1000噸年碳纖維項(xiàng)目建議書(shū)

10001000噸/年碳纖維工程建議書(shū)工程背景工程名稱碳纖維工程工程建設(shè)規(guī)模建設(shè)規(guī)模：1000噸/年工程建設(shè)地址黑龍江省七臺(tái)河興煤化工循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園區(qū)工程提出背景20111000萬(wàn)噸，可以產(chǎn)生總量為25億立方米的剩余煤氣、45萬(wàn)噸煤焦油、12萬(wàn)噸粗苯。假設(shè)從黑龍江省范圍考慮，按黑龍江省焦炭產(chǎn)量1500萬(wàn)噸計(jì)算37.5億立方米剩余煤氣、67.5萬(wàn)噸煤焦油、18萬(wàn)噸粗苯。已經(jīng)具備了向產(chǎn)品品“糧食”“只賣原糧”七臺(tái)河市煤化工產(chǎn)業(yè)下步進(jìn)展要連續(xù)以建立完善循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系為重點(diǎn)，依據(jù)“穩(wěn)煤、控焦、興化”的總體進(jìn)展思路，依托煤焦油、焦?fàn)t剩余煤氣、粗苯這三條線，整合資源、集中發(fā)、高效增值，不斷擴(kuò)大煤化工產(chǎn)業(yè)的整體規(guī)模，形成全市工業(yè)經(jīng)濟(jì)加快進(jìn)展的增長(zhǎng)極。興煤化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)位于七臺(tái)河市興區(qū)轄區(qū)內(nèi)，園區(qū)現(xiàn)有面積約4.7平方公里，一期增加2.9平方公里，到達(dá)7.65.513.18.721.8多備，水、電、路等根底設(shè)施建設(shè)根本到位。1000噸/年碳纖維工程是其中之一。產(chǎn)品性質(zhì)與用途概述產(chǎn)品的理化特性具紡織纖維的松軟可加工性。與傳統(tǒng)的玻璃纖維〔GF〕相比，楊氏模量是其3倍多；它與凱芙拉纖維〔KF-49〕相比，不僅楊氏模量是其2倍左右，而且在有機(jī)溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性出類拔萃。碳纖維微觀構(gòu)造類似人造石墨，是亂層石墨構(gòu)造。它的比重不到鋼的1/4，碳纖維單絲抗拉強(qiáng)度3500MPa以上，是鋼的7～9倍，抗拉彈性模量230～430GPa，亦高于鋼。因此CFRP的比強(qiáng)度即材料的強(qiáng)度與其密度之比可到達(dá)2000MPa/〔g/cm3〕以上，而A3鋼的比強(qiáng)度僅為59MPa/〔g/cm3〕左右，其比模量也比鋼高。材料的比強(qiáng)度愈高，則構(gòu)件自重愈小，比模量愈高，則構(gòu)件的剛度愈大?；幚碇苽涞囊活愄祭w維，按其性能的差異又分為通用級(jí)瀝青碳纖維和高性能瀝青碳纖維，稱為中間相瀝青基碳纖維。瀝青基碳纖維具有以下特性：比重輕，密度??；超高強(qiáng)度與模量；耐磨耐疲乏減振性能等物理機(jī)械性能優(yōu)異；耐酸、堿和鹽腐蝕，可形成多孔、外表活性吸附性強(qiáng)的活性碳纖維；熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱率高，不滑性，不沾潤(rùn)在熔融金屬中，可使其復(fù)合材料磨損率降低，生物相容性好，生理適應(yīng)性強(qiáng)。主要產(chǎn)品質(zhì)量及技術(shù)性能指標(biāo)如下表：項(xiàng)目絲徑 μm拉伸強(qiáng)度MPa張力模量GPa電阻率Ω·cm密度 g/ml含碳量wt%

指標(biāo)10~18400~60030~405~6.5×10-31.57951瀝青基碳纖維的主要性能指標(biāo)產(chǎn)品的用途在全球航空航天、工業(yè)、文體休閑用品等領(lǐng)域中碳纖維的市場(chǎng)份額逐年遞增。瀝青基碳纖維在超高導(dǎo)熱材料方面的應(yīng)用LSI〔大規(guī)模集成電路〕處理力量降低而導(dǎo)致電子部件損壞。因此，要求散熱效率高的電子部件顯得格外重要。900W/m·K，已被列入市場(chǎng)出售放熱熱效率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的耐熱性、松軟性和對(duì)凸凹狀的適應(yīng)性。這種導(dǎo)熱材料在IC〔集成電路〕和CPU〔電子計(jì)算機(jī)主機(jī)〕等的發(fā)熱體放出熱量的散熱部件中有廣泛的應(yīng)用。瀝青基碳纖維在航空航天中的應(yīng)用使用碳纖維復(fù)合材料到達(dá)輕量化、節(jié)能化，使乘客數(shù)與飛行距離增加。據(jù)報(bào)道，波音7777噸左右；A35062%，“外衣”不僅能有效抑制質(zhì)量與安全之間固有A3502.5L/人，幾乎可以與現(xiàn)在的小汽車媲美。力大，噪音小，而且由于其質(zhì)量較輕，所以動(dòng)力消耗少，可節(jié)約大量燃料。據(jù)報(bào)道，航天飛1kg500kg。瀝青基碳纖維在體育用品方面的應(yīng)用〔碳纖維復(fù)合材料的高爾夫球桿要比金屬桿輕近50%〕；還可用于自行車、賽艇、賽車、弓箭、滑雪板、撐桿和樂(lè)器外殼等。20097月，浙江一家企業(yè)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的一體式碳纖維競(jìng)賽型自行車，在歐洲市場(chǎng)賣出了11.6g/cm31/540%左右，在自行車業(yè)界有這樣的說(shuō)法：自11美元。瀝青基碳纖維在汽車構(gòu)件的應(yīng)用3500MPa以上的碳纖維，使用碳纖維材料可以使汽車的輕量化取得突破性進(jìn)展，并帶來(lái)節(jié)約能源的效益。據(jù)悉，福特和保時(shí)捷生產(chǎn)的GT型賽車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)罩已全部承受碳纖維材料；奔馳轎車內(nèi)裝飾通用轎車底盤和內(nèi)裝飾材料全部承受碳纖維行技術(shù)處理，使其輕量化的同時(shí)保持金屬材料的光澤。瀝青基碳纖維在風(fēng)力發(fā)電葉片中的應(yīng)用2010年碳纖維在風(fēng)機(jī)葉片中的應(yīng)用已成為繼航空航天后的其次大應(yīng)用。風(fēng)電應(yīng)用將推動(dòng)大絲束〔23K〕碳纖維產(chǎn)量的增長(zhǎng)。全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨筮€將促進(jìn)終端產(chǎn)品制造商的持續(xù)投資，歐洲和亞洲在這一領(lǐng)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于美國(guó)，全球風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量的增長(zhǎng)速度正在加快，高碳纖維含量的長(zhǎng)葉片制成的大容量風(fēng)機(jī)將成為主要趨勢(shì)。瀝青基碳纖維其他方面的應(yīng)用成成熟的系列配套技術(shù)。道、煙囪塔構(gòu)造等構(gòu)造體的加固補(bǔ)強(qiáng)，以及構(gòu)造中梁、板柱墻等構(gòu)件的加固補(bǔ)強(qiáng)重輕，強(qiáng)度高，耐久性好，抗腐蝕力量強(qiáng)，可耐酸、堿等化學(xué)品腐蝕，柔韌性佳，應(yīng)變力量強(qiáng)，是橋梁加固和建筑物抗震補(bǔ)強(qiáng)的抱負(fù)材料。國(guó)內(nèi)外碳纖維的生產(chǎn)狀況、市場(chǎng)簡(jiǎn)要分析碳纖維的國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)狀況世界工業(yè)化生產(chǎn)瀝青基炭纖維共三家。日本吳羽900t/年、日本大阪瓦斯500t/年和美國(guó)200t/2000t/年。據(jù)國(guó)外推測(cè)，每年需要3000～5000噸瀝青基炭纖就需要300200噸/年生產(chǎn)石油系炭纖維裝置轉(zhuǎn)讓給鞍山東亞炭纖維，產(chǎn)品全部售往國(guó)外。從原來(lái)的20～30t/年到目前每年300多噸銷往國(guó)外，可見(jiàn)市場(chǎng)需求量在不斷擴(kuò)大。704020世紀(jì)60年月，由中科院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)爭(zhēng)論所領(lǐng)先開(kāi)頭PAN基碳纖維的爭(zhēng)論，70年月初完成了連續(xù)化中試裝置。其后上海合成纖維爭(zhēng)論所、中科院山西煤化所、北京化工大學(xué)、山東工業(yè)大學(xué)等也開(kāi)頭爭(zhēng)論工作，并于80年月和年產(chǎn)幾十噸的中試裝置。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，國(guó)內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)進(jìn)展較快，安徽華皖碳纖維500t原絲、200tPAN-CF生產(chǎn)裝置，成功地填補(bǔ)我國(guó)碳纖維及原絲工5到1000t，同時(shí)配套年產(chǎn)2500t原絲，其中一局部碳纖維用于軍工領(lǐng)域，一局部通過(guò)制成下游產(chǎn)品預(yù)浸布后投放市場(chǎng)。從2000年開(kāi)頭，我國(guó)碳纖維向技術(shù)多元化進(jìn)展，放棄了原來(lái)的硝酸法原絲制造技術(shù)，承受以二甲基亞砜為溶劑的一步法濕法紡絲技術(shù)獲得成功。近年來(lái)，國(guó)家有關(guān)部委已將碳纖維技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程作為我國(guó)的一項(xiàng)戰(zhàn)略任務(wù)。隨后，2310t117100t、碳纖維1560t，其中在建企業(yè)為4家，合計(jì)生產(chǎn)力量為原絲年產(chǎn)量1100t470t。20082000t左右，而且主要是低性國(guó)外差距很大，其中高性能碳纖維技術(shù)更是被西方國(guó)家壟斷和封鎖。據(jù)杭城摩擦材料介紹，每年需要200噸瀝青基炭纖維用于摩擦材料，該廠剎車片產(chǎn)量占全國(guó)20～25%，推測(cè)全國(guó)剎車片年用瀝青基炭纖維800～1000噸。從冶金系統(tǒng)300～5002012年以后炭纖維用量將達(dá)1000～1500噸。因此開(kāi)發(fā)通用級(jí)瀝青炭纖維及復(fù)合材料就國(guó)內(nèi)市場(chǎng)而言，前景寬闊，對(duì)炭素行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和促進(jìn)進(jìn)展有著深遠(yuǎn)的意義。碳纖維市場(chǎng)簡(jiǎn)要分析盡管我國(guó)碳纖維生產(chǎn)進(jìn)展較為緩慢據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，20087000t，20108500t。主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋撼墒焓袌?chǎng)有航空航天及國(guó)防領(lǐng)域〔飛機(jī)、火箭、、衛(wèi)星、雷達(dá)等〕和體育休閑用品〔高爾夫球桿、漁具、網(wǎng)球拍、羽毛球拍、箭桿、自行車、賽艇等〕，興市場(chǎng)有增加塑料、壓力容器、建筑加固、風(fēng)力發(fā)電、摩擦材料、鉆井平臺(tái)等，待開(kāi)發(fā)市場(chǎng)有汽車、醫(yī)我國(guó)體育休閑用品及壓力容器等領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求也快速增長(zhǎng)80%～90%東北振興等戰(zhàn)略的不斷深入，碳纖維將會(huì)越來(lái)越多地被用于建筑工程和構(gòu)造制品中。同時(shí)，難得的機(jī)遇。10%，世界軍機(jī)的機(jī)翼自上世紀(jì)80年月后就早已復(fù)合材料化了，我國(guó)至今尚無(wú)批生產(chǎn)的復(fù)合材料機(jī)翼問(wèn)世；最研制的ARJ212%。20%，200919.2億美元，2013年將達(dá)2355.02%，由此可見(jiàn)，全球碳纖維的市場(chǎng)需求將和擴(kuò)大，需求量將會(huì)進(jìn)一步增加，市場(chǎng)將進(jìn)一步擴(kuò)大，進(jìn)展前景格外樂(lè)觀。工藝技術(shù)方案簡(jiǎn)介碳纖維制備工藝簡(jiǎn)介瀝青基碳纖維原料主要是石油瀝青和煤瀝青，而煤瀝青又有兩種：一種是從煤焦油中理、調(diào)質(zhì)改性〔得到各向同性瀝青或各向異性瀝青〕熔融紡絲、不熔化預(yù)氧化處理、惰性氣氛下高溫炭化或石墨化處理。由各向同性瀝青制得的碳纖維是低能級(jí)碳纖維即通用級(jí)〔GPCF〕，而由各向異性瀝青〔中間相瀝青〕制得的是高能級(jí)碳纖維〔HPCF〕。如何把各向同性的一般瀝青轉(zhuǎn)變成各處理，以調(diào)整其化學(xué)組成和構(gòu)造。瀝青原料的前處理中的一次QI，方法主要承受物理手段，如熱溶過(guò)濾，離心分別，靜置沉降分別，減壓蒸餾，法。通用級(jí)瀝青碳纖維的調(diào)制為提高瀝青的軟化點(diǎn)及可紡性，須對(duì)原料瀝青進(jìn)展熱處理，常用的方法包括：直接熱大阪煤氣公司開(kāi)發(fā)了空氣吹掃氧化熱縮聚法，即用空氣或含低濃度氧的氣體在100～400℃進(jìn)展熱處理，由于氧分子的交聯(lián)，瀝青縮聚成三維構(gòu)造的高分子，它們?yōu)楦飨蛲缘腝I，0.2～2%的PVC樹(shù)脂，氧氣攪拌加熱處理，可更大，軟化點(diǎn)相應(yīng)提高，由此制備的碳纖維與未加PVC的原料瀝青相比，強(qiáng)度有相當(dāng)幅度的提高。高性能瀝青碳纖維的調(diào)制對(duì)于一般瀝青而言，需要進(jìn)展進(jìn)一步的調(diào)制。針對(duì)不同原料的分子組成和構(gòu)造，合理個(gè)較為緩慢的中等速度縮聚成大尺寸的平面芳香分子到平行積存形成大尺寸的中間相球體加氫復(fù)原法、共碳化法和催化改質(zhì)法。瀝青的紡絲制備瀝青基碳纖維時(shí)，首先要將瀝青進(jìn)展熔融紡絲。熔融紡絲可用噴吹、離心或擠壓伸力的作用使瀝青的稠環(huán)芳烴片層大分子沿纖維軸向取向排列變性能及要求而定，通常紡絲溫度高于軟化點(diǎn)30～100℃，紡絲壓力最高達(dá)幾個(gè)兆帕，卷繞1000m/min。瀝青基纖維的不熔化、碳化和石墨化處理由于紡絲瀝青是熱塑性體，為了在碳化過(guò)程中保持其形態(tài)和擇優(yōu)取向。必需承受適宜的氧化處理方法使之不熔化。不熔化方法主要有氣相氧化法〔NO2、SO2等〕和液相氧化法〔硝酸、硫酸、高錳酸鉀、過(guò)氧化氫等〕。通常，不熔化瀝青纖維是在空氣之類的氧化性氣氛中于高溫下完成組成瀝青纖維的簡(jiǎn)單有機(jī)分子相互交聯(lián)，生成不熔不溶體。為提高纖維的力學(xué)性能，不熔化瀝青纖維應(yīng)在惰性氣氛中進(jìn)展碳化或石墨化。通常碳化是指17003000℃進(jìn)展熱處理。不熔化纖維在低碳化溫度時(shí)，其含氧官能團(tuán)以CO2和CO脫離，分子間產(chǎn)生進(jìn)一步縮聚。在600℃以上伴得到進(jìn)展。隨碳化溫度的上升，單絲的拉伸強(qiáng)度從500℃開(kāi)頭很快增加，而模量直至600℃幾乎不變，600℃以上才快速反響。隨溫度的升，中間相瀝青纖維的抗拉強(qiáng)度和模量快速提高。建議工藝流程主要工藝過(guò)程1煤系瀝青基碳纖維工藝流程示意圖煤瀝青經(jīng)溶劑沉降得到精制軟瀝青〔即預(yù)氧化經(jīng)傳送帶進(jìn)入碳化爐，對(duì)流通入氮?dú)?，進(jìn)展碳化，生產(chǎn)出合格的煤系瀝青基碳纖維。工程實(shí)施的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益簡(jiǎn)要分析工程實(shí)施的經(jīng)濟(jì)效益本工程建成后，年生產(chǎn)瀝青基碳纖維1000噸，目前市場(chǎng)瀝青基碳纖維售價(jià)156元/kg，15.6萬(wàn)元/15.67.6億〔2〕，年銷售2.45.6億元。122.1年〔不含建設(shè)期〕。1000噸/年瀝青碳纖維工程主要生產(chǎn)本錢估算如下：序號(hào)工程名稱單位年耗單價(jià)〔元〕本錢〔萬(wàn)元〕1原材料145001.1煤瀝青噸10000250025001.2溶劑噸400030000120002燃料及動(dòng)力500003人員工資人150300004504治理費(fèi)10005設(shè)備折舊100006年總本錢759502生產(chǎn)本錢估算表工程實(shí)施的社會(huì)效益從目前狀況看，該工程的社會(huì)效益，主要表達(dá)在如下方面：1、本工程符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，有利于優(yōu)化地區(qū)