新建年产12.5万吨PAN基碳纤维原丝建设项目可行性研究报告43196

1、*技术有限公司125万t/apan基碳纤维原丝新建项目可行性研究报告xxxxxx建筑工程设计研究院二零一零年元月目 录一、总论11.1 项目概况11.2 项目承办单位概况11.2.1 公司基本概况11.2.2 碳纤维原丝项目实施状况21.3 项目提出的背景及投资的必要性41.4 建设规模与目标61.5 主要建设条件61.5.1 公司项目实施的硬件条件61.5.2 实施碳纤维原丝产业化项目有独特的优势71.6 主要技术经济指标91.7 结论性意见10二、市场预测122.1 国内外市场供应现状122.2市场需求分析预测122.2.1 碳纤维的物理性能122.2.2碳纤维用途132.2.3 市场前景

2、分析预测152.3 市场竞争力分析19三、建设规模与产品方案203.1 建设方案203.2 建设规模203.3 产品方案203.4 产品主要技术指标20四、工艺技术路线及设备选型224.1 技术特点224.2 工艺流程概述234.3 主要工艺设备选型25五、厂址概况275.1 建设地点与地理位置275.2 地形地貌、地震情况275.3 气候条件27六、工程技术方案286.1 土建工程286.1.1 工程内容286.1.2 主要建、构物286.2 供电工程296.3 给水排水296.4 供热306.5 空压站306.6 制冷306.7 空调及通风306.8 污水处理站31七、主要原材料、辅料供应

3、327.1 主要原辅材料需求量327.2 公用工程规格及消耗327.3 主要原料运输及贮存32八、环境影响评价348.1 场址环境条件348.1.1 社会环境348.1.2 生态环境358.2 项目建设和生产对环境的影响358.2.1 项目建设对环境的影响358.2.2 项目生产过程产生的污染物对环境的影响368.3 环境保护措施方案378.3.1 设计依据378.3.2 环境保护措施378.4 绿化39九、劳动安全卫生与消防409.1劳动安全卫生409.1.1 生产过程中出现的有毒有害物409.1.2 采取的防范措施409.2 消防419.2.1 建筑防火419.2.2 消防设施41十、节能

4、4210.1 概述4210.2 节能措施42十一、管理体制、劳动定员及人员培训4411.1 管理体制4411.1.1 项目法人组建方案4411.1.2 管理机构体系图4411.2 工作制度及定员4511.2.1 工作制度4511.2.2 劳动定员4511.3 员工来源及培训4611.3.1 员工来源4611.3.2 员工培训4711.3.3 安全机构和教育47十二、项目实施计划4812.1项目实施内容4812.2 项目实施计划48十三、投资估算4913.1 项目投资估算编制依据4913.2 项目投资估算及编制说明492、总投资估算4913.3 融资方案5013.4 资金使用计划50十四、财务评

5、价5114.1 评价依据5114.2 基础数据5114.3 财务评价52十五经济社会效益分析56十六、项目风险分析57附表1、表b1 建设投资估算表582、表b4 流动资金估算表593、表b5 项目总投资使用计划与资金筹措表604、表b6 营业收入、税金及附加和增值税估算表615、表b6-附1 营业收入、营业税金及附加和增值税估算表626、表b6-附2 营业收入、营业税金及附加和增值税估算表637、表b7 总成本费用估算表648、表b7-基1 外购原材料费估算表659、表b7-基1-附1 外购原材料费估算表6610、表b7-基1-附2 外购原材料费估算表6711、表b7-基2 外购燃料和动力费

6、估算表6812、表b7-基2-附表 燃料动力消耗附表6913、表b7-基3 固定资产折旧费估算表7014、表b7-基4 无形资产和其他资产摊销估算表7115、表b7-基5 工资及福利费估算表7216、表b9 项目投资现金流量表7317、表b11 借款偿还表7418、表b12 利润及利润分配表7519、表22 敏感性分析表76一、总论1.1 项目概况1项目名称：年产12.5万吨pan基碳纤维原丝建设项目2项目内容：现有的碳纤维原丝生产关键技术，产品水平已达到或接近日本东丽t300碳纤维，完全能满足民用产品的要求，小丝束碳纤维正与军工产品接轨，并在国家某型号地面试车成功，已具备规模化发展条件。实施

7、该项目就是要在现产业技术基础上系统改进全面提升品质，全面达到日本东丽t300碳纤维产品水平，并扩大产能，达到12.5万吨/年产量。3承办单位：*技术有限公司4法人代表： 5项目性质：新建6项目建设地址：*省市临邑县碳纤维产业园区1.2 项目承办单位概况1.2.1 公司基本概况*技术有限公司是2010年1月正式注册成立的民营高科技股份制企业，主要从事特种纤维的研究、开发、生产和经营，目前的主攻方向是碳纤维原丝工程化、产业化。项目位于*省市临邑县碳纤维产业园区，公司拟建设试验车间、科研楼、办公楼及配套的公用工程等。 1.2.2 碳纤维原丝项目实施状况1、自主创新，半年实现碳纤维原丝工程化公司200

8、9年12月决策上马碳纤维原丝生产线，在系统调研、分析核心技术和关键设备、制定总体规划的过程基础上，采取了并行工程，边组织技术人员在小试线进行试验，边组织生产线建设。重点总结分析原化纤厂几十年的腈纶生产和近十多年的碳纤维原丝研发情况。应用现代化工技术、纺机技术、控制技术，深入研究了聚合、纺丝、回收等主要工序的工艺和关键技术，形成了具有自主知识产权的的碳纤维原丝生产工程和工艺方案，只用了半年时间就完成了工程化12.5万吨生产线的设计。2、pan基碳纤维主要指标达到或接近日本东丽t300碳纤维附：pan基碳纤维主要指标对比表公司旭化成三菱工艺方法亚砜一步法硝酸两步法二甲基乙酰胺两步法线密度dtex1

9、.20 1.341.18强度cn/dtex5.04.55.59强力cv值%131212伸长%1213.611伸长cv%109.19每米重mg/m141016061398沸水收缩%444回潮%0.980.990.95含油率%0.750.570.56附：碳纤维碳化后的指标对比公司1k日本t300（1k）抗拉强度（gpa）3.533.5强度cv（%）7.46模量（gpa）245220-230模量cv（%）2.53伸长（%）1.441.50-1.65伸长cv（%）7.86试验线的1k碳纤维由航天工业总公司检测分析中心检测。3、与中钢吉碳等碳化企业建立了战略性合作关系。中钢吉碳神舟碳纤维有限公司是国内碳

10、化水平最好的厂家，是军工产品定点生产单位，通过高层互访，公司与中钢吉碳确立了技术互通、利益共享、同步发展的紧密型战略合作关系，并与航天43所形成了原丝 碳化 制品应用的一体化协作体系。经过十多次的批量试验，小丝束碳纤维基本品质达到航天43所使用要求，并在国家某型号实地试车成功，将进入批生产阶段。附：计划在试验线上的碳纤维原丝供货表企业名称接轨时间产品规格供应总量(吨)原丝品质大连兴科06年6月26日12k100优中钢吉碳06年7月24日1k0.4优3k1.5优6k1.2优12k3.5优浙江国泰06年7月25日6k3.0优12k6.0优吉林吉研06年8月1日3k1.0优6k6.0优12k1.0优

11、企业名称接轨时间产品规格供应总量(吨)原丝品质滨州齐东碳素06年8月10日6k1.2优12k6.6优12k8合格兰州碳素06年10月29日3k2.25优6k0.5优12k13.9优公司发展碳纤维原丝在国内同类碳纤维企业中具有独特的优势，主要体现为：一是原丝工程化研究较深入，基本掌握了腈纶基碳纤维原丝的形成机理和工程化关键技术，形成了具有自主知识产权的生产工艺和工程化方案；二是生产线建设成效显著，投资少、见效快，拟建成12.5万吨/年生产线，目前以销售碳纤维原丝客户已确定，主要性能指标基本达到日本东丽t300碳纤维水平；三是社会化合作思路正确，选择解决碳纤维原丝的关键瓶颈，与十几家碳化企业建立战

12、略性合作关系，并与中钢吉碳神舟碳纤维有限公司和航天43所搭建了从原丝、碳化到制品的一体化协作体系；四是长远发展目标明确，制定的的碳纤维原丝发展规划，目标明确、措施有力，公司将持续投入扩大产能，根据市场扩展情况增加产业化生产线。1.3 项目提出的背景及投资的必要性1、碳纤维是关系国防安全和新型产业发展的战略物资。碳纤维以质轻、高强、高模、耐高温、耐腐蚀等特殊性能，在航空航天领域具有重要作用，并广泛应用于尖端武器装备的制造，是涉及国家与民族安全的重要物资。据了解，2008年前我国对碳纤维的年需求量约为8000吨，而且还在急剧增长，发展空间和潜力巨大，是一个新型的产业，可增加就业，形成新的经济增长点

13、。2、世界发达国家十分重视碳纤维产业的提升与拓展。世界碳纤维产业发展迅猛，产能已达7万吨/年以上，拥有该产业技术的国家有日本、美国、英国、俄罗斯等，其中日本产能占世界总产能的90%以上，产业化水平已达t700，极大的促进了航空航天、武器装备等国防高技术产业和整体经济的发展。3、我国碳纤维产业进展缓慢，严重影响了国防建设和民用产品的发展。我国对碳纤维的研究起步较早，也投入了数亿元的经费，取得了不少科研成果，但由于核心技术和工程技术没能突破，至今碳纤维没能实现产业化。据了解，前几年我国碳纤维年需求量在8000吨以上，国家已确定研制生产飞机，航天及武器装备等军事领域急需国产碳纤维，国家领导人也十分重

14、视碳纤维的国产化，碳纤维成为影响我国国防建设和国民经济发展的瓶颈。为此，公司的决策层先后调研了北京化工大学、中科院煤化所、上海合纤所、威海拓展公司、蚌埠华皖公司、大连兴科、中钢吉碳、吉林吉研等碳纤维的研究生产单位。目前，国内碳化技术趋于成熟，利用进口原丝，碳化后产品完全能达到日本t300水平，但原丝的生产确不尽如人意，无论是产量还是质量均无法满足后续碳化的需要。因此，影响高性能碳纤维发展的瓶颈是原丝的品质。从总体上看，国内碳纤维的研制与生产水平仅相当于国外20世纪70年代中、末期水平。产量低，性能低且稳定性差，远不能满足军民需要。严重制约着国家尖端武器的更新换代，对国家安全构成严重威胁，对高附

15、加产值的国民经济支柱产业的发展也影响极大。4、公司正在实施碳纤维原丝产业化。公司于2009年底决策t300级原丝产业化，现基建及公用工程已全部进入实施筹建阶段，进入主体设备订购和安装阶段，总体项目实施2010年三季度完成，四季度进入试生产阶段，实行专线专用，6k、12k两条线，1k、3k两条线，总体产能达五万吨/年。1.4 建设规模与目标*技术有限公司新建12.5万吨/年生产线，最终达到可生产12.5万吨/年碳纤维生产规模，产品质量达到t300水平，部分产品达到t700以上水平。1.5 主要建设条件1.5.1 公司项目实施的硬件条件公司于2007年初实施本项目的研制计划，当年底现已完成基建及总

16、体的辅助工程设计，拟建设主厂房车间、水处理车间、锅炉房、产品原料库、成品库、配电间等基本生产配套工程设施，同时配备综合楼、职工食堂、职工澡堂等基本办公生活设施，拟建设该项目的基础条件，并从长远发展考虑，预征地520亩，为规模化发展打下了基础。1.5.2 实施碳纤维原丝产业化项目有独特的优势1、公司是国内唯一一家能够规模化生产碳纤维原丝的厂家。目前我公司已掌握生产碳纤维原丝的规模化生产能力，是国内唯一一家能够批量生产碳纤维原丝的厂家，拥有独立知识产权，产品性能达到或接近t300。我公司已与国家军品指定单位中钢吉碳和国内最早实现碳纤维产业化的大连兴科公司形成上下游战略合作伙伴，并与航天四院43所形

17、成了原丝碳化制品应用的一体化协作体系，极大地促进了项目的发展。2、公司拥有一支专业结构合理的复合型人才队伍，为碳纤维原丝产业化提供了有力保障。公司人才来源于次化纤厂、经纬纺机厂和山西锦纶厂的科技带头人及生产技术骨干，专业结构包含高分子、化工、化纤机械、自动化、工业分析等，公司已经形成了一支复合型的碳纤维原丝工程化实践团队，这支团队积累了丰富的纺织机械设计生产、新型纤维研发生产、整体工程实施与管理的经验。公司聚集了一批优秀的领导决策层、技术研发和生产管理骨干。萧忠渊董事长、行业专家是领头人，他不仅具有前瞻的视野、敏锐的判断力和无私的奉献精神，而且还是纺织机械方面的专家，拥有多项国家发明专利，他创

18、办的贝斯特机械制造有限公司（公司的投资和控股企业），主营纺织机械，为碳纤维原丝生产提供了设备和资金保障，公司原丝生产线的设备国产化率达到90%以上,这些成为公司快速发展的重要因素；xxx总工程师具有40多年的腈纶研发和十几年碳纤维原丝生产经验，曾获得多项部级和国家级科技进步奖，被评为首批享受国务院特殊津贴的有突出贡献的专家，是本领域的国家级专家；萧忠渊先生理具有近20年的化纤机械产品设计开发经验，获得多项部级科学技术进步奖，主持开发的碳纤维生产线获得国家专利，目前专门负责腈纶基碳纤维工艺技术和设备；同时值得强调的是，公司还拥有一支具有多年从事腈纶和碳纤维原丝生产经验的一线生产骨干。公司的这个团

19、队既有管理人才又有技术人才，既有理论人才又有实践人才，既有纺丝专家又有精通装备设计的专家。这与其他企业的人才结构比较具有其独特的优势。3、公司积累了较丰富的新型纤维研发经验，为碳纤维原丝产业化奠定了坚实的产业技术基础。公司整体研制开发出的化纤厂的设备、及人才和开发腈纶基碳纤维原丝的经验，是我国从事特种腈纶生产最早能实现规模化生产的企业，是国内唯一采用亚砜一步法生产腈纶的厂家，为公司的碳纤维原丝产业化奠定了很好的基础。4、公司具有良好的发展环境，为实现碳纤维原丝产业化提供了重要支撑。公司的投资和控股企业xxx有限公司，主营_为碳纤维原丝产业化提供了资金保障。碳纤维原丝项目已列入_重点项目。公司具

20、有很好的纺织机械配套能力和人力协作资源，具有煤、电价格低的优势，可显著降低生产成本（煤、电成及人工成本占原丝直接生产成本1/3以上），当地的科研单位和大专院校可以形成很好的技术协作优势，公司的发展碳纤维原丝具有得天独厚的地域优势。总之，公司实施碳纤维原丝改扩建项目有独特的优势，于中钢吉碳战略合作，能够迅速完成t300级碳纤维的国产化，满足国家航天军工之急需，将成为国内最早完成碳纤维产业化的厂家之一。1.6 主要技术经济指标主 要 技 术 经 济 指 标 汇 总 表序号技术经济指标单位数量备注1生产能力碳纤维原丝吨/年125000新建15条线2原料消耗丙烯腈吨/年1500004建筑面积平方米20

21、00005定员人40006公用工程用水量m3/d65835用电负荷kwh/t412513用汽量（冬季最大）t/h18757投资估算建设投资万元348662.2其中：建设期贷款利息万元10530流动资金万元51053总投资额万元4102458经济效益总成本费用万元519467销售收入万元635000营业税金及附加万元4153.05(不包括增值税)利润总额万元90923.29技术经济指标内部收益率%21.26税后投资回收期(含建设期)年6.08含建设期2年贷款偿还期(含建设期)年5.15含建设期2年投资利润率%27税后投资利税率%75盈亏平衡点%491.7 结论性意见本项目工艺技术成熟可靠，投产后

22、可生产国家急需的高性能碳纤维原丝，解决制约我国碳纤维发展的主要瓶颈问题。打破国外该产品对我国的封锁，以满足国防、军事、航天、航空等工业及民用各领域的需要，符合国家产业政策。xxx有限公司既有管理人才又有技术人才，既有理论人才又有实践人才，既有纺丝专家又有精通装备设计的专家，还拥有一支具有多年腈纶生产经验的一线生产骨干，他们紧密配合，相互协作,并很好地承接了原化纤厂的生产和研发经验，应用现代化工技术、纺机技术、控制技术和管理方法，深入研究了聚合、纺丝、回收等主要工序的工艺和关键技术，突破了碳纤维原丝的工程化难题，是该项目实施的重要基础和优势。本项目经济益较好，总投资41.02亿元的投入，每年即可

23、获得利润90923.2万元，全部投资内部收益率21.26%（税后），因此可以在不影响按期还贷的前提下，在碳纤维原丝稳定生产t300基础上，利用企业积累的资金来发展更高性能的碳纤维原丝，尽快试制t700逐步实现产品的更新换代，提升我国碳纤维的整体水平，缩短与世界先进水平的差距。综上所述，本项目符合国家产业政策，采用的技术路线先进，其产品在国内市场需求量很大，从主要技术经济指标看，项目抗风险能力很强，经济效益和社会效益也十分明显。因此，我们认为实施本项目不仅是必要的，也是切实可行的。但鉴于碳纤维是国家急需的国防战略物资，而该行业又是一种高投入、高风险、高能耗的产业，仅靠企业自身的实力来实现产业化的

24、目标显然是困难的，建议政府先可重点扶持几个基础好、有实力的原丝生产及后续碳化企业，加大资金投入力度，实行税收与信贷倾斜政策，使其尽快做大做强，从而带动更多的碳纤维生产企业、原料生产企业在碳纤维产业上下功夫，使我国碳纤维的生产迈上一个新台阶，早日实现规模化、产业化的宏伟目标。二、市场预测2.1 国内外市场供应现状目前，工业化生产碳纤维按原料路线可分为聚丙烯腈基(pan)碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维三大类。其中聚丙烯腈(pan)基碳纤维产品的力学性能优良，已经成为当今碳纤维工业生产的主流（约占全球碳纤维总产量的90%）。世界碳纤维的主要生产商有日本的东丽、东邦人造丝、三菱人造丝三大集团和美国

25、的卓尔泰克（zoltek）、阿克苏（akzo）、阿尔迪拉（aldili）、hexcel、 cytec和德国的sgl等公司。其中日本一直处于领先地位，世界生产能力中日本三大集团占75%，美国占15%左右。 我国pan基碳纤维的开发研制已有30多年历史。1960年代初，长春应用化学研究所已着手于pan基碳纤维的研究，1970年代初已完成连续化中试装置。其后，上海合成纤维研究所、中国科学院山西煤化所与榆次化纤厂合作开展研制工作，并于1980年代中期通过了中试。进入产业化试生产阶段，先后建成了从几百kg/a到几t/a的小试装置和几十t/a的中试生产装置。总之， 我国碳纤维研发生产起步不晚，但发展缓慢，

26、总生产能力还不及发达国家或地区的一家公司。专家认为，制约我国碳纤维发展的主要瓶颈是聚丙烯腈原丝质量不过关。2.2市场需求分析预测2.2.1 碳纤维的物理性能1、比重轻，约为1.7-2.0g/cm3,仅有钢铁的四分之一；2、抗拉强度高，一般在3.0-7.0gpa；3、高温下具有高的比强度和比模量，且在高温下不熔不燃，仅仅是烧蚀；4、断裂伸长在1.5-2.2%之间，柔软可编，深加工性能好；5、耐疲劳，减振性优异，耐磨性能好；6、热膨胀系数小，制品尺寸稳定，导热率高，不会出现蓄热和过热，在惰性气氛中，耐热性能优异，强度不下降；7、生物相容性好，生理适应性强；8、有良好的导电性、非磁性、电波屏蔽性及优

27、异的x射线穿透性。2.2.2碳纤维用途由于碳纤维兼有金属、陶瓷、纺织纤维、有机高分子材料的优异特性，因此在国民经济的众多领域中得到了广泛应用。例如：1、国防军事工业方面的应用这是碳纤维的传统应用领域，主要用于军用飞机、潜艇、导弹、火箭发动机、防弹衣、防暴盾牌、稽私艇、碳纤维炸弹（美国在南联盟和伊拉克战争中都使用了这类炸弹，用来破坏对方的电力设施）及军用装备的防护层。2、宇宙航天及战略武器方面的应用涉及宇宙飞船、航天飞机、人造卫星、火箭与导弹复合增强材料、飞机刹车片等，主要利用了碳纤维质轻可减重及可耐上千度高温而强度不变的特性。3、高新技术方面的应用正负电了对撞机，采用碳纤维强化朔料制成的束流管

28、主漂移室内、外筒构件，使其工效提到大幅度提高。在核聚变方面的应用，充分利用了碳纤维复合材料的耐热冲击和耐中子辐照及耐冲刷等优异的热特性以防中了辐照。铀的分离与浓缩：使用碳纤维强化塑料制成的旋转体可获得高速度vc，取得较好的分离效果。4、航空领域中的应用在保证飞行安全的前提下，飞机自重愈轻，飞得愈快、愈高，可增加航程或增加净载质量，如果说飞机的重量为100%，飞机自身约占50%，其中，飞机结构质量约占自身的30%左右，如果结构质量减轻1kg，总质量减轻25kg，增加因子为25，这就是飞机大量采用轻质碳纤维复合材料的原因之一。战斗机结构材料轻量化，可减少油耗，延长作战时间，且可飞得更高、更快，更加

29、机动灵活，从而提高了战斗机的生存和作战能力。5、汽车及交通运输领域中的应用采用碳纤维复合材料制造汽车、火车的零部件，不仅使自身轻量化，还可以使其有许多功能特性。可降低振动和噪声，行驶有舒适感，可提高行车速度。6、土木建筑桥梁、地铁、工业民用建筑、水塔、水池、烟囱等土木工程各个领域的钢筋混凝土结构的修复补强（特别是发生阪神、淡路、tolco和台湾省大地震后，海外的需求量大增）。具有施工便捷、不需大型机具、固定设施，没有湿作业，施工效率高，耐腐蚀、耐酸、耐碱、耐盐，能抗各种恶劣环境等特点。同时，碳纤维作为电热体有着金属电热体所不可比拟的诸多的优异性能：如质量轻，化学性能稳定（耐腐蚀，不易被氧化），

30、升温快、电热转换效率高达98%、柔软耐折叠（曲弯测试达50000次）、断线不起弧，可有效杜绝火灾的发生。 7、工业应用主要利用碳纤维复合材料所具有的高强度、高钢度、重量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，广泛应用于化学、冶金、石油（海底油田上的油管、输送管平台支架、钻井套管）、机械、纺织、医疗、电子等行业。最引人注目的是美国的压缩天然气（cng）压力容器和消防车的氧气压力容器。8、体育领域主要用于高档的文体用具，如：高尔夫球杆、羽毛球拍、网球拍、高档运动鞋、滑雪板、赛艇、赛车等。2.2.3 市场前景分析预测随着碳纤维用途日益多样化、核心化，全球航天航空、体育休闲和工业生产中广泛采用应用碳纤维复合材料

31、，其需求量快速增长。据日本（碳纤维产量占世界总产量的75）东邦特纳克斯公司的专家分析说，随着航空航天、体育休闲和工业应用对碳纤维的需求大幅度增加，全球碳纤维市场正以平均每年两位数的速度快速增长,而从2005年开始，全球碳纤维的供给与需求已出现紧张局面,2006年全球碳纤维需求量已达到2.5万吨年，预计2010年全球碳纤维需求量则达到31910吨年。 不包括新增的年需求量数万吨的风力发电、飞机、复合材料电缆、桥梁补强等项目随着我国改革开放的深入发展，国内碳纤维的消耗量在逐年增长。据统计，1996年为580吨，1997年为700吨左右，2000年为五万吨，2001年为1500吨，2002年已超过2

32、235吨，2005年将突破4000吨。2009年达到9000吨以上。而目前国际上主要应用于三大部分：航天航空、体育运动器械和工业，分别占需求量的比例为20%、30%、50%。在国际上，碳纤维在航天航空及产业用量所占比例比我国大得多。主要应用领域及增长率应用领域应用实例增长率%平均增长率%一般企业高压容器cng、医用氧气瓶30-3520-25土木建设桥梁增强、建筑材料25-30交通运输船舶、卡车、轿车、火车20-25能源飞轮、风力发电15-20机械辊、管、集装箱15-20其它复杂成形件、医疗器械15-20文体器材高尔夫棒高尔夫碳竿（60-90%）5-74-6球拍类美日市场成熟、亚洲等国扩大3-5

33、钓竿美日市场成熟、亚洲等国扩大5-7航空航天飞机大型客机15-2015-20卫星卫星及飞船我国政府最近正式批准把大型飞机工程列入国家中长期科学和技术发展规划和“十一五”规划纲要，并定下目标在2010年前完成设计，并自行生产飞机引擎，2020年前开始制造大型飞机。而在大飞机制造中需要大量碳纤维。 近几年碳纤维复合材料（cfrp）在宇航和航空工业领域的应用得到迅速发展。运输飞机、风能叶片和深海油田对碳纤维的大量需求，基础设施、汽车工业、压缩气瓶等对碳纤维用量的增加，最终引发碳纤维短缺、导致其供不应求的局面飞机碳纤维强化塑料（cfrp）用量急增，波音公司积10余年在b-777机尾段使用复合材料的经验

34、，在新一代b-787机型上，将复合材料的用量从过去占全机结构质量的大约10一下子提高到50%。使用部位从尾部上升到主要承力结构的机身和机翼。欧洲空中客车公司a380超大型客机的复合材料结构用量达到25%，随后研制的军用运输机a400m和空客a350复合材料用量也达到大约40%。2005年是商用飞机cfrp用量增长最快的一年。开始了两个大量使用cfrp的飞机项目，2005年波音公司飞机合同650架，空中客车公司417架，2005年底两大飞机公司交付飞机620架，复合材料用量约1700t，其中cfrp约1020t。20052010年航空航天工业复合材料市场将以每年10%的速度增长。据称200420

35、09年全球宇航工业使用的碳纤维将从碳纤维使用总量的26%增加到30%。 2007年随着新型空中客车a350和波音787客机dreamliner（也被称之为7e7）投产给碳纤维工业产生显著的推进作用。碳纤维复合材料由于质轻，大约是钢的重量的20%，根据纤维等级和方向性，甚至也可以达到钢材类似的强度。此外，碳纤维还不生锈。由于使用碳纤维材料可以大幅降低结构重量。因而可显著提高燃料效率。空中客车a350中复合材料用量已接近总重量40%。波音787的机翼和机身上使用复合材料超过了50%。波音787机型由于减少重量， 在燃料费用方面节约了大约20%，加上腐蚀等方面的费用节省更为惊人。根据市场情况，波音和

36、空中客车公司每年交付使用客机大约250到350架。可以预计，未来碳纤维市场需求潜力非常巨大。 欧洲空中客车公司研制的世界最大民用货机a380f于2005年4月投入生产，生产过程中更多地采用了碳纤维材料。a380f的中央翼盒采用了碳纤维增强塑料，这种材料质量轻，强度高。专家认为，采用用新型材料和高技术将使这种飞机在性能上比老一代大型飞机更具优势。a380f翼展79.8m，长73m，高24.1m，相当于8层楼房，是世界上正在制造的最大货机。a380f设计商用载重量可达150吨，航程1.04万km。空中客车公司认为，全球货运市场在未来20年内将有快速发展，但目前承运商面临着收益减少和货物密度下降的压

37、力。因此承运商希望货机容量更大，以降低单位成本，a380f正是这一需求而设计的。预计首架a380f将于2008年投入运营。碳纤维材料现在已成为汽车制造商青睐的材料，在汽车内外装置中开始大量采用。碳纤维作为汽车材料，最大的优点是质量轻、强度大，重量仅相当于钢材的20%30%，硬度却是钢材的10倍以上。所以汽车制造采用碳纤维材料可以使汽车的轻量化取得突破性进展，并带来节省能源的效益。业界认为，碳纤维在汽车制造领域今后的使用量会越来越大。据悉，福特和保时捷生产的gt型赛车发动机机罩已全部采用碳纤维材料；奔驰的57s型轿车原来内装饰全部是木质材料， 现在则以碳纤维替代； 通用的雪弗莱轿车车底盘的内装饰

38、材料也采用碳纤维；宝马公司将m6型轿车的顶篷全部采用碳纤维，并进行技术处理，使其保持金属材料的光泽。在工业领域，碳纤维应用也相当广泛，作为材料，它们正在替代金属和混凝土来满足环境、安全和能源要求，在工业领域对碳纤维的需求量正在呈上升趋势。在土木工程和建筑领域，应用碳纤维的抗震修复和加强是一项主要突破，使碳纤维在此领域正在得到更加广泛的推广。 在铁路建筑中，碳纤维将在大型的顶部系统和隔音墙方面会有很好的应用，这些也将是很有前景的应用。 压力容器主要用在汽车的压缩天然气（cng）箱上，而且还用在救火队员的固定式呼吸器（scba）上。cng罐源于美国和欧洲国家，现在日本和其他的亚洲国家也对这项应用表

39、现出了极大的兴趣。2.3 市场竞争力分析公司发展碳纤维原丝项目拥有自主知识产权，拥有一支专业结构合理的研发队伍，产业技术提升发展快，属自主创新，具备核心竞争力。 公司工程技术设备技术自有，主体设备（除卷绕外）全部自行设计外委制造，同时公司地处*省晋中市是中国最大纺机生产基地，纺机生产配套能力强，因而项目总投入低。原丝及碳化产业属耗能大户，用煤，用电量大，公司地处*发展该项目，有得天独厚之优势，可极大地降低生产成本。工艺的先进性和生产的稳定为产品的高质量和生产效率的提高奠定基础。同时碳纤维原丝是碳纤维产生的瓶颈，是国家发展之急需，该项目的发展受到了省、地、市的大力支持，国家有关部门也非常关注，有

40、着良好的社会环境，极大地提高了企业参与市场竞争的能力。三、建设规模与产品方案3.1 建设方案在现有的碳原丝车间改造现有的生产线，形成年产12.5万吨/年1k、3k、6k、12k和48k碳纤维原丝的15条生产线。3.2 建设规模碳纤维原丝12.5万吨/年3.3 产品方案产品规格：单丝纤度1.22dtex产品品种及产量：1k、1000吨3k、4000吨6k、10000吨12k、30000吨48k、80000吨3.4 产品主要技术指标碳 纤 维 原 丝 主 要 技 术 指 标序号项目单位现企业标准建成后标准备注1线密度dtex1.151.19-1.25按用户要求2断裂强度cn/dtex4.04.63

41、断裂伸长率%162162按用户要求4含砜%0.030.025含油%0.5-0.10.5-0.16断头率%337回潮率%118外观无毛丝、并丝及张力不均四、工艺技术路线及设备选型4.1 技术特点、用二甲基亚砜一步法工艺生产聚丙烯腈基碳纤维原丝，是该公司在国内独创，国内外专家一致认可为生产碳纤维原丝的首选方法。、走连续聚合方式，多釜连续高转化聚合工艺，聚合是原丝生产的核心，公司连续聚合工艺有如下特点：分子量易于控制丙烯腈聚合是放热反应，走连续聚合单位时间放热量一定，因而易于控制反应温度（在其它条件一定的情况下）也就控制了分子量。转化率易于控制且保证了分子量的尖峰分布。单线能力高，本项目采用两套聚合

42、装置，1k、3k车间一套，6k、12k、48k车间一套，6k、12k、48k聚合装置总聚合容积21m3，各单线能力达800-1000吨/年。聚合生产过程稳定，是产品质量的基本保证。3、实现专线专用，四条纺丝生产线中两条用于生产1k、3k碳纤维原丝，另两条纺丝生产线生产6k、12k、48k碳纤维原丝，可最大限度优化工艺，提高产品质量。1k、3k专用纺丝机特征：立式纺丝，单根单位；提高专件水平（长丝专件、控制偏差）；去除被动分丝点（减少毛丝）；斜八字排列，合理利用空间，提高整机效率。6k、12k纺丝机特征：由瓦型组件，改为组合式组件,提高喷丝头精度；单位单泵独立传动, 提高计量泵精度；泵制作，放弃

43、名义流量精度，提高一致性。4、采用低温高浓凝固工艺，成形过程易于控制，成品品质稳定、均匀。5、自行研制干燥热拉伸设备，热场精度高，湿度均匀并易于控制，有利于纤维的致密化和细晶化。6、卷绕设备全部进口，达到横张力卷绕，卷装大，利于后道加工和提高后道生产效率，降低成本（1k、3k：25kg/轴，6k、12k：120kg/轴）。7、公用工程：生产用水采用高纯处理，亚砜回收自创工艺，回收精度达99.5%以上，为连续稳定生产提供了保障。8、整体工程控制水平高，过程温度、速度、流量、压力等实行自动化控制，保证了工艺的柔性化和生产过程的稳定性，是产业品质提升的基础。4.2 工艺流程概述聚丙烯腈基碳纤维原丝的

44、生产，根据生产过程中所使用的溶剂不同，生产方法分为氯化锌法、硫氰酸钠法、硝酸法、二甲基亚砜法、二甲基甲酰胺法、二甲基乙酰胺法等。国际上碳纤维生产规模最大、技术最先进的是日本东丽公司，该公司即是采用亚砜一步法生产高强度聚丙烯腈基碳纤维，2006年末生产能力达到10600吨/年，凭借原丝质量的优势，东丽生产出t300牌号的碳纤维强度达3.6gpa，现在正向t700s换代，强度达到了4.9gpa,东丽又开发了t800、t1000，t1000的强度达到7.2gpa，可见亚砜一步法的优越性。本项目采用二甲基亚砜一步法工艺，即采用二甲基亚砜为溶剂，丙烯腈为第一单体，丙烯酸甲酯为第二单体，衣康酸为第三单体，

45、偶氮二异丁腈为引发剂的三元共聚、中转化连续聚合、湿法纺丝的工艺路线，工艺过程主要由以下部分组成：原料精制、原料配制、聚合、脱单体、纺丝、牵伸、水洗、上油、干燥牵伸、热处理、收丝、包装及溶剂回收。聚丙烯腈原丝的生产过程为：经过精制的丙烯腈与丙烯酸甲酯、二甲基亚砜、衣康酸、引发剂偶氮二异丁腈通过计量进入配制釜中，经充分搅拌，形成的混合液经化验合格后由计量泵通过转化率控制器和精密过滤器送入第一聚合釜，达到一定聚合度后的料液，随后进入第二聚合釜进一步聚合，达到工艺要求的聚合度后的原液送入薄膜蒸发器脱除单体，经过两道板框过滤机过滤、脱泡后即为纺丝原液。纺丝原液经精密过滤器过滤后通过喷丝头喷出，在一定温度

46、和浓度的二甲基亚砜水溶液中凝固成丝束。丝束经导丝辊进入再凝浴、一牵伸、二牵伸，然后进入水洗槽用纯水洗涤。洗涤丝束后的水和凝固浴排出的浓二甲基亚砜溶液混合在一起，一部分流入凝固浴调配槽继续使用，一部分送至溶剂回收车间回收。水洗后的丝束，引入油槽上油，进入干燥机烘干，通过热板牵伸和热处理，由以上处理后的丝束在精密交叉卷绕机上卷绕成一定规格重量的卷装，由成品丝车运送至检验车间，经检验分级后包装入库。碳纤维原丝工艺流程框图如下：原料精制原辅料配制聚合一次过滤脱单体混批中和二次过滤脱 泡三次过滤纺 丝牵 伸水 洗柔软处理干燥、热牵伸热处理抗静电处理收 丝检验包装碳纤维原丝入库4.3 主要工艺设备选型该项

47、目所选设备除碳纤维原丝的卷绕机和喷丝板进口外，其主要设备如聚合釜、纺丝机、计量泵、牵伸及热定型等设备大部分为自行设计委托机械厂加工，部分通用设备、自控仪表及物检化验仪器在国内购置。卷绕机、喷丝板等关键设备拟从国外引进，主要工艺设备配置及选型如下表：（下表为单条线生产设备数量，本次实施新建三条线，改造一条线，实际数量按项目栏计。）一条生产线碳纤维原丝工艺设备一览表序号设备名称单位数量项目来源备注1丙烯腈提纯装置套12国内部分自制2计量槽套24国内自制3配制釜台48国内自制4进料泵台24国内自制5聚合釜台48国内自制6脱泡釜台24国内自制7板框过滤机台510国内外购10隔膜泵台48国内外购11纺丝

48、泵台40120国内外购12纺丝机台13国内自制13喷丝板（1k、3k）块1648进口喷丝板（6k、12k）块2060进口14牵伸机套13国内自制15水洗机套13国内自制16上油机台13国内自制17干燥定型机套13进口自制18卷绕机（1k、3k）位1632进口德国卷绕机（6k、12k）位2040进口德国19包装机台12国内自制20溶剂回收装置套12国内部分外购21控制仪表套23国内外购22物检、化验仪器套4646国内外购合 计台.套416五、厂址概况5.1 建设地点与地理位置本项目建在*省市临邑县高新技术园区内。临邑县位于*省市东部，南与济南毗邻，北与北京、天津相连。南北长58.5公里，东西宽3

49、0千米，面积1016平方千米。临邑镇地理位置优越，交通发达，是鲁西北重要的交通枢纽。县政府驻地南距省会济南60公里，北距天津240公里，104国道与四条省级公里干线交汇于此。规划中的烟台铁路、北京上海高速铁路在境内穿过。生产区厂址东西长约800米，南北宽约625米，其中建筑占地面积约20万平方米，容积率为2.5,总占地面积为50万平方米。5.2 地形地貌、地震情况项目用地位于*省市临邑县东部，临邑县地形平坦，地势自西南向东北略有倾斜，为黄河沉积平原地貌。项目用地地势平坦，相对高差不大。本地区抗震设防烈度为8度。5.3 气候条件季风气候影响显著,四季分明、冷热干湿界限明显，春季干旱多风回暖快，夏

50、季炎热多雨，秋季凉爽多晴天，冬季寒冷少雪多干燥，具有显著的大陆性气候特征。光照资源丰富。日照时数长，光照强度大，年平均日照时数2592小时，日照率为60%，太阳总辐射量为124.8千卡平方厘米，均处全国、全省的较高值区。年平均气温12.9，年平均降水量为611毫米，且有明显的“春季雨少多干旱，秋季雨少多晴天，夏季雨多常有涝，冬季少雪多干燥”的季节分配特点。六、工程技术方案6.1 土建工程6.1.1 工程内容土建工程包括在公司厂区内新建碳纤维原丝车间、回收车间、检测中心2、锅炉房、无离子水站、空调及空气净化、职工倒班宿舍等(详见下面主要建、构物工程一览表)。6.1.2 主要建、构物碳纤维原丝生产

51、车间总体上按甲类二级建筑物考虑，包括聚合、纺丝、回收三个生产工序，其中聚合部分依据生产工艺的要求，按二级防爆措施处理。建筑物的主体一般为二层，局部为三层，全部采用钢筋混凝土框架结构。主车间的土建设计除考虑到本企业的特点并满足工艺要求外，还要做到结构合理，造型美观大方。主 要 建、构 物 工 程 一 览 表序号建筑物名称结构形式建筑面积(m2）备注1碳原丝生产车间框架150000二层局部三层2回收车间框架15000四层3锅炉房框架5000一层局部二层4空调及空气净化框架3000一层5中心化验室砖混7000二层6无离子水站框架2000一层7职工倒班宿舍砖混16000四层污水处理站砖混2000一层合计6800污水处理池钢筋砼结构50036.2 供电工程拟建变配电室，配置15台4500kva变压器及相应配套设备，经测算本项目的用电量约50000kva，实际耗电量仅49500kva，故本拟建设备可满足用电要求。6.3 给水排水1给水a、用水负荷本项目工程的生产、生活及消防日用水量总计约