化纤行业市场调研报告

化学纤维是用天然高分子化合物或人工合成的高分子化合物为原料，经过制备纺丝原液、纺丝和后处理等工序制得的具有纺织性能的纤维。化纤是我国纺织工业的主要原料，多年来曾保持快速增长态势。不过，化纤行业的产业集中度不高，大量低水平重复建设项目的进入，加剧了行业内的竞争程度。

表1、化纤行业销售利润前十强

化纤行业

化学纤维分为人造纤维和合成纤维两大类。人造纤维主要指粘胶纤维，以天然棉纤维或者天然木纤维作为原料。合成纤维主要包括涤纶（聚酯纤维）、锦纶（又称尼龙，聚酰胺纤维）、氨纶（聚氨基甲酸酯纤维）、腈纶（聚丙烯腈纤维）、丙纶（聚丙烯纤维）、维纶（聚乙烯醇缩甲醛纤维）以及特种纤维等，主要生产原料来自于烯烃、芳烃等石油衍生物。

图1、涤纶生产工艺流程图

化纤生产工艺简介

高聚物的提纯和聚合化学纤维是由高聚物制造而成的。此高聚物可直接取自自然界，也可由低分子物经人工合成而得。

再生纤维是以天然高聚物为原料，经化学方法而制成。它与原高聚物在化学构成上基本相同。对于天然高聚物来说，这需要提纯以去除杂质。如制造粘胶纤维的高聚物是纤维素，它是从绵绒、木材、芦苇、甘蔗渣等纤维素原料中将纤维素提纯出来，制成浆粕，然后再用浆粕制造纤维。

合成纤维的高聚物是利用煤、石油、天然气、农副产品等制得的低分子化合物（单体）为原料，经过化学加聚或缩聚而得到的。最后将高聚物经过加工得到的合成纤维。所以，合成纤维常由其高聚物的单体，并在单全前加“聚”来命名。

化学纤维的纺丝方法

按成纤高聚物的性质不同，化学纤维的纺丝方法主要有熔体纺丝法和熔液纺丝法两大类，此外，还有特殊的或非常规的纺丝方法。其中，根据凝固方式的不同，熔液纺丝法又分为湿法纺丝和干法纺丝两种。在化学纤维的生产时，多数采用熔体纺丝法生产，其次为湿法纺丝生产，只有少量的采用了干法或其他非常规纺丝方法生产。

一、熔体纺丝法

熔体纺丝法是将纺丝熔体经螺杆挤压机由纺丝泵定量压出喷丝孔，使其成细流状射入空气中，并在纺丝甬道中冷却成丝。目前，熔体纺丝法的纺丝速度一般为1000-2000m/min。采用调整纺丝时，可达4000-6000m/min。喷丝板孔数：长丝为1-150孔，短纤维少的为400-800孔，多的可达1000-2000孔。喷丝板的孔径一般在0.2-0.4mm。熔体纺丝法的主要特点是卷绕速度高，不需要溶剂和沉淀剂，设备简单，工艺流程短，是一种经济、方便和效率高的成形方法。但喷丝头孔数相对较少。近年来，我国在消化吸收引进技术的基础上，已发展了低速多孔和高速短程纺，以生产丙纶和涤纶。合成纤维中的涤纶、锦纶和丙纶都采用熔体纺丝法纺丝。

二、溶液纺丝法

1、湿法纺丝

湿法纺丝是将溶液法制得的纺丝熔液从喷丝头的细孔中压出呈细流状，然后在凝固液中固化成丝。由于丝条凝固慢，所以湿法纺丝的纺丝速度较低，一般为50-100m/min，而喷丝板的孔数较熔体纺丝多，一般达4000-2000孔。混法纺丝防得到纤维截面大多呈非圆形，且有较明显的皮芯结构，这主要是由凝固液的固化作用而造成的。湿法纺丝的特点是工艺流程复杂，投次大、纺丝速度低，生产成本较高。一般在短纤维生产时，可采用多孔喷丝头或级装喷丝孔来提高生产能力，从而弥补纺丝速度低的缺陷。通常，不能用熔体法纺丝的成纤高聚物，才用湿法纺丝和生产短纤维和长丝束。腈纶、维纶、氯纶和粘胶多采用湿法纺丝。

2、干法纺丝

干法纺丝是将溶液纺丝制备的纺丝溶液从喷丝孔中压出，呈细流状，然后在热空气中因溶剂声速挥发而固化成丝。目前，干法纺丝的速度一般为200-500m/min，当增加纺丝甬道长度或纺纺制较细的纤维时，纺丝速度可提高到700-1500m/min。干法纺丝的喷头孔数较少，为300-600孔。干法纺丝制得的纤维结构紧密，物理机械性能和染色性能较发，纤维质量高。但干法纺丝的投资比湿纺还要大，生产成本高，污染环境。目前用于干纺丝产生的合成纤维较少，仅醋酯纤维和维纶可用此法。另外，对于既能用于干法纺丝，又能用湿法纺丝的纤维，干法纺丝更适合于纺制长丝。

3、其他纺丝法

（1）复合纤维纺丝法

复合纤维纺丝法是将两种或两种以上不同化学组成或不同浓度的纺丝流体，同时通过一个具有特殊分配系统的喷丝头而制得。在进入喷丝孔之前，两种成分彼此分离，互不混合，在进入喷丝孔的瞬间，两种液体接触，凝固粘合成一根丝条，从而开成具有两种或两种以上不同组分的复合纤维。此法纺制的纤维分为：并列型、皮芯型和散布型等多种。

（2）异形纤维纺丝

此法是用非圆形喷丝孔，制取各种不同截面形态的异形纤维。常见到形异纤维有三角形、Y型、星形和中空纤维等。

（3）着色纤维纺丝法

此方法是在化学纤维的纺丝熔体或溶液中加入适当的着色剂，经纺丝后直接制成有色纤维，该方法可提高染色牢度，降低染色成本，减少环境污染。此外，还有相分离纺丝法、冻胶纺丝法、乳液或悬液纺丝法、液晶纺丝等纺丝法。

化学纤维后加工工序

纺丝过程中得到的初生纤维的结构还不完善，物理机械性能较差，具体表现为纤维强力很低，伸长很大，沸水收缩率很高，不能直接用以纺织成纱，所以初生纤维还必须经过一系列的后加工工序，以改善结构，提高性能。满足纺织加工和使用的要求。化学纤维后加工的具体工序，随纤维品种和类型（如长丝、短纤维等）的不同而不同，但基本上可分为短纤维和长丝两种。

一、短纤维的后加工

短纤维的后加工通常是在一条相当长的流水作业线上完成的。它包括集束、拉伸、水洗、止油、卷曲、干燥定形、切断、打包等工序。根据纤维品种的不同，后加工工序的内容和顺序也有所不同。

（1）、集束

集束是将几个喷丝头喷出的丝束以均匀的张力集合成一定线密度的大股丝束，便于后加工。集束时要求张力均匀，否则，在拉伸时，会造成纤维的线密度不匀，而产生超长纤维。

（2）、拉伸

拉伸是将集束后的大股丝束通过多辊拉伸机进行拉伸。拉伸的形式随着纤维品种的不同而不同。通过拉伸，使纤维中大分子沿纤维轴向取向排列，同时可能发生结晶或结晶度和晶格结构的改变，从而使纤维的超分子结构进一步形成并趋于完善，改善纤维的力学性能。所以，拉伸是后加工过程中最重要的工序。拉伸倍数小，则制得的纤维强度低，伸长率大，属低强高介型；拉伸倍数大，则制得的纤维强度较高而伸长较小，属高强低伸型。

（3）、上油

油是将丝束经过油浴，在纤维表面覆上一层很薄膜。上油可使纤维具有平滑柔软的手感，改善纤维的抗静电性，降低纤维与纤维之间及纤维与其他物体间的磨擦，使加工过程能够顺利进行。此外，化纤上油还可提高纤维的耐磨性、匀染性和固色性等。化纤上油一方面是纺丝工艺本身的要求，另一方面是化纤纺织加工的需要。因此，化纤油剂可分为纺丝油剂和纺织油剂。一般化纤油剂包括平滑柔软剂、乳化剂、抗静电剂、渗透剂和添加剂等。其中平滑柔软剂起平滑、柔软作用，乳化剂起乳化、吸湿、抗静电、平滑等作用。抗静电剂起抗静电作用，抗静电剂起抗静电作用，渗盘剂起渗透、平滑作用，添加剂起防氧化、防霉作用。

（4）、卷曲

为了使化学纤维具有类似天然纤维的卷曲性能，增加纤维之间的抱合力，为提高纺织加工性能，改善织物的服用性，通常要对拉伸后的纤维进行卷曲加工。化学纤维的卷曲加工有机械卷曲法和化学卷曲法。在生产中多数采用机械卷曲法。机械卷曲法是利用纤维的热塑性，将化纤丝束送入有一定温度的卷曲箱挤压卷曲。该法得到的纤维卷曲是纤维外观的卷曲，卷曲数多，卷曲呈波浪形，但卷曲稳定性较差。而化学卷曲法则是利用特殊的纤维成形条件，造成纤维截面的不对称性，从而开成一种较为稳定的卷曲。这种卷曲数量较少，但呈空间立体状，卷曲牢度也好。化学纤维的卷曲必须控制在适当的范围内，卷曲数太少，纤维抱合性差；而卷曲数过多，则会使纤维的强力降低。

（5）、干燥热定形

干燥定形一般在帘板式或圆网式热定形机上进行。热定形的方式分紧张热定形和松弛热定形。干燥的目的是为了除去因拉伸，上油等过程中所带入的水分，使纤维达到成品所需的含湿量。热定形是为了消除纤维在前段工序中产生的内应力，提高纤维的尺寸稳定性，进一步改善其物理机械性能，从而使拉伸、卷曲的效果固定，并使成品纤维符合使用要求。

（6）、切断和打包

切断是将干燥定形后的丝束根据纺织加工和产品的要求切成规定长度的短纤维。切断时要求刀口锋利、丝速张力均匀，以免产生超长和倍长纤维。化学纤维通常可切成棉型、毛型或中长型。最后，将纤维在打包机上打包，以便运输出厂。此外，化学纤维生产中的牵切纺长丝束（属于短纤维范围）是不经切断而由牵切机直接制成条子。它是依靠牵切机上两对速度不同的加压罗拉牵伸拉断纤维，所以得到的纤维是不等长纤维。

二、长丝的后加工

由于长丝后加工不能以大股丝束进行，而需要一根根丝条在各工序中分别加工，并且要求各根丝束经受相同条件的加工处理。所以，长丝的后加工工艺和设备要比短纤维后加工复杂得多。此外，由于织物性能的要求，长丝在各项指标均匀性方面的要求比短纤维更为严格。

（1）、粘胶长丝的后加工

粘胶长丝的后加工包括水洗、脱硫、漂白、酸洗、上油、脱水、烘干、络筒（绞）等工序。水洗是除去粘胶丝条上存在的硫酸和硫酸盐、二硫化炭等。脱硫是为了脱除丝条中经水洗后剩余的硫磺，如果我不骈除，纤维会泛黄、发黑漂白是为了提高纤维的白度酸洗的目的是除去纤维中的其他杂质，以免操作纤维的性能和外观。上油是为了使纤维柔软平滑，以适应纺织加工的要求。

（2）、涤纶长丝和锦纶长丝的后加工

涤纶和锦纶6长丝的后加工包括拉伸加捻、后加捻、压洗（涤纶不需要压洗）、热定形、平衡、倒筒等工序。拉伸加捻是在一定的温度下，将长丝进行一定倍数的拉伸，改善纤维的结构，从而提高纤维的力学性质。拉伸后的丝条再加上一定的捻度。后加捻是对拉伸加捻后的丝条再追加一定捻度，从而使复丝中各根单丝紧密地合，避免在纺织加工时发生断头或紊乱现象，并可提高复丝的强度。压洗是用热水对丝条进行循环洗涤，以除去丝条上的单体和齐聚物。热定形是为了消除前段工序中产生的内应力，改善纤维的物理性能，并使捻度稳定。平衡倒筒是将热定形后的丝筒先保持在一定温湿度的存放室内放置一定时间，使丝筒内、外层吸湿均匀，并达到规定的回潮率，然后在络丝机上将丝筒退绕至锥形纸管，形成双斜面宝塔形式卷装，以便运输和纺织加工。此外，倒筒时还需上油，便丝条表面润滑，减少纺织加工时的静电效应，改善纤维手感。最后将宝塔筒子分级检验即可包装出厂。

化纤废水处理

废水产生量：

废水产生量仅指用于化纤生产时洗涤设备管道或纯生产用水，不包括非生产用水，各个化纤生产车间产生的废水在进入废水处理车间之前产生量一年之和除以一年化纤产量。

废水产生量(t/t)=年废水产生量/年生产化纤产量

化纤废水是指在化纤生产过程中产生的各类废水，如PET废水、PTA废水、棉浆粕黑液、粘胶废水等。其废水成份复杂，常含有强酸、强碱、纤维素和半纤维素、醇类、果胶等，以及各种有毒物质，如PET废水中主要污染物为乙二醋、乙二醇、乙酸乙甘醇、对苯二甲酸及其中间产物和低聚物；PTA废水中主要含苯二甲酸、对二甲苯、苯甲酸、乙酸甲脂、醋酸等污染物；聚醋废水中含有、PTA、乙醛、EG、二甘醇、三甘醇、纺丝油剂等污染物质。

化纤废水中有机物含量高，COD在1000-10000mg/L之间，有时更高。废水可生化性差，BOD/COD一般均小于0.25。废水呈酸性或碱性，且含有醛类、氰类、苯类等有毒物质，易对微生物产生毒害作用。废水若不经处理或仅经预处理直接排放，将会对受纳水体及周边环境造成严重危害。

废水处理工艺：

对于化纤废水的处理，一般采用以生物法为主的物理-化学-物理混合处理工艺。一般处理流程如下：

1、由于化纤废水呈酸性或碱性，所以在处理前必须中和，使其pH在中性范围内。一般对酸性废水加碱中和，对碱性废水加酸中和，有条件的地方也可采用酸碱废水混合中和。废水经pH调节后，需进行预处理去除SS及油类物质，如利用气浮除油、混凝沉淀除悬浮物及部分有机物等。预处理过程能改善废水的可生化性。经预处理后的废水进人生物处理单元，大部分的有机物及其它污染物质得到有效去除。为了使出水达到更高标准或回用要求，需进行深度处理，如活性炭吸附、砂滤、生物炭池等。

2、厌氧-好氧处理工艺能充分发挥厌氧微生物抗冲击负荷能力并可提高污水可生化性，兼有利用好氧微生物生长速度快、出水水质好、运行费用低的优点，故在有机废水处理中获得广泛应用。如采用ENSBR（延时序批式生物氧化硝化反应器）-BDAR（膜法生物兼氧反硝化反应器）-BCOR（完全混合式生物接触氧化反应器）工艺处理某化纤公司高含氮己内酰胺生产废水，在污泥负荷为0.15-0.28g/（g.d）、进水COD不高于6200mg/L、NH3-N质量浓度不高于560mg/L的情况下，出水COD不高于150mg/L、NH3-N质量浓度不高于20mg/L，COD和NH3-N的去除率分别达到98%和96%，系统可同时除碳脱氮。

采用UASB-水解酸化-接触氧化-MBR工艺，处理某化纤厂COD浓度为3万mg/L的PET废水，最终出水COD可达到100mg/L以下，各项指标都达到了《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级标准。

采用厌氧+两级好氧+生物炭池处理，对COD为5600mg/L的高浓度化纤废水进行处理，出水COD可达到50mg/L以下。

3、一体式氧化沟

氧化沟是延时曝气的一种特殊形式。它的池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有表面曝气装置，起到曝气和搅拌两个作用。它把连续环式反应池用作生物反应池，污泥混合液在该反应池中以一条闭台式曝气渠道进行连续循环，集曝气、泥水分离和污泥回流功能为一体，无需建造单独的二沉池。其主要优点有：工艺简便、设备少，管理方便耐冲击负荷，适应能力强处理效果好，不仅能去除95%以上的BOD，还可以同时脱除部分氮和磷；污泥沉降性能好，污泥产生量少；动力消耗较低。

采用混凝沉淀-一体式氧化沟（两级）工艺处理COD浓度为900-2700mg/L的化纤废水，最终出水低于100mg/L，COD去除率在95%以上。所采用的一体化氧化沟为Carrousel氧化沟。

4、复合式膜生物反应器

复合式膜生物反应器是将传统的活性污泥法与生物膜法(接触氧化法)进行有机结合的一种新型高效的污水处理工艺，即在普通活性污泥工艺的曝气池中投加各种能提供微生物附着生长表面的载体，利用载体容易截留和附着生物量大的特点，使曝气池中同时存在附着相和悬浮相生物，充分发挥两者的优越性，使之扬长避短，相互补充。

由于其优点显著，已被广泛应用于食品废水、印染废水、屠宰废水、制药废水等高浓度有机废水治理中。利用复合式膜生物反应器工艺对化纤废水的处理进行研究，结果表明，复合生物反应器中的生化系统生物体浓度比普通活性污泥系统生物体浓度提高50%以上，在HRT为8h，泥龄为5d时，COD、氨氮的去除率分别提高了20%和9.6%，且该工艺对污泥膨胀有较好的控制。

化纤生产工艺过程中废气成分

1、二氧化碳、硫化氢

二硫化碳是粘胶长丝生产的主要原料，在原料供应车间和纺丝车间，均有不同程度的二硫化碳污染。

在原液车间，碱纤维素经老成、分配之后，在磺化机内通入二硫化碳，进行磺化反应，在此过程可能由于设备法兰安装不紧，计量器旋塞渗漏等原因而有二硫化碳漏出，磺化反应生成的磺酸醋与过量的二硫化碳一起进入溶解槽，由于槽盖不严，设备保养维护不善，在进料时大量二硫化碳气体漏出，造成局部二硫化碳过高。另外进料时，二硫化碳明显超标的状况将作为事故隐患纳入安全环保整改计划。拆装滤布工段对原液进行脱泡处理，整个过程在敞开的环境中进行，若不用水及时冲洗，工段环境内的二硫化碳浓度将达到相当高的截变。滤布清洗水中含二碳化碳较多，而清洗水是经混合间再排出室外，造成混合间二硫化碳浓度超标。粘胶熟成过程中因磺酸醋的水解作用和粘胶溶液的氧化作用，产生一系列副产物，如Na2S、Na2CS4、Na2CS3等。在熟成过程中，磺酸醋水解，以及Na2CS3分解产生游离的二硫化碳。

粘胶的主要成份是纤维素磺酸酣、氢氧化钠和水，还有少量的二硫化碳，以及副反应产物、Na2CS3、多硫化合物，粘胶离开喷丝头进入凝固浴后，纤维磺酸醋的凝固以及进一步分解就会发生。

凝固浴的另外反应包括氢氧化钠中和反应以及：

主、副反应生成大量的二硫化碳、硫化氢和二氧化硫等有毒有害气体，影响人体健康，必须加强回收与排风。一浴法纺丝在同一浴内凝固再生，散发出来的有害气体回收，排除比较困难，有待研究解决。

纺丝机窗下可能积聚大量的有害气体，其中包括硫化氢，纺丝生头、落丝的工作都是在打开机窗的前提下进行，必然导致二硫化碳、硫化氢向工作环境排放，纺丝机上排风管破损无人检修，没有定期检查插板是否损坏。职工的工作习惯较差，随意开启机窗且不及时关闭等都是造成环境废气浓度超标的主要原因。

凝固浴中的主副反应都要消耗大量的硫酸，生成大量的硫酸钠和水及固态的硫磺等杂质，使凝固浴稀释并变混浊，影响纺丝的进行。必须在酸站脱除水、硫酸钠及硫磺等，并补充硫酸及硫酸锌。

凝固浴在酸站配酸、闪蒸等过程中产生硫化氢较高，尽管整个过程在密闭系统中进行，但因设备泄漏，人为操作失误，高位槽槽盖不严等，还是经常造成硫化氢污染，酸浴燕出水中含有一定量的硫化氢，使硫化氢进入环境不可避免。

在纺丝车间压洗工段，丝饼进入水洗时，其中夹带的二硫化碳、硫化氢等在水的冲洗过程中向外散发，需吸风罩及时吸走才能预防压洗工作场所环境的恶化。

污水处理系统在处理废水的同时，发生一系列反应，特别是纺丝废水池，纺丝水本身PH值偏低，加上管理或技术上的原因，纺丝车间的粘胶废丝及粘胶块进入酸水池，废丝和粘胶块长期在池中沉积，在酸性条件下反应生成硫化氢、二硫化碳等有毒有害气体，两种气体本身密度较大，难以向外散发，在大检修时，若处理不当，必然对清池人员产生危害。酸性气浮池的气浮作用使废水中的气体往外扩散，排风不畅，废气充满环境中，检测发现硫化氢、二硫化碳明显超标。

2、氯气

浆粕生产需经历漂洗过程，深白剂为次氯酸钠。粘胶纤维浆粕生产中，浆粕的漂白，是在碱性介质中进行，纤维原料本身含有无机杂质，在生产和贮运过程中，如设备、管路、水质以及纤维原料中夹带杂质、砂砾、尘土等，都是杂质的来源，必须用化学方法加以处理。以酸作处理剂，降低浆料灰分，也就是说在漆洗过程中，还有一加酸的过程，如果操作不当，加酸过早，则漆洗未完全时次抓酸与盐酸发生反应。

漂洗工段的污染物氛气的臭闽值较高，体积浓度为0.1~1×10的-6次方。一般属于低大气压污染源，它对周围环境的污染及对设备的腐蚀，仅限于有限区域。

3、氨气、联苯一联苯醚、二氧化硫

氨气污染主要发生在冷冻站，氨气作为制冷剂，在运转过程中可能因贮罐或法兰的泄漏而造成污染。

二氧化硫污染主要发生在纺丝车间凝固浴内，还有在二硫化碳原料车间的电炉内的副反应中也含二氧化硫，在出渣时二氧化硫连同二硫化碳一起向外泄漏。

联苯混合有较高毒性，在涤纶生产中，联苯作为热载体冲入箱体，箱体内电热棒加温到100-280℃，温度升高，压力增大，当压力超过1.5大气压时放气进水中，箱体几处法兰容易漏气。联苯在高温下使用，已大大超过了闪点，当接触火时，即能燃烧，甚至爆炸。对联苯混合物应采取预防为主，注意设备的防护，防止漏气，设置局部排气和全面通风装置。