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用于过滤制品的芳砜纶系列产品开发与应用研究

上海特安纶纤维有限公司

芳砜纶产品

滤袋

上海特安纶纤维有限公司是上海纺织(集团)有限公司的全资企业,是一家以生产和销售耐高温纤维为主营业务的高科技企业。公司主要产品芳砜纶纤维(PSA)拥有独自自主知识产权的有机耐高温纤维。其耐热性、阻燃性、染色性、稳定性均超过了国外的芳纶产品,先后获得了国家科技进步三等奖、纺织部科技进步二等奖和上海市科技进步一等奖。

近年来,上海纺织控股(集团)公司加大投资,用于项目研发、实验室投入、关键设备投入以及市场推广。突破了芳砜纶纤维从小批量生产向大规模生产的关键工艺瓶颈。《芳砜纶产业化关键技术研究》荣获2007年度中国纺织工业协会科技进步一等奖。目前年生产能力达到1000吨,年产2000吨的芳砜纶耐高温纤维产业化项目已经启动,并列入国家“十一五”化纤高技术纤维发展重点项目。

在芳砜纶耐高温纤维产业化大规模生产后,开发与扩展应用市场成为迫切解决的瓶颈问题。目前我国城市建设与工业建设飞速发展,化石能源消耗带来了大气环境污染的控制问题,尤其是工业炉窑排放的烟气,成为亟待解决的问题。近年来,国家环保部把袋式除尘技术列为优先发展技术,为高温过滤材料的应用创造了无限的市场。

目前应用的高温滤料主要采用耐高温纤维经过非织造工艺生产,加工成的过滤布袋是袋式除尘器的定期更换的消耗性配件,由于市场巨大,国外公司也纷纷登录。目前使用的耐高温高分子纤维有:聚四氟乙烯纤维(PTFE)、聚酰亚胺纤维(P84)、聚苯硫醚纤维(PPS)、芳纶纤维(PMIA)等,大多主要依赖进口。针对国内市场需求,国内也加大了过滤材料用耐高温纤维的研发力度,芳砜纶纤维正好填补了目前滤料国产化的耐高温高分子纤维空白,尤其是具有其它耐高温高分子纤维难以做到的耐热性(250-300℃)和热稳定性。

东华大学课题项目组针对上海特安纶纤维有限公司芳砜纶耐高温纤维用于制作袋式除尘器滤料进行了先期准备工作,对纤维加工滤料的适用条件、酸碱性与温度对滤料理化指标的影响进行了初步工作,针对适用工业炉窑类型对上海特安纶纤维有限公司提供的滤料样品进行了初步检测,并提出建议,根据滤料要求进行优化纤维生产和纤维改形或改性工作,经过双方的产学研合作,进一步提高芳砜纶过滤制品质量和扩大品种,加快推向市场和扩大使用规模,为国家节能减排、环境保护做贡献。

  • (一)该项目的主要研究内容

(1)PSA纤维的性能

1.产品结构上的特点:

对芳砜纶纤维(PSA)进行袋式除尘滤料必需的物理机械性能、耐热性能、耐酸耐碱性能等性能检测的试验分析,对纤维状况给出评价和改进建议。

(2)PSA纤维滤料的适用性能

在高温烟气破坏条件下的理化性能试验,提出适用性参数;纤维滤料在不同织物织造过程中纤维性能变化状况试验分析,进行滤料纤维配比与结构优化;对纤维滤料进行强化耐温耐腐蚀的后整理技术试验分析,进一步提高纤维滤料性能和适用范围;检测滤料的过滤性能指标。

(3)滤料成袋与配件配套技术

缝合线、基布、纤维膜的性能;有无基布滤袋强度特性;过滤风速-阻力-效率;过滤面积-脉冲阀;清灰气流特性-使用寿命;滤料配套技术(袋笼、喷吹管、气包等)。

(4)滤料及其复合滤料的工业性应用

典型工业炉窑烟气净化中的适用性分析,提出适用条件; 工业性试验(工业应用系统单元挂袋等);典型工业炉窑应用示范工程方案。

(5)制订芳砜纶滤料的相关标准。

  • (二)项目达到的主要技术指标:

(1)PSA/PTFE复合纤维:强度大于3g/d,98%硫酸或10%氢氧化钠条件下强度保持率在90%以上;异型截面纤维:强度大于2.5g/d;PSA超细纤维:细度在1.2dtex以下,强度大于2.5g/d。

(2)重点用于钢铁高炉、烧结机、沥青设备、有色金属、有色金属熔化炉等排放高温烟气净化的芳砜纶耐高温过滤材料:滤料阻力≤1000Pa,除尘效率达到99.95%以上,使用寿命满足要求,具有价格优势。

  • (三)解决的关键问题:

(1)开发适用耐高温纤维滤料使用的PSA纤维、超细纤维系列;

(2)PSA滤料及复合滤料的适用工业炉窑应用试验及配套技术;

(3)PSA滤料在不同工程工况(高温;酸性腐蚀;高湿;含尘气流冲刷;高频次清灰)的试验模拟;

(4)形成芳砜纶滤料的相关标准。

  • (四)该项目的创新点:

(1)系统研究PSA纤维用于工业炉窑烟气除尘的适用性及其技术参数;

(2)形成PSA纤维滤料的产品体系;

(3)建立PSA纤维滤料的产品体系配套的技术标准。

该项目通过企业与高校的完美结合,充分利用双方的优势,利用高校具有“软缠硬磨”的特点,把后续产品的研发和产品的性能改进放在高校进行,有效避免产品技术的盲目发展。企业请高校专家到企业进行技术交流,使企业的技术人员了解专业技术发展趋势,明确企业今后的发展方向。企业开放工厂给高校,让研究生接触一线,实现知识与技能结合,研究与实际需求结合,培养高质量的专业创新性技术人才。企业专家到高校进行技术交流,使高校学生了解行业发展,明确企业需要、课题研究方向。更重要的是让学生知道企业需要何种类型的人才。

  • 本项目已取得的相关的成果和经验:

(1)与上海博格工业布有限公司合作完成联盟计划项目“聚四氟乙烯短纤维系列产品国产化”,项目成果在燃煤电厂锅炉除尘、冶金炉窑、建材水泥炉窑得到应用,取得显著经济效益。

(2)承担了国电环保研究院“大型燃煤电厂锅炉袋式除尘器关键技术研究”项目课题,自2003年开始分别协助该领域知名专业公司进行多项工业炉窑烟气除尘袋式除尘技术改造。在袋式除尘器技术领域集聚了较丰富的经验和技术。

(3)与国内外生产滤料与纤维的企业建立有良好关系,对各类高温滤料具有较深认识和实践经验,承担国内多项大型工程的滤料招标审查工作。

(4)在除尘技术(含除尘滤料)培养毕业了3名博士、10余名硕士研究生。现有10名研究继续进行除尘技术研究,尤其是各类高温过滤材料技术研究。

该项目取得的科研成果为企业带来了良好的经济效益以及市场应用前景,加强了研发单位与企业共同开发产品的合作关系,并促进了研发单位科研成果的快速转化,并使开发出来的产品具有更适合市场需求的技术水平。通过该产学研项目,使高校培养的研究生具有较强的从事具体产品开发和从事具体工程设计管理的技能,为开拓学生的就业领域和能力提供了很好的实践机会。今后企业会结合市场以及产品的发展的需求,多多加强与研发单位的技术合作。也希望能通过市内相关部门加强与企业的合作,进一步促进芳砜纶产品的开发和应用,并加大其的市场推广力度。