【正文】 二甲基亞砜：低毒性化合物，經(jīng)常接觸皮膚，可致變紅，并引起鱗片狀脫屑，有時(shí)引起惡心、嘔吐和視力減退等反應(yīng)。 碳纖維原絲紡絲過程中凝固浴產(chǎn)生溢 流水，含有較多二甲基亞砜及少量的丙烯腈，將其送至回收工段進(jìn)行蒸餾，使?jié)饪s的二甲基亞砜返回到原系統(tǒng)。 各類衛(wèi)生機(jī)構(gòu)擁有床位 1030張，衛(wèi)生技術(shù)人員 1317人，其中醫(yī)生 781人。 丙烯酸甲酯 丙烯酸甲酯屬于一級易燃液體，需用專用鋁桶包裝運(yùn)輸，裝卸時(shí)避免碰撞。 供熱 擬建 鍋爐房 8座，設(shè)有 兩臺(tái) 6噸 /小時(shí)蒸汽鍋爐 及配套設(shè)施， 本項(xiàng)目最大用汽量約 1800噸 /小時(shí)， 為保證達(dá)到環(huán)保大氣排放要求，配套高效麻石水膜除塵器 。光照資源豐富。絲束經(jīng)導(dǎo)絲輥進(jìn)入再凝浴、一牽伸、二牽伸，然后進(jìn)入水洗槽用純水洗滌。 ②轉(zhuǎn)化率易于控制且保證了分子量的尖峰分布。 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)罩已全部采用碳纖維材料；奔馳的 57S型轎車原來內(nèi)裝飾全部是木質(zhì)材料， 現(xiàn)在則以碳纖維替代； 通用的雪弗萊轎車車底盤的內(nèi)裝飾材料也采用碳纖維；寶馬公司將M6型轎車的頂篷全部采用碳纖維，并進(jìn)行技術(shù)處理，使其保持金屬材料的光澤。波音 787的機(jī)翼和機(jī)身上使用復(fù)合材料超過了 50%。 主要應(yīng)用領(lǐng)域及增長率 應(yīng)用領(lǐng)域 應(yīng)用實(shí)例 增長率 % 平均增長率 % 一 般 企 業(yè) 高壓容器 CNG、醫(yī)用氧氣瓶 3035 2025 土木建設(shè) 橋梁增強(qiáng)、建筑材料 2530 交通運(yùn)輸 船舶、卡車、轎車、火車 2025 能 源 飛輪、風(fēng)力發(fā)電 1520 機(jī) 械 輥、 管、集裝箱 1520 其 它 復(fù)雜成形件、醫(yī)療器械 1520 文體 器材 高爾夫棒 高爾夫碳竿（ 6090%） 57 46 球拍類 美日市場成熟、亞洲等國擴(kuò)大 35 釣 竿 美日市場成熟、亞洲等國擴(kuò)大 57 航空 航天 飛 機(jī) 大型客機(jī) 1520 1520 衛(wèi) 星 衛(wèi)星及飛船 我國政府最近正式批準(zhǔn)把大型飛機(jī)工程列入國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃和 “ 十一五 ” 規(guī)劃綱要，并定下目標(biāo)在 2021年前完成設(shè)計(jì)，并自行生產(chǎn)飛機(jī)引擎， 2020年前開始制造大型飛機(jī)。 戰(zhàn)斗機(jī)結(jié)構(gòu)材料輕量化，可減少油耗，延長作戰(zhàn)時(shí)間，且可飛得更高、更快，更加機(jī)動(dòng)靈活，從而提高了戰(zhàn)斗機(jī)的生存和作戰(zhàn)能力。世界碳纖維的主要生產(chǎn)商有日本的東麗、東邦人造絲、三菱人造絲三大集團(tuán)和美國的卓爾泰克（ ZOLTEK）、阿克蘇（ AKZO）、阿爾迪拉（ ALDILI）、 HEXCEL、 Cytec和德國的 SGL等公司。 公司 積累了較豐富的新型纖維研發(fā)經(jīng)驗(yàn)， 為碳纖維原絲產(chǎn)業(yè)化奠定了堅(jiān)實(shí)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)。 從總體上看，國內(nèi)碳纖維的研制與生產(chǎn)水平僅相當(dāng)于國外 20世紀(jì) 70年代中、末期水平。 PAN 基 碳纖維主要指標(biāo)達(dá)到或接近 日本東麗 T300 碳纖維 附： PAN 基碳纖維 主要指標(biāo)對比表 公司 旭化成 三菱 工藝方法 亞砜一步法 硝酸兩步法 二甲基乙酰胺兩步法 線密度 dtex 強(qiáng)度 CN/dtex 強(qiáng)力 CV 值 % 13 12 12 伸長 % 12 11 伸長 CV% 10 9 每米重 mg/m 1410 1606 1398 沸水收縮 % 4 4 4 回潮 % 含油率 % 3 附：碳纖維碳化后的指標(biāo)對比 公司 1K 日本 T300（ 1K） 抗拉強(qiáng)度（ Gpa） ≥ 強(qiáng)度 CV（ %） ≤ 6 模量（ Gpa） 245 220230 模量 CV（ %） ≤ 3 伸長（ %） 伸長 CV（ %） ≤ 6 試驗(yàn)線的 1K 碳纖維由航天工業(yè)總公司檢測分析中心檢測。 與中鋼吉碳等碳化企業(yè)建立了戰(zhàn)略性合作關(guān)系。 產(chǎn)量 低，性能低且穩(wěn)定性差，遠(yuǎn)不能滿足軍民需要。 公司整體 研制開發(fā)出的 化纖廠的設(shè)備、 及 人才和開發(fā)腈綸基碳纖維原絲的經(jīng)驗(yàn)，是我國從事特種腈綸生產(chǎn)最早 能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn) 的企業(yè)，是國內(nèi)唯一采用亞砜一步法生產(chǎn)腈綸的廠家，為 公司 的 碳纖維原絲產(chǎn)業(yè)化奠定了很好的基礎(chǔ)。其中日本一直處于領(lǐng)先地位，世界生產(chǎn)能力中日本三大集團(tuán)占 75%，美國占 15%左右。 汽車及交通運(yùn)輸領(lǐng)域中的應(yīng)用 采用碳纖維復(fù)合材料制造汽車、火車的零部件，不僅使自身輕量化，還可以使其有許多功能特性。而在大飛 機(jī)制造中需要大量碳纖維。波音 787機(jī)型由于減少重量， 在燃料費(fèi)用方面節(jié)約了大約 20%，加上腐蝕等方面的費(fèi)用節(jié)省更為驚人。 在工業(yè)領(lǐng)域，碳纖維應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，作為材料，它們正在替代金屬和混凝土來滿足環(huán)境、安全和能源要求，在工業(yè)領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求量正在呈上升趨勢。 ③單線能力高，本項(xiàng)目采用兩套聚合裝置， 1K、 3K車間一套， 6K、12K、 48K車間一套， 6K、 12K、 48K聚合裝置總聚合容積 21m3， 各 單線能力達(dá) 8001000噸 /年。洗滌絲束后的水和凝固浴排出的濃二甲基亞砜溶液混合在一起，一部分流入凝固浴調(diào)配槽繼續(xù)使用，一部分送至溶劑回收車間回收。日照時(shí)數(shù)長，光照強(qiáng)度大，年平均日照時(shí)數(shù) 2592小時(shí)，日照率為 60%，太陽總輻射量為 ／平方厘米，均處全國、全省的較高值區(qū)。 空壓站 擬建 4臺(tái) Nm3/min自動(dòng)空壓機(jī)，本項(xiàng)目需新增 4臺(tái) 空壓機(jī)，一用一備滿足工藝要求。貯存?zhèn)}庫應(yīng)單獨(dú)存放，貯存溫度低于 15℃。 34 生態(tài)環(huán)境 臨邑屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫 ，年平均降水 611毫米。 鍋爐用軟水站采用陰陽樹脂對鍋爐用水進(jìn)行軟化處理，樹脂在使用一段時(shí)間后需進(jìn)行酸堿再生處理，其酸、堿在中和池中和后送污水處理站。 采取的防范措施 全廠的總圖布置執(zhí)行《建筑設(shè)計(jì)防火 規(guī)范》 GBJ1687（ 2021年版）；和其它安全衛(wèi)生規(guī)范的規(guī)定，并充分考慮風(fēng)向因素，安全防護(hù)距離，消防和疏散通道以及人貨分流等問題，有利于安全生產(chǎn)。 偶氮二異丁腈：白色透明結(jié)晶，有毒物，侵入途徑有吸入、經(jīng)皮膚吸收，大量接觸本品者出現(xiàn)頭痛、頭脹、易疲勞和呼吸困難，長期接觸可引起神經(jīng)衰弱綜合癥和呼吸道刺激癥狀。 37 廢水 碳纖維原絲在脫泡時(shí)采用的水環(huán)真空泵脫除聚合原液中溶解的氣體，循環(huán)水槽中的循環(huán)水不斷增加，最后通過溢流槽流出，該水中吸收有丙烯腈，將其送到污水處理站進(jìn)行處理。擁有衛(wèi)生機(jī)構(gòu) 16所，其中，醫(yī)院、衛(wèi)生院13所，衛(wèi)生防疫防治機(jī)構(gòu) 2所 ，婦幼保健機(jī)構(gòu) 1所。貯罐應(yīng)避免光線直射，罐頂夏季用冷水噴淋。 29 排水 生產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)車間的排水主要是生產(chǎn)廢水和少量的生活污水，生產(chǎn)廢水排至污水處理站，經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)排放；雨水及辦公區(qū)的生活污水可直接通過城區(qū)總管網(wǎng)排至城市污水處理站進(jìn)行處理。 氣候條件 季風(fēng)氣候影響顯著 ,四季分明、冷熱干濕界 限明顯，春季干旱多風(fēng)回暖快，夏季炎熱多雨，秋季涼爽多晴天，冬季寒冷少雪多干燥，具有顯著的大陸性氣候特征。 紡絲原液經(jīng)精密過濾器過濾后通過噴絲頭噴出，在一定溫度和濃度的二甲基亞砜水溶液中凝固成絲束。 ２、走連續(xù)聚 合方式，多釜連續(xù)高轉(zhuǎn)化聚合工藝，聚合是原絲生產(chǎn)的核心， 公司 連續(xù)聚合工藝有如下特點(diǎn)： ①分子量易于控制 丙烯腈聚合是放熱反應(yīng)，走連續(xù)聚合單位時(shí)間放熱量一定，因而易于控制反應(yīng)溫度（在其它條件一定的情況下）也就控制了分子量。業(yè)界認(rèn)為，碳纖維在汽車制造領(lǐng) 域今后的使用量會(huì)越來越大?？罩锌蛙?A350中復(fù)合材料用量已接近總重量 40%。在國際上，碳纖維在航天航空及產(chǎn)業(yè)用量所占比例比我國大得多。 14 航空領(lǐng)域中的應(yīng)用 在保證飛行安全的前提下，飛機(jī)自重愈輕，飛得愈快、愈高，可增加航程或增加凈載質(zhì)量，如果說飛機(jī)的重量為 100%，飛機(jī)自身約占 50%，其中，飛機(jī)結(jié)構(gòu)質(zhì)量約占自身的 30%左右，如果結(jié)構(gòu)質(zhì)量減 輕 1kg，總質(zhì)量減輕 2－ 5kg，增加因子為 2－ 5，這就是飛機(jī)大量采用輕質(zhì)碳纖維復(fù)合材料的原因之一。其中聚丙烯腈 (PAN)基碳纖維產(chǎn)品的力學(xué)性能優(yōu)良，已經(jīng)成為當(dāng)今碳纖維工業(yè)生產(chǎn)的主流（約占全球碳纖維總產(chǎn)量的 90%）。這與其他企業(yè)的人才結(jié)構(gòu)比較具有其獨(dú)特的優(yōu)勢。因此，影響高性能碳纖維發(fā)展的瓶頸是原絲 的品質(zhì) 。應(yīng)用現(xiàn)代化工技術(shù)、紡機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)，深入研究了聚合、紡絲、回收等主要工序的工藝和關(guān)鍵技術(shù)，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的 的 碳纖維原絲生產(chǎn)工程和工藝方案，只用了半年時(shí)間就完成了 工程化 萬噸 生產(chǎn)線 的設(shè)計(jì) 。 中鋼吉碳神舟碳纖維有限公司是國內(nèi)碳化水平最好的廠家，是軍工產(chǎn)品定點(diǎn)生產(chǎn)單位，通過高層互訪， 公司 與中鋼吉碳確立了技術(shù)互通、利益共享、同步發(fā)展的緊密型戰(zhàn)略合作關(guān)系，并與航天 43 所形成了原絲 碳化 制品應(yīng)用的一體化協(xié)作體系。嚴(yán)重制約著國家尖端武器的更新?lián)Q代 ， 對國家安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，對高 6 附加產(chǎn)值的國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也影響極大 。 公司 具有良好的發(fā)展環(huán)境，為實(shí)現(xiàn)碳纖維原絲產(chǎn)業(yè)化提供了重要支撐。 我國 PAN基碳纖維的開發(fā)研制已有 30多 年歷史?？山档驼駝?dòng)和噪聲，行駛有舒適感，可提高行車速度。 近幾年碳纖維復(fù)合材料（ CFRP）在宇航和航空工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用得到迅速發(fā)展。根據(jù)市場情況 ，波音和空中客車公司每年交付使用客機(jī)大約 250到 350架。在土木工程和建筑領(lǐng)域，應(yīng)用碳纖維的抗震修復(fù)和加強(qiáng)是一項(xiàng)主要突破，使碳纖維在此領(lǐng)域 正在得到更加廣泛的推廣。 ④聚合生產(chǎn)過程穩(wěn)定，是產(chǎn)品質(zhì)量的基本保證。水洗后的絲束，引入油槽上油，進(jìn)入干燥機(jī)烘干，通過熱板牽伸和熱處理，由以上處理后的絲束在精密交叉卷繞機(jī)上卷繞成一定規(guī)格重 量的卷裝，由成品絲車運(yùn)送至檢驗(yàn)車間，經(jīng)檢驗(yàn)分級后包裝入庫。年平均氣溫 ℃，年平均降水量為 611毫米，且有明顯的“春季雨少多干旱，秋季雨少多晴天，夏季雨多常有澇，冬季少雪多干燥”的季節(jié)分配特點(diǎn)。 制冷 該項(xiàng)目工藝需用 1℃的冷凍鹽水，選用 2臺(tái)活塞式制冷機(jī)， 1備 1用供工藝用冷鹽水。因會(huì)自聚，若貯存時(shí)間長，應(yīng)加入阻聚劑。臨邑城區(qū)綠化覆蓋率達(dá)到 36%，綠地率達(dá) 23%，人均公共綠地面積達(dá)到 。 鍋爐在運(yùn)行一段時(shí)間后需定期排污，以保證鍋爐的正常進(jìn)行，該污水中含有少量的鹽類，送至污水處理站。 設(shè)備管道盡可能露天布置，廠房設(shè)置良好的通風(fēng)設(shè)備，在生產(chǎn)過程上，對各密封點(diǎn)進(jìn)行經(jīng)常檢查，防止有毒有害物的泄漏。車間空氣中丙烯酸甲酯的最高允許濃度不得超過 20mg/m3。 本項(xiàng)目生產(chǎn)過程中需要一定量的蒸汽，經(jīng)測算需設(shè)兩臺(tái) 10t/h燃煤鍋爐，其燃燒過程中產(chǎn)生一定量煙塵、 SO2，采用濕式脫硫除塵后經(jīng) 45m煙囪達(dá)標(biāo)排入大氣。藝術(shù)表演場所 2個(gè)，公共圖書館 1個(gè)，文化館 1個(gè)，檔案館 1個(gè) ， 體育館 1座。 32 為防止丙烯腈自聚合，必須加入適 量的阻聚劑； 貯罐區(qū)必須設(shè)有防火堤隔絕火種，并設(shè)避雷裝置，以防雷擊。 鍋爐房所需軟水由自帶軟水處理系統(tǒng)處理。 本地區(qū)抗震設(shè)防烈度為 8度。 聚丙烯腈原絲的生產(chǎn)過程為： 經(jīng)過精制的丙烯腈與丙烯酸甲酯、二甲基亞砜、衣康酸、引發(fā)劑偶 23 氮二異丁腈通過計(jì)量進(jìn)入配制釜中，經(jīng)充分?jǐn)嚢瑁纬傻幕旌弦航?jīng)化驗(yàn)合格后由計(jì)量泵通過轉(zhuǎn)化率控制器和精密過濾器送入第一聚合釜，達(dá)到一定聚合度后的料液，隨后進(jìn) 入第二聚合釜進(jìn)一步聚合，達(dá)到工藝要求的聚合度后的原液送入薄膜蒸發(fā)器脫除單體，經(jīng)過兩道板框過濾機(jī)過濾、脫泡后即為紡絲原液。2 按用戶要求 4 含砜 % ＜ ＜ 5 含油 % 6 斷頭率 % ＜ 3 ＜ 3 7 回潮率 % ≤ 1 ≤ 1 8 外觀 無毛絲、并絲及 張力不均 21 四、工藝技術(shù)路線及設(shè)備選型 技術(shù)特點(diǎn) １、用二甲基亞砜一步法工藝生產(chǎn)聚丙烯腈基碳纖維原絲，是該公司在國內(nèi)獨(dú)創(chuàng)，國內(nèi)外專家一致認(rèn)可為生產(chǎn)碳纖維原絲的首選方法。所以汽車制造采用碳纖維材料可以使汽車的輕量化取得突破性進(jìn)展，并帶來節(jié)省能源的效益。因而可顯著提高燃料效率。 而目前國際上主要應(yīng)用于三大部分：航天航空、體育運(yùn)動(dòng)器械和工 16 業(yè)，分別占需求量的比例為 20%、 30%、 50%。 鈾的分離與濃縮：使用碳纖維強(qiáng)化塑料制成的旋轉(zhuǎn)體可獲得高速度VC，取得較好的分離效果。 12 二、市場預(yù)測 國內(nèi)外市場供應(yīng)現(xiàn)狀 目前，工業(yè)化生產(chǎn)碳纖維按 原料路線可分為聚丙烯腈基 (PAN)碳纖維、瀝青基碳纖維和粘膠基碳纖維三大類。 8 公司 的這個(gè)團(tuán)隊(duì)既有管理人才又有技術(shù)人才，既有理論人才又有實(shí)踐人才，既有紡絲專家又有精通裝備設(shè)計(jì)的專家。 目前， 國內(nèi)碳化技術(shù)趨于成熟，利用進(jìn)口原絲，碳化后產(chǎn)品完全能達(dá)到日本 T300水平，但原絲的生產(chǎn)確不盡如人意，無論是產(chǎn)量還是質(zhì)量均無法滿足后續(xù)碳化的需要。重點(diǎn)總結(jié)分析原化纖廠幾十年的腈綸生產(chǎn)和近十多年的碳纖維原絲研發(fā)情況。經(jīng)過十多次的批量試驗(yàn)，小絲束碳纖維基本品質(zhì)達(dá)到航天 43 所使用要求 ，并在國家某型號實(shí)地試車成功，將進(jìn)入批生產(chǎn)階段。