工业级纺丝类二醋酸纤维素的生产,其核心目标是生产用于纺丝的二醋酸纤维素片或颗粒,最终产品是香烟过滤嘴丝束或纺织用醋酸纤维。
这个工艺流程与眼镜板材级有显著不同,它更侧重于生产适合溶解和干法纺丝的、具有特定流变性能和化学纯度的原材料。其工艺流程可以概括为:“浆粕准备 → 酯化与水解 → 沉淀与精制 → 干燥与造粒”。

二醋片工艺核心目标
高溶解性: 必须在丙酮(干法纺丝的主要溶剂)中具有良好的、均一的溶解性,形成粘度稳定、可过滤的纺丝液。
可纺性: 溶液必须具有良好的成丝性能,能在纺丝过程中稳定地拉伸、固化。
特定性能: 对于烟用丝束,有严格的醋酸值(结合醋酸含量,约54.5%~55.5%)、粘度和过滤性能(如压降)要求。
成本与规模: 追求大规模、连续化生产,以降低单位成本。
二醋片详细生产工艺流程
第一阶段:原料准备与预处理
原料: 使用高α-纤维素含量的精制木浆粕(溶解浆),要求杂质少、聚合度均一。这是保证后续反应均匀和产品质量稳定的基础。
粉碎与活化:
将浆粕板粉碎成小块或絮状。
在活化机中,用冰醋酸在常温或略高温度下对其进行浸泡和搅拌,使纤维素纤维充分溶胀,破坏其结晶区,提高可及度。活化是提高酯化反应均匀性和效率的关键步骤。
第二阶段:乙酰化反应(酯化)
这是连续化生产的核心环节。
配料与混合: 将活化后的纤维素(含有过量冰醋酸)与醋酸酐、冰醋酸以及催化剂(通常是浓硫酸或高氯酸)按精确比例连续送入预冷混合器。
反应:
混合后的物料进入乙酰化反应器(通常为带有强力搅拌和夹套冷却的捏合机或卧式反应器)。
在严格控制的低温(通常低于30℃) 下进行反应。这是一个强放热反应,必须高效移走热量以防止局部过热和副反应。
反应终点以纤维素完全溶解、形成均一粘稠的三醋酸纤维素-醋酸溶液为标志。
第三阶段:部分水解(熟成)
目的: 将上述得到的三醋酸纤维素,通过控制性水解,脱去部分乙酰基,使其成为丙酮可溶的二醋酸纤维素。水解程度决定了最终产品的醋酸值和溶解性。
过程:
向反应完成的粘液中加入计算好量的稀醋酸水溶液(有时会加少量硫酸促进水解)。
在升温(如40-60℃)和精确计时的条件下进行水解。温度和时间的微小变化都会显著影响最终产品的聚合度和乙酰基分布。
通过在线粘度监测或取样分析,精确控制水解终点,使醋酸值达到目标范围(如55.0%±0.2%)。
第四阶段:沉淀、洗涤与精制
这是纯化产品、去除杂质和催化剂的关键。
沉淀: 将水解合格的粘液,缓慢加入大量稀释水(通常是去离子水或软水)中,二醋酸纤维素以白色絮状物形式沉淀出来,形成浆料。
洗涤与稳定:
将浆料通过多级逆流洗涤系统(如带式过滤机、真空转鼓过滤机)。
用大量热水反复洗涤,彻底去除残留的醋酸、硫酸及硫酸酯等杂质。洗涤不彻底会导致产品热稳定性差、色泽发黄。
在洗涤后期,通常会加入醋酸钠或醋酸镁等稳定剂溶液,中和残留的酸,并置换掉与纤维素分子结合的硫酸酯基团,显著提高产品的热稳定性和白度。
脱水: 洗涤后的湿料通过离心机或压榨机,脱除大部分水分,得到含水量约50%-60%的湿料饼。
第五阶段:干燥、成型与包装(制成“片”)
干燥: 湿料饼被破碎后,送入气流干燥管或流化床干燥器中,用热空气快速干燥,得到干燥的蓬松粉末或细小絮状物。
造粒/制片:
为了便于运输、储存和后续在纺丝厂的溶解投料,需要将蓬松的粉末制成高密度的规则形状。
主要方法: 将干燥后的粉末送入对辊压片机,在高压下压成连续、致密的薄片,再经破碎、筛分得到大小均匀的片状颗粒(Flake)。有时也采用挤出造粒。
均化与包装:
将不同批次的颗粒进行大规模混合(均化),以确保最终产品性能的均一性。
检测产品的醋酸值、粘度、水分、溶解性等关键指标。
合格产品用防潮包装袋封装,送至纺丝车间或出厂。
纺丝端后续流程简述
纺丝厂得到这种二醋酸纤维素片后,会进行:
溶解: 将片与丙酮在溶解釜中混合,配制成浓度约20%-30%的纺丝原液。
过滤与脱泡: 去除原液中的不溶颗粒和气泡。
干法纺丝: 原液通过纺丝泵计量,从喷丝板细孔中挤出,进入纺丝甬道。甬道内充满热空气(或氮气),丙酮迅速挥发,醋酸纤维素固化形成连续的长丝束。
卷绕与后处理: 丝束经上油、卷绕,最后打包。对于烟用丝束,还需进行开松、卷曲等处理,以提供合适的硬度、弹性和过滤性能。