合成纤维工业

合成纤维工业

合成纤维是以石油、天然气和煤作为原料，通过有机合成方法制得具有适宜分子量并具有可溶(或可熔)性的线型聚合物，经纺丝成形和后处理而制得的化学纤维。通常将这类具有成纤性能的聚合物称为成纤聚合物。与天然纤维和人造纤维相比，合成纤维的原料是由人工合成方法制得的，生产不受自然条件的限制。合成纤维除了具有化学纤维的一般优越性能，如强度高、质轻、易洗快干、弹性好、不怕霉蛀等外，不同品种的合成纤维各具有某些独特性能。合成纤维按原料和性能不同，分为多个品种。中国能够生产的有聚酰胺(即尼龙或锦纶)、聚酯(涤纶)、聚乙烯醇缩甲醛(维纶)、聚丙烯腈(腈纶)、聚丙烯(丙纶)等品种。

几千年来，人们传统的衣着和纺织物都是用棉、麻、丝、毛等天然纤维织成的。随着生活水平的提高和科学技术的进步，人们对纺织材料在性能和数量上的要求越来越多，因而发展合成纤维便成了满足人民衣饰需求的重要途径。

合成纤维的生产，可以不受自然条件的限制，因而得到迅速发展。它改变了传统纺织原料的结构，使纺织品向高档化、多样化方向发展。合成纤维具有优良的性能，应用范围日益扩大，在国防、交通运输、海洋捕捞、石油开采、机电、建筑以及医疗、太空等各个领域都已得到广泛应用。

1939年当世界上第一个合成纤维品种尼龙66开始在美国工业化生产时，中国正处于抗日战争时期，既无开拓合成纤维工业的需求，也无发展合成纤维工业的可能。抗日战争胜利后，大量的美国商品涌入中国市场，其中就有一些尼龙66的袜类制品。当时人们弄不清它是什么材料制成的，只因为外观薄而透明，故称其为“玻璃丝袜”，旧中国留下来的只是一批“洋袜”而已。

1949年新中国成立后，在恢复和发展国民经济的过程中，开始着手建立新兴的化学纤维工业。在执行发展国民经济的第一个五年计划期间，为了彻底解决6亿人口的穿衣问题，就提出纺织原料必须在发展和提高现有各种天然纤维单位面积产量的同时，大力发展化学纤维，实行天然纤维的生产与化学纤维的生产同时并举的方针。〔60〕(www.guayunfan.com)为了建立中国合成纤维工业，首先要大力培养和建立一支合成纤维的技术队伍。1954年至1956年，从棉纺印染、化学行业中抽调了一批技术人员参加化学纤维工业的建设；分期分批选派技术干部、研究生和大学生到苏联学习；结合技术、设备引进，派遣技术人员和工人到苏联和民主德国实习；组织建厂和生产人员在国内进行技术培训；在全国多所高等院校设立有机合成、高分子材料和化纤工艺学专业，并组建中等专科学校，有计划地培养化学纤维专业人员。通过采取以上措施，培养了一大批技术人员，形成了一支化学纤维专业技术队伍。与此同时，在一些重点研究院、所，如中国科学院化学研究所、沈阳化工研究院、纺织科学研究院等，开展以合成纤维为原料的有机合成、聚合纺丝以及纺丝设备等一系列的实验和工业性放大探索试验，为发展合成纤维工业奠定了一定的技术基础。

1．使用石油原料以前合成纤维的生产

20世纪50年代，中国的石油产量很低，石油化工技术处于萌芽时期。当时，发展合成纤维只能利用焦油苯酚、萘、电石和某些农副产品提炼出来的糠醛、蓖麻油等作原料。但焦油苯酚、萘是炼焦工业的副产品，产量小、供应不稳定，电石工业的发展受到电力供应不足的限制，农副产品利用也存在集中、储运和加工技术等许多条件的限制，因此，合成纤维生产一开始就受到原料的制约。当时，中国整个国民经济的技术水平也难以满足合成纤维工业对专业设备和仪表的需要，合成纤维工业也只能建设一些中、小型生产装置。

中国最早开始研制和生产的合成纤维产品是聚酰胺纤维。1958年，化工部第一设计院根据国内科研成果设计了一套年产1000吨以苯酚为原料的己内酰胺生产装置，并在锦西化工厂建成投产，这是中国第一套合纤单体工业化生产装置。已故化工部副部长侯德榜将中国的聚酰胺纤维命名为“锦纶”。1957年，用从民主德国成套引进年产380吨的锦纶6熔栅法纺丝装置，建成北京合成纤维实验厂；1957年11月，国内自己设计的一套锦纶6生产装置，在上海建成合成纤维实验厂(后改名为“上海第九化纤厂”)。这两套装置于1959年投产，虽然是实验性的，但标志着中国合成纤维工业又迈出了重要的一步。

继生产出锦纶之后，又在上海发展了以苯酐为原料的涤纶品种，在吉林发展了以电石乙炔为原料、采用二甲基甲酰胺(DMF)法纺丝的腈纶品种，在吉林四平、北京发展了以电石乙炔为原料的维纶品种。由于维纶生产技术较腈纶、涤纶简单，容易掌握，设备制造的难度较小，加上维纶的原料较有保证，其性能极似棉花，吸湿性好、成本低、价格便宜，因此在当时被认为是最适宜在国内发展的一个品种。1962年，在四平自行设计建设了一套规模为年产1000吨维纶的生产装置，但由于规模太小，其产品远远不能满足国内需求。1963年，中国引进日本的技术和设备，兴建了万吨级的北京维纶厂和有机化工厂，1965年9月试生产成功。1970年开始，又先后在贵州清镇、福建永安、安徽巢湖、甘肃兰州、广西宜山、云南沾益、湖南溆浦、江西乐平、山西洪洞等地组建了9个万吨级工厂，河北石家庄建成一座年产5000吨的生产装置，总共形成了年产维纶10.6万吨的生产能力。

2．生产以石油为原料的合成纤维

随着世界石油工业和石油化工技术的开发，特别是1949年世界上第一套石油铂重整工业装置的投产，苯类产品大量增加，成为发展合成纤维工业的主要原料。从60年代开始，国外合成纤维工业迅速发展，到1970年，全世界合成纤维产量达到470万吨。进入60年代，中国原油生产和石油炼制工业也有了较大发展，重整装置的芳烃产量不断增加，兰州化学工业公司和高桥化工厂以炼厂气为原料生产乙烯和丙烯的装置也建成投产，为合成纤维工业的发展开拓了新的原料来源。从此，石油化工产品作为合成纤维单体生产原料的新工艺逐步得到应用，并不断推广和改进，推动了中国合成纤维工业的发展。

(1)聚丙烯腈和腈纶

中国第一套以重油裂解副产丙烯为原料的丙烯腈和腈纶装置，是1965年同年产3.6万吨乙烯的砂子炉重油裂解装置一起引进的。丙烯腈装置从联邦德国引进，规模为1万吨；腈纶装置从英国引进，规模为8000吨，采用硫氰酸钠一步法工艺。这两套装置分别建在兰化公司石油化工厂和兰州化纤厂。在兰化公司石油化工厂的丙烯腈装置建设过程中，国内进行的丙烯氨氧化法制丙烯腈的工业化研究也取得成功，并在高桥化工厂建成年产2000吨的生产装置。国内自己设计的上海第二化纤厂的腈纶纺丝装置，也在1969年与兰州化纤厂同年建成投产。1970年又在大庆、淄博、茂名等地分别建成了规模大小不一的腈纶纺丝装置。年产4.7万吨腈纶短纤维装置是上海石油化工总厂年产5万吨丙烯腈装置的配套工程，它是在兰州化纤厂的基础上，经过一系列的试验与改进后建成的。这套装置的产品产量、质量、技术经济指标等较兰州化纤厂都有显著提高。

(2)己内酰胺和锦纶

1960年后，世界发达国家以环己烷代替苯酚作锦纶单体生产原料的新工艺逐渐得到推广，其中有环己烷氧化法、环己烷光亚硝化法制己内酰胺。1963年，中国对这两种方法进行了研究。70年代初，南京化工公司磷肥厂、锦西化工厂、岳阳石化总厂锦纶厂和太原化工厂等企业，分别兴建了年产2000吨和5000吨的己内酰胺生产装置，采用环己烷氧化法新工艺。岳阳石油化工总厂锦纶厂还配备了年产5000吨的聚合纺丝装置，成为国内最大的锦纶6生产基地。岳阳石化总厂锦纶厂的己内酰胺生产装置投产后，由于工艺技术不够完善，在生产中出现了一些问题。为了解决这些问题，从1975年起，燃料化学工业部多次组织各生产厂和科研单位对环己烷氧化法进行了生产技术攻关会战，历时3年，实现了64项技术改革。特别是岳阳石化总厂研究院研制成功的应用焦磷酸钠涂壁技术，解决了氧化工艺过程中的结渣问题，进一步完善了环己烷氧化工艺。在70年代，山西锦纶厂、上海第二十棉纺厂化纤车间、泰州合纤厂、清江合纤厂、上海第十一化纤厂等中、小型锦纶6纺丝企业也相继建成投产，使锦纶生产规模有了较大增长。

在发展锦纶生产的过程中，上海化工研究院和天原化工厂还开展了锦纶66盐的开发研究。1974年，辽阳石油化纤公司从法国引进一套年产4.6万吨以环己烷为原料的锦纶66盐装置和一条年产4000吨锦纶66纺丝线装置，从而加速了锦纶66盐的发展和生产技术的提高。为了与辽化锦纶66盐装置配套，国家在辽阳、营口建成了4000吨和8000吨规模的锦纶66长丝和变形丝生产装置，并从日本引进年产1.3万吨锦纶66帘子布成套设备，建成河南平顶山帘子布厂，促使轮胎帘子布生产由棉织品向合成纤维过渡。

(3)聚酯和涤纶

利用石油芳烃生产聚酯是中国20世纪60年代初研究的新课题。当时，上海合成纤维研究所引进了一台1吨规模的涤纶短纤维试验设备，开始涤纶生产工艺的研究。这一时期，中国的石油化学工业技术还比较落后，没有掌握混合二甲苯分离技术和设备的制造技术。因此，在北京召开的聚酯技术路线分析会上，提出了“吃粗粮”的办法，即大连合成纤维研究所倡议并研究的混合二甲苯不经分离直接氧化转位制对苯二甲酸的办法。70年代初期，中国人民解放军二三四八工程指挥部3103厂(后改名为“岳阳石油化工总厂涤纶厂”)和旅大氯酸钾厂用此技术分别建成了年产5000吨聚酯工业生产装置。当时正值“文化大革命”期间，由于受极左思潮的影响，在中试技术还没有完全过关的情况下就开始设计生产装置，加上部分设备采取代用材料，结果两套装置建成后都没有形成连续生产能力。到70年代中期，为了加快涤纶发展速度，中国从国外引进了大型聚酯装置。而国内建设的两套装置，无论是产品质量、生产成本还是消耗定额，都无法和引进装置相比，只好陆续停产。

涤纶因其服用性能比较好，穿着挺括，价格便宜，经久耐穿，深得人们的喜爱，是国内合成纤维中发展最快的品种。1971年，二三四八工程指挥部3103厂的5000吨规模的涤纶短纤维装置建成并投产，为国内自行设计大、中型涤纶纺丝装置积累了经验。接着，新建了辽化公司涤纶厂和天津、阿城、丹东等涤纶厂，大大提高了涤纶纺丝的生产技术和生产能力。与此同时，涤纶长丝生产装置也有所发展，如较早建成投产的国内自行设计的苏州振亚丝绸厂年产1000吨的化纤车间，以及广东新会、江苏南通等地引进的4套涤纶高速纺长丝装置和后加工装置。此外，国内还引进了3套千吨级直接制条的涤纶毛条装置，分别在北京涤纶厂、上海化纤五厂、南京合纤厂建成投产，为涤纶产品增添了新的花色品种。

(4)聚乙烯醇缩甲醛和维纶

1963年，中国从日本引进万吨级维纶成套生产设备，于1965年在北京建成投产。70年代初，全国除开始建设九套万吨级和一套千吨级以电石乙炔为原料的维纶装置外，又从法国和日本各引进一套以石油和天然气为原料的年产4.5万吨和3.3万吨的维纶单体装置，建于四川维尼纶厂和上海石油化工总厂。这些厂的产品除部分牵切纱外，绝大部分是短纤维。由于应用开发研究没有跟上去，再加上涤纶的大量生产，一时造成维纶的滞销和积压。用电石乙炔法生产的维纶耗电量大，很多地区供电不足，使维纶工厂不能满负荷运转，增大了维纶生产成本，有的厂甚至出现亏损现象。

(5)纤维级聚丙烯和丙纶

丙纶是以聚丙烯为原料直接抽丝而得，生产工艺较简单，价廉物美，成为合成纤维工业的后起之秀。1958年，意大利最早实现丙纶工业化生产。在中国，北京合成纤维研究所于1965年开始丙纶的研究，南京塑料厂进行了年产150吨短纤维和25吨长丝的中试，兰化公司从英国引进了5000吨聚丙烯和3386吨的丙纶纺丝装置。当时，由于丙纶的老化、染色和纺丝等技术问题都没有很好解决，兰化公司的丙纶装置生产一直不正常，到1971年才生产出少量产品。上海第三十一棉纺厂在1972年建成年产600吨丙纶装置后，将丙纶与棉混纺(比例各半)，丙纶不染色，只染棉纱，织成丙纶棉布，年生产500万米。因为丙纶棉布性能接近纯棉布，而价格又比较低廉，所以深受消费者的欢迎。继丙纶棉布问世之后，丙纶地毯、床罩、毛巾袜、蚊帐和编织袋等产品陆续上市，从而打开了丙纶的销路，推动了丙纶生产的发展。江苏丹阳、常熟，广东新会，浙江平湖、海宁、桐乡，河北山海关和北京等地都先后自筹资金建起了一批小丙纶厂。这些厂的规模大小不等，小则几百吨，大则几千吨。不少科研单位也开展了丙纶的研究，如岳阳石油化工总厂研究院除与有关单位合作研制了聚丙烯色母粒和降温母粒外，还同国内一些科研单位对丙纶纺丝工艺特性等开展了研究。

(6)小型合成纤维工业

20世纪60年代末70年代初，随着小型石油化工的涌现，出现了依靠地方力量发展小型合成纤维工业的热潮。化工部、纺织部以及全国各省市有关部门，根据国家总体目标，自筹资金，在全国各地建设了几百家小型企业，其中生产的合成纤维品种有涤纶、锦纶、腈纶、维纶等，化学纤维总生产能力达到60万吨水平。

小规模合成纤维企业之所以能够得到发展，一是由于合成纤维虽然价格较高，但能满足人们衣着水平提高的愿望，所以市场上一直保持供不应求的局面；二是因为厂子规模小，生产品种灵活，能适应市场产品更新换代的需要。所以，根据当时市场供不应求的形势，自力更生发展一些小型合成纤维企业的总方针是正确的，也起过一定的作用。大部分建设得比较好的小型化纤工厂为纺织行业提供了大量原料，促进了合成纤维工业的生产发展，并为合成纤维工业培养和锻炼了大量人才。

但是，在小化纤厂建设过程中，由于缺乏统一领导，盲目布点，原料不足，不讲科学，片面强调因陋就简，采用旧设备和代用材料，致使一部分小型合成纤维单体和纺丝企业建不起来，或者建起来后不能投产，在经济上造成了一定的损失，这是应当记取的教训。

3．大型装置的引进，促进石油化纤工业的发展

20世纪70年代初，国外合成纤维装置已向大型化发展。1972年经毛泽东主席、周恩来总理批准，国家计委决定由纺织部引进四套大型石油化学纤维装置，由化工部引进一套大型聚酯装置。从1973年开始，这五套大型石油化学纤维装置陆续从国外引进，分别建在上海石油化工总厂、辽阳石油化纤公司、北京燕山石化公司长征化工厂、四川维尼纶厂、天津石油化纤总厂等五大石油化纤、化工基地。这五大石油化纤、化工企业以及国内各配套纺丝装置的建成投产，缓和了国内化纤织物供不应求的局面。成套技术的引进，不仅提高了国内合成纤维原料生产的技术水平和自给能力，而且改变了合成纤维原料生产原有的技术落后、规模过小、产品质量差、原材料消耗高的状态。