1000吨年碳纤维项目建议书

10001000吨/年碳纤维工程建议书工程背景工程名称碳纤维工程工程建设规模建设规模：1000吨/年工程建设地址黑龙江省七台河兴煤化工循环经济产业园区工程提出背景20111000万吨，可以产生总量为25亿立方米的剩余煤气、45万吨煤焦油、12万吨粗苯。假设从黑龙江省范围考虑，按黑龙江省焦炭产量1500万吨计算37.5亿立方米剩余煤气、67.5万吨煤焦油、18万吨粗苯。已经具备了向产品品“粮食”“只卖原粮”七台河市煤化工产业下步进展要连续以建立完善循环经济体系为重点，依据“稳煤、控焦、兴化”的总体进展思路，依托煤焦油、焦炉剩余煤气、粗苯这三条线，整合资源、集中发、高效增值，不断扩大煤化工产业的整体规模，形成全市工业经济加快进展的增长极。兴煤化工产业园区位于七台河市兴区辖区内，园区现有面积约4.7平方公里，一期增加2.9平方公里，到达7.65.513.18.721.8多备，水、电、路等根底设施建设根本到位。1000吨/年碳纤维工程是其中之一。产品性质与用途概述产品的理化特性具纺织纤维的松软可加工性。与传统的玻璃纤维〔GF〕相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯芙拉纤维〔KF-49〕相比，不仅杨氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。碳纤维微观构造类似人造石墨，是乱层石墨构造。它的比重不到钢的1/4，碳纤维单丝抗拉强度3500MPa以上，是钢的7～9倍，抗拉弹性模量230～430GPa，亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可到达2000MPa/〔g/cm3〕以上，而A3钢的比强度仅为59MPa/〔g/cm3〕左右，其比模量也比钢高。材料的比强度愈高，则构件自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大。化处理制备的一类碳纤维，按其性能的差异又分为通用级沥青碳纤维和高性能沥青碳纤维，称为中间相沥青基碳纤维。沥青基碳纤维具有以下特性：比重轻，密度小；超高强度与模量；耐磨耐疲乏减振性能等物理机械性能优异；耐酸、碱和盐腐蚀，可形成多孔、外表活性吸附性强的活性碳纤维；热膨胀系数小，导热率高，不滑性，不沾润在熔融金属中，可使其复合材料磨损率降低，生物相容性好，生理适应性强。主要产品质量及技术性能指标如下表：项目丝径 µm拉伸强度MPa张力模量GPa电阻率Ω·cm密度 g/ml含碳量wt%

指标10~18400~60030~405~6.5×10-31.57951沥青基碳纤维的主要性能指标产品的用途在全球航空航天、工业、文体休闲用品等领域中碳纤维的市场份额逐年递增。沥青基碳纤维在超高导热材料方面的应用LSI〔大规模集成电路〕处理力量降低而导致电子部件损坏。因此，要求散热效率高的电子部件显得格外重要。900W/m·K，已被列入市场出售放热热效率，同时实现优异的耐热性、松软性和对凸凹状的适应性。这种导热材料在IC〔集成电路〕和CPU〔电子计算机主机〕等的发热体放出热量的散热部件中有广泛的应用。沥青基碳纤维在航空航天中的应用使用碳纤维复合材料到达轻量化、节能化，使乘客数与飞行距离增加。据报道，波音7777吨左右；A35062%，“外衣”不仅能有效抑制质量与安全之间固有A3502.5L/人，几乎可以与现在的小汽车媲美。力大，噪音小，而且由于其质量较轻，所以动力消耗少，可节约大量燃料。据报道，航天飞1kg500kg。沥青基碳纤维在体育用品方面的应用〔碳纤维复合材料的高尔夫球杆要比金属杆轻近50%〕；还可用于自行车、赛艇、赛车、弓箭、滑雪板、撑杆和乐器外壳等。20097月，浙江一家企业开发生产的一体式碳纤维竞赛型自行车，在欧洲市场卖出了11.6g/cm31/540%左右，在自行车业界有这样的说法：自11美元。沥青基碳纤维在汽车构件的应用3500MPa以上的碳纤维，使用碳纤维材料可以使汽车的轻量化取得突破性进展，并带来节约能源的效益。据悉，福特和保时捷生产的GT型赛车发动机机罩已全部承受碳纤维材料；奔驰轿车内装饰通用轿车底盘和内装饰材料全部承受碳纤维行技术处理，使其轻量化的同时保持金属材料的光泽。沥青基碳纤维在风力发电叶片中的应用2010年碳纤维在风机叶片中的应用已成为继航空航天后的其次大应用。风电应用将推动大丝束〔23K〕碳纤维产量的增长。全球对清洁能源的需求还将促进终端产品制造商的持续投资，欧洲和亚洲在这一领域远远领先于美国，全球风机装机容量的增长速度正在加快，高碳纤维含量的长叶片制成的大容量风机将成为主要趋势。沥青基碳纤维其他方面的应用成成熟的系列配套技术。道、烟囱塔构造等构造体的加固补强，以及构造中梁、板柱墙等构件的加固补强重轻，强度高，耐久性好，抗腐蚀力量强，可耐酸、碱等化学品腐蚀，柔韧性佳，应变力量强，是桥梁加固和建筑物抗震补强的抱负材料。国内外碳纤维的生产状况、市场简要分析碳纤维的国内外生产状况世界工业化生产沥青基炭纤维共三家。日本吴羽900t/年、日本大阪瓦斯500t/年和美国200t/2000t/年。据国外推测，每年需要3000～5000吨沥青基炭纤就需要300200吨/年生产石油系炭纤维装置转让给鞍山东亚炭纤维，产品全部售往国外。从原来的20～30t/年到目前每年300多吨销往国外，可见市场需求量在不断扩大。704020世纪60年月，由中科院长春应用化学争论所领先开头PAN基碳纤维的争论，70年月初完成了连续化中试装置。其后上海合成纤维争论所、中科院山西煤化所、北京化工大学、山东工业大学等也开头争论工作，并于80年月和年产几十吨的中试装置。进入21世纪以来，国内碳纤维产业进展较快，安徽华皖碳纤维500t原丝、200tPAN-CF生产装置，成功地填补我国碳纤维及原丝工5到1000t，同时配套年产2500t原丝，其中一局部碳纤维用于军工领域，一局部通过制成下游产品预浸布后投放市场。从2000年开头，我国碳纤维向技术多元化进展，放弃了原来的硝酸法原丝制造技术，承受以二甲基亚砜为溶剂的一步法湿法纺丝技术获得成功。近年来，国家有关部委已将碳纤维技术的产业化进程作为我国的一项战略任务。随后，2310t117100t、碳纤维1560t，其中在建企业为4家，合计生产力量为原丝年产量1100t470t。20082000t左右，而且主要是低性国外差距很大，其中高性能碳纤维技术更是被西方国家垄断和封锁。据杭城摩擦材料介绍，每年需要200吨沥青基炭纤维用于摩擦材料，该厂刹车片产量占全国20～25%，推测全国刹车片年用沥青基炭纤维800～1000吨。从冶金系统300～5002012年以后炭纤维用量将达1000～1500吨。因此开发通用级沥青炭纤维及复合材料就国内市场而言，前景宽阔，对炭素行业的技术进步和促进进展有着深远的意义。碳纤维市场简要分析尽管我国碳纤维生产进展较为缓慢据有关部门统计，20087000t，20108500t。主要应用领域为：成熟市场有航空航天及国防领域〔飞机、火箭、、卫星、雷达等〕和体育休闲用品〔高尔夫球杆、渔具、网球拍、羽毛球拍、箭杆、自行车、赛艇等〕，兴市场有增加塑料、压力容器、建筑加固、风力发电、摩擦材料、钻井平台等，待开发市场有汽车、医我国体育休闲用品及压力容器等领域对碳纤维的需求也快速增长80%～90%东北振兴等战略的不断深入，碳纤维将会越来越多地被用于建筑工程和构造制品中。同时，难得的机遇。10%，世界军机的机翼自上世纪80年月后就早已复合材料化了，我国至今尚无批生产的复合材料机翼问世；最研制的ARJ212%。20%，200919.2亿美元，2013年将达2355.02%，由此可见，全球碳纤维的市场需求将和扩大，需求量将会进一步增加，市场将进一步扩大，进展前景格外乐观。工艺技术方案简介碳纤维制备工艺简介沥青基碳纤维原料主要是石油沥青和煤沥青，而煤沥青又有两种：一种是从煤焦油中理、调质改性〔得到各向同性沥青或各向异性沥青〕熔融纺丝、不熔化预氧化处理、惰性气氛下高温炭化或石墨化处理。由各向同性沥青制得的碳纤维是低能级碳纤维即通用级〔GPCF〕，而由各向异性沥青〔中间相沥青〕制得的是高能级碳纤维〔HPCF〕。如何把各向同性的一般沥青转变成各处理，以调整其化学组成和构造。沥青原料的前处理中的一次QI，方法主要承受物理手段，如热溶过滤，离心分别，静置沉降分别，减压蒸馏，法。通用级沥青碳纤维的调制为提高沥青的软化点及可纺性，须对原料沥青进展热处理，常用的方法包括：直接热大阪煤气公司开发了空气吹扫氧化热缩聚法，即用空气或含低浓度氧的气体在100～400℃进展热处理，由于氧分子的交联，沥青缩聚成三维构造的高分子，它们为各向同性的QI，0.2～2%的PVC树脂，氧气搅拌加热处理，可更大，软化点相应提高，由此制备的碳纤维与未加PVC的原料沥青相比，强度有相当幅度的提高。高性能沥青碳纤维的调制对于一般沥青而言，需要进展进一步的调制。针对不同原料的分子组成和构造，合理个较为缓慢的中等速度缩聚成大尺寸的平面芳香分子到平行积存形成大尺寸的中间相球体加氢复原法、共碳化法和催化改质法。沥青的纺丝制备沥青基碳纤维时，首先要将沥青进展熔融纺丝。熔融纺丝可用喷吹、离心或挤压伸力的作用使沥青的稠环芳烃片层大分子沿纤维轴向取向排列变性能及要求而定，通常纺丝温度高于软化点30～100℃，纺丝压力最高达几个兆帕，卷绕1000m/min。沥青基纤维的不熔化、碳化和石墨化处理由于纺丝沥青是热塑性体，为了在碳化过程中保持其形态和择优取向。必需承受适宜的氧化处理方法使之不熔化。不熔化方法主要有气相氧化法〔NO2、SO2等〕和液相氧化法〔硝酸、硫酸、高锰酸钾、过氧化氢等〕。通常，不熔化沥青纤维是在空气之类的氧化性气氛中于高温下完成组成沥青纤维的简单有机分子相互交联，生成不熔不溶体。为提高纤维的力学性能，不熔化沥青纤维应在惰性气氛中进展碳化或石墨化。通常碳化是指17003000℃进展热处理。不熔化纤维在低碳化温度时，其含氧官能团以CO2和CO脱离，分子间产生进一步缩聚。在600℃以上伴得到进展。随碳化温度的上升，单丝的拉伸强度从500℃开头很快增加，而模量直至600℃几乎不变，600℃以上才快速反响。随温度的升，中间相沥青纤维的抗拉强度和模量快速提高。建议工艺流程主要工艺过程1煤系沥青基碳纤维工艺流程示意图煤沥青经溶剂沉降得到精制软沥青〔即预氧化经传送带进入碳化炉，对流通入氮气，进展碳化，生产出合格的煤系沥青基碳纤维。工程实施的经济效益和社会效益简要分析工程实施的经济效益本工程建成后，年生产沥青基碳纤维1000吨，目前市场沥青基碳纤维售价156元/kg，15.6万元/15.67.6亿〔2〕，年销售2.45.6亿元。122.1年〔不含建设期〕。1000吨/年沥青碳纤维工程主要生产本钱估算如下：序号工程名称单位年耗单价〔元〕本钱〔万元〕1原材料145001.1煤沥青吨10000250025001.2溶剂吨400030000120002燃料及动力500003人员工资人150300004504治理费10005设备折旧100006年总本钱759502生产本钱估算表工程实施的社会效益从目前状况看，该工程的社会效益，主要表达在如下方面：1、本工程符合国家产业政策，有利于优化地区