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Lyocell纤维替代黏胶纤维的挑战

【摘要】:Lyocell纤维的成功开发为这一目标带来了希望。笔者认为黏胶纤维还会在今后很长一段时间内持续发展,因此,Lyocell纤维替代黏胶纤维不可能在短期内实现,这也决定了Lyocell纤维的产能不宜发展得过快。由此,用Lyocell纤维替代黏胶纤维并不像人们想象的那么简单,另一方面则说明黏胶纤维的污染只要投入足够的研发力量和资金,是能够达到相关环保要求而继续生存的。

黏胶纤维生产有悠久的历史,而特殊生产工艺对环境的污染始终困扰着黏胶的发展,长期以来人们一直在寻找一种清洁化生产工艺,以便使用与黏胶纤维同类原料,通过无污染的生产工艺,生产出与黏胶纤维相类似的产品,完成产品的更新换代,最终实现再生纤维素纤维的可持续发展。Lyocell纤维的成功开发为这一目标带来了希望。新品种面临的最大挑战便是市场,市场是发展的基础,我国是黏胶纤维的生产大国,2019年黏胶纤维的产量近400万吨,如果近期内Lyocell纤维能够替代一半黏胶纤维的产能,Lyocell纤维的需求量就能够达到200万吨,我国新上的Lyocell纤维项目都将其作为立项的重要依据。然而,要用一种新的纤维品种替代一个成熟的纤维品种除了清洁化生产工艺外,还受到诸多其他因素的影响,尤其是产品的性价比。笔者认为黏胶纤维还会在今后很长一段时间内持续发展,因此,Lyocell纤维替代黏胶纤维不可能在短期内实现,这也决定了Lyocell纤维的产能不宜发展得过快。

黏胶纤维产业依靠技术进步,其致命的环境污染问题正在不断得到改善,并已取得了十分显著的效果,其综合能耗也正在逐年降低,表8-1是由化纤协会提供的黏胶企业近几个五年计划期间废气去除率、废水排放和综合能耗的情况[1-3]

表8-1 我国黏胶纤维的废气去除率、废水排放和综合能耗

黏胶纤维生产中产生污染的废气主要是二硫化碳和硫化氢,2005年吨纤维排放的二硫化碳和硫化氢分别是102kg/吨产品和43.8kg/吨产品。而今,吨纤维的二硫化碳和硫化氢的排放量已经下降到26kg/吨产品和8kg/吨产品,下降的速度非常可观。

黏胶企业通过加大科研投入,优胜劣汰,改造老旧设备和工艺,使治理污染和节能减排取得了可喜的成绩,也正是因为黏胶企业的努力,使一些成功的企业生存了下来,而且还得到了长足的发展。尽管我们对环境治理的要求力度越来越大,在线检测等方法已经在很多地方实施,即便在这样的日趋严格要求的条件下,我国黏胶纤维近年来仍然有较大的发展,我国近十年黏胶短纤维的产量如图8-2所示。

图8-2 我国近十年黏胶短纤维的产量

黏胶短纤是黏胶纤维的主要品种,约占黏胶纤维总量的95%,随着我国这几年严格限制新上长丝项目,这一比例还会进一步提高。由表8-1可见,近五年黏胶短纤维的年平均增长率竟高达6%,据媒体报道,这一趋势在今后几年内还会持续,中泰化学加快公司在新疆区域90万吨黏胶纤维的布局,规划到2023年总产量将达到120万吨;新加坡金光集团宣布在我国建设300万吨黏胶项目;赛得利计划在九江再扩建100万吨黏胶项目;晨鸣纸业计划扩建50万吨黏胶项目等。这些产能将在最近几年内释放。我们不排除其中有些不理性的投资,但它从另一个侧面反映了黏胶纤维不会在短期内消亡的事实。

产能不断攀升的背后也是技术的创新。单线能力的增加是最为明显的技术成果,它直接带来了单位产量投资成本和运行成本的下降。我国黏胶纤维生产的初期,从国外引进的生产线,最大单线生产能力只有2万吨/年,而后我国自行研制的黏胶设备不断翻新,2007年山东海龙“年产4.5万吨黏胶短纤维工程系统集成化研究”项目获国家科技进步一等奖。2018年这一纪录被唐山三友集团打破,使单线产能一举提高到10万吨/年,目前最大的黏胶单线年产能已经达到12.5万吨。三友集团建成的生产线不仅大幅度提高了单线产能,还适用于生产超细旦纤维、阻燃纤维、着色纤维、竹浆纤维等功能性、差别化产品。据称该项目创造了装备水平、单线能力、综合能耗、环保水平、单位成本、自动化程度等六项世界第一。应用16效闪蒸等新技术每年可节约汽20万吨、节约电750万千瓦时,综合能耗大幅降低。此外,配套建设的污水生化、废气吸附装置使“三废”处理能力大幅度提升,其结果是使效益提高1.6倍。黏胶企业的发展还得益于规模化生产,尽管与国外相比,企业的平均规模仍然偏小,但像赛得利、唐山三友集团、中泰化学等大企业正在形成,一些技术落后的中小企业在规模化的过程中不断被淘汰,使行业进入了良性循环。大型企业还凭借着技术和资金的优势,加强科研投入,不断推出新技术,研究开发的技术一方面解决黏胶纤维制造过程中对环境的污染,另一方面则是开发产销对路的黏胶纤维新品种,目前黏胶纤维的差别化纤维的品种已达100多种,其中有诸多的高档次的差别化纤维,如黑色莫代尔、石墨烯莫代尔、增白纤维、负离子纤维、竹炭纤维、相变纤维等。与此同时,企业高度重视产业链的建设,利用成熟的市场营销渠道,产业链不断向前后延伸,市场信息得到了快速反馈,使这些企业具有更大的抗风险能力。

奥地利兰精公司是世界著名的纤维素纤维生产企业,也曾经是世界上唯一的Lyo-cell纤维的生产企业,这一纪录被保持了多年。同时,它也是世界上大型的黏胶纤维生产企业之一,2019年兰精公司的黏胶纤维产量为78.5万吨,占世界总产量的15%。值得注意的是,兰精公司在奥地利的黏胶生产厂一直在正常运行,2009年奥地利兰精地区的黏胶产量为25.5万吨,浆粕产量为25万吨,十年后,黏胶纤维和浆粕的产量不仅没有降低,反而略有上升,2019年奥地利兰精地区的黏胶产量为28.4万吨,浆粕的产量为32万吨。这里有两点值得我们思考,首先,兰精公司拥有世界上最先进的Lyocell纤维制造技术,这些年Lyocell纤维产量不断增加,但始终没有关闭其在奥地利的黏胶生产线;其次,奥地利对于环境要求非常严格,兰精公司能够生存下来了,而且还能不断发展。由此,用Lyocell纤维替代黏胶纤维并不像人们想象的那么简单,另一方面则说明黏胶纤维的污染只要投入足够的研发力量和资金,是能够达到相关环保要求而继续生存的。

从国家政策的层面上,我国对于黏胶企业的生存和发展仍然留有一定余地,首先认定黏胶纤维生产过程有污染,因此,黏胶纤维企业必须不断提高治理污染的能力,治理污染的要求会随着对环境保护要求的不断提高而提高,但这些要求一定是基于当前的发展水平。工业和信息化部《黏胶纤维行业规范条件(2017版)》和《黏胶纤维行业规范条件公告管理暂行办法》两文件从“生产企业布局”“工艺和装备要求”“资源消耗指标”“环境保护”等方面做出了相关规定,并自2017年9月1日起实施。文件指出,严禁新建黏胶长丝项目;严格控制新建黏胶短纤维项目,新建项目必须具备通过自主开发替代传统棉浆、木浆等新型原料,并实现浆粕、纤维一体化,或拥有与新建生产能力相配套的原料基地等条件;鼓励和支持现有黏胶纤维企业通过技术改造淘汰落后产能,优势企业并购重组;各省、自治区、直辖市有关部门要根据当地环境、资源、能源和市场需求情况,科学合理规划本地区黏胶纤维行业的发展;新建和改扩建黏胶纤维项目要符合国家产业规划和产业政策,符合本地区生态环境和土地利用总体规划要求。从这些规范中可以看出,黏胶纤维的发展在不同的地区将会有不同的要求,其核心是要通过科技改造,淘汰落后产能。就污染而言要根据当地的情况,不能超过规定的容量。因此,黏胶纤维在沿海发达地区继续布局的可能性会越来越小,而环境容量较大的内陆及西部地区仍有较大的发展空间。我们甚至可以从全球的角度看黏胶纤维的发展,今后若干年存在向发展中国家转移黏胶产能的可能性。因此,从世界范围看,黏胶纤维的产量在今后若干年不仅不会减少,而且还会以一定的速度增长。

随着我国自行开发Lyocell纤维技术的成功及引进项目的陆续投产,规模化生产Lyocell纤维的技术壁垒已被打破,更是由于对Lyocell纤维绿色制备工艺和纤维优异性能的广泛宣传,使Lyocell纤维成了当今纺织业的投资热点。据不完全统计,全国已形成的项目年生产能力近10万吨,在建项目合计产能约28万吨,规划中的近期建设项目更是高达126万吨,然而,以这样的速度发展是否合理,非常值得我们认真思考!

原料可再生,加工过程清洁化,纤维弃后可生物降解且具有卓越的物理性能,每项都与当今世界发展潮流相符。考虑到50年后石油即将耗尽,化纤产品不得不依靠可再生的原料。污染导致的气候变暖,正威胁着人们的生存空间,清洁化生产工艺至关重要。因此,从长远看,Lyocell纤维无疑是一个具有广阔发展前景的品种。然而,一个纤维品种的发展除了它的远景和社会效益,发展必须符合市场规律,过激、过快的发展不可避免地会引发恶性竞争。在诸多新上项目中,对Lyocell纤维发展判断中,都会将替代黏胶纤维作为一个重要的依据,因为黏胶纤维生产过程污染大终将被淘汰。目前世界黏胶纤维的产量已经达到700万吨,只要替代一半的黏胶纤维产能,Lyocell纤维的需求量就达到350万吨。这听起来似乎很有道理,但没有考虑到两个重大问题,首先,黏胶纤维在什么条件下才会被替代?其次,替代会在多长时间内发生?新上项目将很快就会投入生产,投产后如果Lyocell纤维在价格和性能方面尚不具备替代黏胶纤维的优势,那么替代黏胶纤维的假设就成了一句空话,企业一定会步入发展的困境。

Lyocell纤维替代黏胶纤维的核心问题是性价比。与黏胶纤维相比,Lyocell纤维突出的优势是生产过程无污染及卓越的物理性能。但生产过程清洁化等优势并不会直接体现在产品的使用价值上,清洁化生产带来的巨大的社会效益可以作为产品宣传推广的一个亮点,但对于大多数顾客而言,人们更关心的是其使用价值,因此,清洁化生产工艺与Lyocell纤维的高强度,尤其是高湿强度就很难在产品价格上体现出来。再者,黏胶纤维在纺纱、织布等方面已经有了非常完善的生产设备和工艺,使黏胶纤维能够在绝大多数场合得到很好的应用,其织物同样具有Lyocell纤维相似的吸湿性、柔软性及穿着舒适性,而价格比Lyocell纤维低得多。Lyocell纤维强度高对提高纺丝、织布速度有利,但它在整个流程中对整体价格的影响有限。高强度的纤维能够制备更轻薄的服装,使用更耐久,就当今流行的衣着观看,时尚是关键,一件衣服由于强度高而多穿几年未必是一件好事,对于绝大多数使用场合,并不需要纤维有这么高的强度。换言之,在服用领域,Lyocell纤维的高强度并没有被充分利用。此外,Lyocell纤维还存在品种单一和易原纤化的短板。

综上所述,Lyocell纤维随着产量的不断增加,设备制造成本会有较大幅度的下降,工艺的进一步优化,单线产能的增加以及新的品种开发都会有效降低生产成本和增加产品的附加值,所有这些因素都会促使Lyocell纤维的快速发展,但这些工作都非立刻能够实现的,它的发展需要有一个漫长的过程。Lyocell和黏胶纤维一快一慢的发展态势至少还会持续十年甚至二十年,Lyocell纤维和黏胶纤维将会在更长的时间内并行存在。因此,Lyocell纤维的发展不能寄希望于黏胶纤维的消失,发展Lyocell纤维还要依靠其自身的技术进步,根本出路在于提高纤维的性价比和开发新的应用领域。