、输送、浓缩、聚合、切粒、切片干燥、切片输送、切片掺混储存、切片包装,以及添加剂调配、消光剂调配、熔体过滤器滤芯及铸带板或铸带头清洗、化验室等;
    2)当聚合装置与纺丝装置建设在同一厂区,且采用气流输送切片时,聚合装置的界区末端应为纺丝装置接受切片料仓的出料口处。
    4 纺丝装置应符合下列规定:
    1)采用切片纺丝工艺的锦纶民用长丝工厂,应从聚酰胺切片卸料开始,经投料、熔融、纺丝、冷却、上油、牵伸、网络、卷绕、平衡,到POY、FDY、HOY中间库或分级包装;非真空包装干切片还应包括熔融前的干燥;
    2)采用切片纺丝工艺的锦纶短纤维工厂,应从聚酰胺切片卸料开始,经投料、熔融、纺丝、冷却、上油、导丝、落桶,到平衡间;非真空包装干切片还应包括熔融前的干燥;
    3)采用切片纺丝工艺的锦纶工业丝工厂,应从聚酰胺切片卸料开始,经投料、熔融、纺丝、冷却、上油、多级牵伸、卷绕,到工业丝包装;非真空包装干切片还应包括熔融前的干燥或固相缩聚;
    4)采用切片纺丝工艺的锦纶BCF工厂,应从聚酰胺切片卸料开始,经投料、熔融、纺丝、冷却、上油、牵伸、变形、卷绕,到BCF包装;非真空包装干切片还应包括熔融前的干燥;
    5)采用熔体直接纺丝工艺的锦纶66工厂,应从纺丝熔体输送泵出口开始,纺丝以后各道工序分别同切片纺长丝、工业丝、短纤维和BCF工艺;
    6)辅助单元宜包括纺丝油剂调配、纺丝组件清洗、添加剂系统、气相热媒系统、化验室、物检室、牵伸卷绕保全室等。
    5 后处理装置应符合下列规定:
    1)除FDY、HOY等一步法民用长丝外,其他民用长丝后处理应从平衡开始,或经上油后,再预网络、牵伸、网络、卷绕、到DT,或经空气变形后的ATY,或空气包覆处理的ACY,或倍捻处理后的TTY,以及分级包装;
    2)配套建设有帘子布或帆布生产的工业丝工厂,后处理应从平衡开始,到捻线、织布、浸胶等生产及包装;
    3)短纤维后处理应从集束、上油、多道牵伸、热定型、卷曲、松弛热定型、切断,到短纤维打包;生产植绒用锦纶丝束应从多道牵伸后进入装箱、包装;生产毛条用锦纶丝束应从松弛热定型后进入装箱、包装;
    4)BCF后处理应从平衡开始,到双股BCF加捻、热定型产品或三股BCF空气网络产品的生产及包装;
    5)辅助单元可包括后处理油剂调配、物检室、热媒站(间)、帘子布胶料调配间等。
3.1.2 锦纶工厂的设计能力应符合下列规定:
    1 聚合装置应以100%负荷下的干切片日产量或熔体直接纺丝的聚合物熔体产量为计算依据,并应以“t/d”作为单位表示;
    2 纺丝装置应以产品方案中各典型纤维产品的平均纤度为计算依据,并应以“t/a”作为单位表示;
    3 以帘子布或帆布为产品的锦纶工业丝工厂,应以产品方案中帘子布或帆布各典型产品的单位面积重量为计算依据,并应以“t/a”作为单位表示。
3.1.3 锦纶聚合和长丝工厂的设计年生产天数宜按350d(8400h)计算,锦纶短纤维工厂的设计年生产天数宜按333d(8000h)计算。
3.1.4 锦纶6纺丝工厂宜采用聚酰胺6切片纺丝工艺。锦纶66和锦纶56的纺丝工厂根据产品和产量可选用聚酰胺66熔体或聚酰胺56熔体直接纺丝工艺或切片纺丝工艺。
3.1.5 液态CPL的储存、固态CPL的熔融和聚合应采用纯度不小于99.999%、氧含量不宜超过5ppm的氮气保护。
3.1.6 AH盐和聚酰胺56盐的盐液槽、预聚合、后聚合应采用纯度不小于99.999%、氧含量不宜超过5ppm的氮气保护。
3.1.7 液态CPL储存及输送管道用的热水系统温度不宜高于95℃,在封闭循环热水系统的最高点应设置膨胀槽。
3.1.8 聚酰胺6、聚酰胺66和聚酰胺56切片在干燥和输送过程中应防止被氧化,并应设置可靠的静电接地设施。
3.1.9 气相热媒应采用低沸点热媒,液相热媒宜采用氢化三联苯或二芳基烷。
3.1.10 聚合反应的热源和大型纺丝装置的热媒蒸发器宜采用一次热媒加热二次热媒的方式。
3.1.11 一次热媒系统和二次热媒系统的设计应符合现行行业标准《锅炉安全技术监察规程》TSGG0001的有关规定。
3.1.12 二次热媒液相循环系统,当采用一次热媒系统同样的加热介质时,宜统筹设置放空、放净、补充、膨胀吸收和收集设施;当采用与一次热媒不同的加热介质时,应设计独立的放空、放净、补充、膨胀吸收和收集设施。
3.1.13 二次热媒气相系统应设计独立的放空、放净、补充和收集设施。热媒蒸发器应设超温、超压报警切断热源联锁和超压泄放及热媒接收槽。热媒接收槽的排气管线上应设冷却器和阻火器。
3.1.14 热媒系统应设置紧急情况下能全部接收生产设备和管道内排放的热媒的储罐。
3.1.15 下列设备应设置安全泄放装置:
    1 聚酰胺66的盐预热器、反应器、蒸发器、有机热载体锅炉;
    2 聚酰胺6聚合装置的预聚合反应器、后聚合反应器、热媒蒸发器、回收裂解反应器、有机热载体锅炉、热媒膨胀罐;
    3 聚酰胺56的浓缩槽、反应器、蒸发器;
    4 氮气、仪表气储罐;
    5 在不正常条件下顶部操作压力可能超过0.07MPa的其他设备。
3.1.16 聚合装置上应按生产、检验要求设置取样口。
3.1.17 聚酰胺切片和纤维的储存区、中转区、平衡区和纤维生产区应避免阳光直接照射。
3.1.18 液态CPL、AH盐溶液和聚酰胺56盐溶液的储存及运输应保证在其凝固点或结晶点以上。
3.1.19 固态CPL、AH盐和聚酰胺56盐应采取防水、防潮、避光等措施储存。
3.1.20 辅助工艺设施宜布置在有外墙的车间附房内,并应靠近所服务的主工艺装置。
3.1.21 聚合工厂应设化验室;纺丝工厂应设化验室和物检室;当聚合装置和纺丝装置在同一厂区时,化验室可合并设置。
3.1.22 物检室、化验室、仪表控制室、变配电室的上下层对应位置房间和毗邻房间不应布置潮湿、有水、灰尘较大、有振动的附房或设备。

条文说明
3.1.1 本条规定了锦纶工厂的工艺设计界定范围。由于锦纶产品众多,其生产工艺设备配置要求也不尽相同。因此,锦纶工厂设计可按工艺实际需要增减其内部工序。
    目前,国内锦纶工业丝工厂多数设有捻线、织布、浸胶等下游生产工序,为方便配套有捻织车间和浸胶车间的锦纶工业丝工厂建设的总体规划和设计工作,本标准对捻织车间和浸胶车间做了原则性的规定。
    1 聚酰胺6聚合装置应符合下列规定:
    1)聚酰胺6聚合装置的工艺设计范围,不同专利商根据其技术管理模式的不同,有不同的划分。
    2)化验室、热媒站等单元也可划到工艺设计范围之外。
    3)低聚物处理,不同专利商有不同的处理工艺,比如裂解法、解聚法,应根据专利商的要求确定。
    4纺丝装置应符合下列规定:
    1)投料包括人工投料或切片输送。
    2)是否需要干燥应根据原料切片中水分含量确定。按照现在流行的装置配置,聚酰胺6切片纺丝采用干切片,不需干燥;聚酰胺66纺丝级切片由于聚合装置通常未设置干燥系统,通常纺丝时需要设置切片干燥装置;而聚酰胺56纺丝级切片目前采用干切片,因此,纺丝装置不需设置干燥装置。
3.1.2 锦纶的聚合装置、纺丝装置和后处理装置的设计能力的依据不相同:
    1 聚合装置能力是根据聚合管的直径大小计算平均日产量,因此,设计能力按“t/d”计算。
    2 纺丝装置能力由于生产不同品种时产量相差很大,因此,以全年生产的各典型产品的平均产量作为工厂产量的计算依据。
所以用“t/a”作为表征锦纶纺丝装置能力的单位较为科学。
    3 对于锦纶工业丝工厂,以浸胶帘子布或浸胶帆布为产品时,产品是按每平方米克重为计算单位,生产不同品种时每平方米克重相差很大。因此,按“t/a”作为表征浸胶帘子布或浸胶帆布的生产能力。
3.1.3 根据目前国内锦纶工厂的聚合装置和长丝装置的工艺特点和设备性能,以及实际运行状况,年生产天数可达到350d。因此,本标准确定聚合装置和长丝装置设计年生产时间宜按350d计算;而短纤维生产装置因工艺流程长,设备台套多,生产连续性较差,因此,其设计年生产时间按333d计算。
3.1.4 由于CPL在聚合过程中具有可逆平衡,而且链交换、缩聚和水解三个反应同时进行,致使最终反应混合物中不仅含有聚合物、单体和水,还含有线型和环状齐聚物。由于现采用的水为活性剂的聚合工艺技术转化率为90%左右,熔体中尚有10%左右的未反应单体及低聚物(包括环状低聚物)。因此,锦纶6纺丝前需要脱除聚合物中的单体和低聚物。
    从工艺原理和工业试验效果分析,聚酰胺6熔体通过脱出单体和低聚物处理,是可以实现熔体直接纺丝的。特别对于熔体质量要求不高的锦纶短纤维和BCF等,更容易实现熔体直接纺丝。但由于目前国内工业化生产线脱出单体和低聚物的效果不理想,同时,国内锦纶短纤维和BCF生产企业规模偏小,以及缺乏财力、物力支持,也影响了研发的经济性和产业化进程。国内原建设的直接纺丝短纤维生产线现均已停产,近年国内没有类似生产线建设。因此,在目前条件下,锦纶6的生产仍宜采用聚酰胺6切片纺丝工艺。
    锦纶66的原料AH盐和锦纶56的原料聚酰胺56盐在缩聚反应过程中不易环化,其聚合物中低分子含量很少,不需要脱除单体。因此,锦纶66和锦纶56的大生产装置可以采用聚酰胺66熔体或聚酰胺56熔体直接纺丝工艺,以减少生产环节,节约能量,降低成本;而对于小批量生产,仍宜采用切片纺丝工艺。
3.1.5、3.1.6 高纯度氮气保护主要是防止原料、聚合物熔体和产品切片被空气氧化,避免影响产品质量。
3.1.7 CPL熔点为68℃~70℃,为防止CPL熔体在管道中凝固,其输送管道应采用热水夹套伴热;一般CPL液体保温温度为85℃~95℃,若夹套热水温度高于95℃,既不利于节能,也易产生汽化。
3.1.8 本条规定的目的是防止切片因氧化而使颜色泛黄。聚酰胺6、聚酰胺66和聚酰胺56在不同温度下的抗氧化能力不同,温度大于60℃时,其与空气接触会发生明显的氧化,此时一般采用高纯度氮气保护。同时,切片在输送和干燥过程中容易产生静电,可能造成少量切片吸附在设备或管道上,因此需要设置可靠的静电接地设施。
3.1.9 联苯-联苯醚或低温联苯沸点较低,容易气化。因此,气相热媒应采用联苯-联苯醚或低温联苯;而液相热媒一般使用温度较高,因此,通常采用沸点较高的氢化三联苯或二芳基烷。对于聚酰胺66聚合生产线,二次热媒系统主要为液相系统,本条规定是合适的。对于聚酰胺6聚合生产线,二次热媒系统主要为气相系统,为便于管理,常使用联苯-联苯醚一种热媒介质。
3.1.10 由于一次热媒是以一个温度方式供热,而各反应器温度不同,或同一反应器各段温度不同,采用一次热媒加热二次热媒的方式,可灵活调节不同的加热温度,便于温度控制。对于热负荷小的聚合、纺丝生产线,采用电加热比较经济。
3.1.11 现行行业标准《锅炉安全技术监察规程》TSGG0001对加热炉系统的相关设计及安全事项做了具休规定,因此本标准不再重复规定。
3.1.12 热媒系统在初次运行时需注入热媒和排出管道中的空气;在热媒运行过程中需排除高温产生的低沸点物和不凝气体;而在检修、停车和紧急事故时需要将系统中的热媒排放收集;在热媒升温过程中需要吸收热媒的膨胀量。因此,热媒系统设计应考虑相关措施。对采用相同热媒作为一次热媒和二次热媒的系统,合并考虑热媒的放空、放净、补充、膨胀吸收和收集设施,有利于简化热媒系统,减少投资。
3.1.13 由于热媒蒸发器加热的热媒(联苯-联苯醚)的渗透性极强,并存在火灾及爆炸的危险,在生产中其操作温度高于其闪点,在气相状态下超温时其压力增长较快。所以,为防止因其泄漏而引起火灾或爆炸,保证生产安全,采取本条所列措施。
3.1.14 热媒是可燃物质,且在高温下运行,为防止紧急事故时发生火灾,应设热媒紧急排放收集设施。
3.1.15 本条是根据现行国家标准《石油化工企业设计防火规范》GB50160的有关规定制订的。
3.1.16 本条规定的目的是方便分析检测。
3.1.17 锦纶及其原料的耐光性较差,在长时间的日光和紫外线照射下,颜色易发黄,纤维强度会下降,聚合物会降解。
3.1.18 本条规定的目的是方便装卸和防止固化。
3.1.19 本条规定的目的是保证原料质量。
3.1.20 锦纶工厂的辅助工艺设施:纺丝主要是纺丝组件清洗、纺丝油剂调配、化验室、物检室(染色和干燥区)、备品备件库等;聚酰胺6聚合主要是单体回收、熔体过滤芯清洗、铸带头或板清洗、添加剂配置等;这些房间或多或少都有一些气味产生,为排除气味方便,宜将上述辅助工艺设施布置在有外墙的附房内,并且应靠近所服务的对象布置,减少往返距离。
3.1.21 锦纶工厂需对生产原料、产品、调配的添加剂、纺丝油剂以及后处理的胶料进行化验分析,因此,应设化验室。对于聚合装置和纺丝装置合建的锦纶工厂,为节省投资、减少定员和方便管理,可合建一个化验室或设置全厂中心化验室。纺丝车间和加弹车间,因纤维物理检验要对每批纤维进行检验,所以物检室应设在纺丝车间和(或)加弹车间附房里。
3.1.22 物检室、化验室、仪表控制室、变配电室等,或因为使用到的精密仪器或控制系统,需防振、防尘、防水、防潮,保证仪器或系统安全、精确;或因为用水的设备或房间可能出现漏水情况,会对电气设备、控制设备、分析化验仪器造成损坏而影响生产,以及可能造成安全隐患。因此在上述房间的上下层对应位置房间和毗邻房间不应布置潮湿、有水、灰尘较大、有振动的附房或设备。

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