【文章內(nèi)容簡介】 首架A380F將于2008年投入運(yùn)營。碳纖維材料現(xiàn)在已成為汽車制造商青睞的材料，在汽車內(nèi)外裝置中開始大量采用。碳纖維作為汽車材料，最大的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕、強(qiáng)度大，重量僅相當(dāng)于鋼材的20%～30%，硬度卻是鋼材的10倍以上。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。業(yè)界認(rèn)為，碳纖維在汽車制造領(lǐng)域今后的使用量會越來越大。據(jù)悉，福特和保時捷生產(chǎn)的GT型賽車發(fā)動機(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。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。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。 在鐵路建筑中，碳纖維將在大型的頂部系統(tǒng)和隔音墻方面會有很好的應(yīng)用，這些也將是很有前景的應(yīng)用。 壓力容器主要用在汽車的壓縮天然氣（CNG）箱上，而且還用在救火隊(duì)員的固定式呼吸器（SCBA）上。CNG罐源于美國和歐洲國家，現(xiàn)在日本和其他的亞洲國家也對這項(xiàng)應(yīng)用表現(xiàn)出了極大的興趣。 市場競爭力分析公司發(fā)展碳纖維原絲項(xiàng)目擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，擁有一支專業(yè)結(jié)構(gòu)合理的研發(fā)隊(duì)伍，產(chǎn)業(yè)技術(shù)提升發(fā)展快，屬自主創(chuàng)新，具備核心競爭力。 公司工程技術(shù)設(shè)備技術(shù)自有，主體設(shè)備（除卷繞外）全部自行設(shè)計(jì)外委制造，同時公司地處****省晉中市是中國最大紡機(jī)生產(chǎn)基地，紡機(jī)生產(chǎn)配套能力強(qiáng)，因而項(xiàng)目總投入低。原絲及碳化產(chǎn)業(yè)屬耗能大戶，用煤，用電量大，公司地處****發(fā)展該項(xiàng)目，有得天獨(dú)厚之優(yōu)勢，可極大地降低生產(chǎn)成本。工藝的先進(jìn)性和生產(chǎn)的穩(wěn)定為產(chǎn)品的高質(zhì)量和生產(chǎn)效率的提高奠定基礎(chǔ)。同時碳纖維原絲是碳纖維產(chǎn)生的瓶頸，是國家發(fā)展之急需，該項(xiàng)目的發(fā)展受到了省、地、市的大力支持，國家有關(guān)部門也非常關(guān)注，有著良好的社會環(huán)境，極大地提高了企業(yè)參與市場競爭的能力。三、建設(shè)規(guī)模與產(chǎn)品方案 建設(shè)方案在現(xiàn)有的碳原絲車間改造現(xiàn)有的生產(chǎn)線，、3K、6K、12K和48K碳纖維原絲的15條生產(chǎn)線。 建設(shè)規(guī)模碳纖維原絲 產(chǎn)品方案產(chǎn)品規(guī)格： 產(chǎn)品品種及產(chǎn)量：1K、1000噸3K、4000噸 6K、10000噸12K、30000噸48K、80000噸 產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)碳 纖 維 原 絲 主 要 技 術(shù) 指 標(biāo)序號項(xiàng)　目單　位現(xiàn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建成后標(biāo)準(zhǔn)備　注1線密度dtex按用戶要求2斷裂強(qiáng)度CN/dtex≥≥3斷裂伸長率%16177。216177。2按用戶要求4含砜%＜＜5含油%6斷頭率%＜3＜37回潮率%≤1≤18外觀無毛絲、并絲及張力不均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。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。②轉(zhuǎn)化率易于控制且保證了分子量的尖峰分布。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。④聚合生產(chǎn)過程穩(wěn)定，是產(chǎn)品質(zhì)量的基本保證。實(shí)現(xiàn)專線專用，四條紡絲生產(chǎn)線中兩條用于生產(chǎn)1K、3K碳纖維原絲，另兩條紡絲生產(chǎn)線生產(chǎn)6K、12K、48K碳纖維原絲，可最大限度優(yōu)化工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量。1K、3K專用紡絲機(jī)特征：立式紡絲，單根單位；提高專件水平（長絲專件、控制偏差）；去除被動分絲點(diǎn)（減少毛絲）；斜八字排列，合理利用空間，提高整機(jī)效率。6K、12K紡絲機(jī)特征：由瓦型組件，改為組合式組件,提高噴絲頭精度；單位單泵獨(dú)立傳動, 提高計(jì)量泵精度；泵制作，放棄名義流量精度，提高一致性。采用低溫高濃凝固工藝，成形過程易于控制，成品品質(zhì)穩(wěn)定、均勻。自行研制干燥熱拉伸設(shè)備，熱場精度高，濕度均勻并易于控制，有利于纖維的致密化和細(xì)晶化。卷繞設(shè)備全部進(jìn)口，達(dá)到橫張力卷繞，卷裝大，利于后道加工和提高后道生產(chǎn)效率，降低成本（1K、3K：25kg/軸，6K、12K：120kg/軸）。公用工程：生產(chǎn)用水采用高純處理，亞砜回收自創(chuàng)工藝，%以上，為連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)提供了保障。整體工程控制水平高，過程溫度、速度、流量、壓力等實(shí)行自動化控制，保證了工藝的柔性化和生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性，是產(chǎn)業(yè)品質(zhì)提升的基礎(chǔ)。 工藝流程概述聚丙烯腈基碳纖維原絲的生產(chǎn)，根據(jù)生產(chǎn)過程中所使用的溶劑不同，生產(chǎn)方法分為氯化鋅法、硫氰酸鈉法、硝酸法、二甲基亞砜法、二甲基甲酰胺法、二甲基乙酰胺法等。國際上碳纖維生產(chǎn)規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)的是日本東麗公司，該公司即是采用亞砜一步法生產(chǎn)高強(qiáng)度聚丙烯腈基碳纖維，2006年末生產(chǎn)能力達(dá)到10600噸/年，憑借原絲質(zhì)量的優(yōu)勢，現(xiàn)在正向T700S換代，,東麗又開發(fā)了T800、T1000，可見亞砜一步法的優(yōu)越性。本項(xiàng)目采用二甲基亞砜一步法工藝，即采用二甲基亞砜為溶劑，丙烯腈為第一單體，丙烯酸甲酯為第二單體，衣康酸為第三單體，偶氮二異丁腈為引發(fā)劑的三元共聚、中轉(zhuǎn)化連續(xù)聚合、濕法紡絲的工藝路線，工藝過程主要由以下部分組成：原料精制、原料配制、聚合、脫單體、紡絲、牽伸、水洗、上油、干燥牽伸、熱處理、收絲、包裝及溶劑回收。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)劑偶氮二異丁腈通過計(jì)量進(jìn)入配制釜中，經(jīng)充分?jǐn)嚢?，形成的混合液?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。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。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。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。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。碳纖維原絲工藝流程框圖如下：原料精制—→原輔料配制—→聚合—→一次過濾—→脫單體—→混批中和—→二次過濾—→脫 泡—→三次過濾—→紡 絲—→牽 伸—→水 洗—→柔軟處理—→干燥、熱牽伸—→熱處理—→抗靜電處理—→收 絲—→檢驗(yàn)包裝—→碳纖維原絲入庫 主要工藝設(shè)備選型該項(xiàng)目所選設(shè)備除碳纖維原絲的卷繞機(jī)和噴絲板進(jìn)口外，其主要設(shè)備如聚合釜、紡絲機(jī)、計(jì)量泵、牽伸及熱定型等設(shè)備大部分為自行設(shè)計(jì)委托機(jī)械廠加工，部分通用設(shè)備、自控儀表及物檢化驗(yàn)儀器在國內(nèi)購置。卷繞機(jī)、噴絲板等關(guān)鍵設(shè)備擬從國外引進(jìn)，主要工藝設(shè)備配置及選型如下表：（下表為單條線生產(chǎn)設(shè)備數(shù)量，本次實(shí)施新建三條線，改造一條線，實(shí)際數(shù)量按項(xiàng)目欄計(jì)。）一條生產(chǎn)線碳纖維原絲工藝設(shè)備一覽表序號設(shè)備名稱單位數(shù)量項(xiàng)目來源備注1丙烯腈提純裝置套12國內(nèi)部分自制2計(jì)量槽套24國內(nèi)自制3配制釜臺48國內(nèi)自制4進(jìn)料泵臺24國內(nèi)自制5聚合釜臺48國內(nèi)自制6脫泡釜臺24國內(nèi)自制7板框過濾機(jī)臺510國內(nèi)外購10隔膜泵臺48國內(nèi)外購11紡絲泵臺40120國內(nèi)外購12紡絲機(jī)臺13國內(nèi)自制13噴絲板（1K、3K）塊1648進(jìn)口噴絲板（6K、12K）塊2060進(jìn)口14牽伸機(jī)套13國內(nèi)自制15水洗機(jī)套13國內(nèi)自制16上油機(jī)臺13國內(nèi)自制17干燥定型機(jī)套13進(jìn)口自制18卷繞機(jī)（1K、3K）位1632進(jìn)口德國卷繞機(jī)（6K、12K）位2040進(jìn)口德國19包裝機(jī)臺12國內(nèi)自制20溶劑回收裝置套12國內(nèi)部分外購21控制儀表套23國內(nèi)外購22物檢、化驗(yàn)儀器套4646國內(nèi)外購合 計(jì)416五、廠址概況 建設(shè)地點(diǎn)與地理位置本項(xiàng)目建在****省市臨邑縣高新技術(shù)園區(qū)內(nèi)。臨邑縣位于****省市東部，南與濟(jì)南毗鄰，北與北京、天津相連。，東西寬30千米，面積1016平方千米。臨邑鎮(zhèn)地理位置優(yōu)越，交通發(fā)達(dá)，是魯西北重要的交通樞紐?？h政府駐地南距省會濟(jì)南60公里，北距天津240公里，104國道與四條省級公里干線交匯于此。規(guī)劃中的—煙臺鐵路、北京—上海高速鐵路在境內(nèi)穿過。生產(chǎn)區(qū)廠址東西長約800米，南北寬約625米，其中建筑占地面積約20萬平方米，,總占地面積為50萬平方米。 地形地貌、地震情況項(xiàng)目用地位于****省市臨邑縣東部，臨邑縣地形平坦，地勢自西南向東北略有傾斜，為黃河沉積平原地貌。項(xiàng)目用地地勢平坦，相對高差不大。本地區(qū)抗震設(shè)防烈度為8度。 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。光照資源豐富。日照時數(shù)長，光照強(qiáng)度大，年平均日照時數(shù)2592小時，日照率為60%，／平方厘米，均處全國、全省的較高值區(qū)?！?，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)。六、工程技術(shù)方案 土建工程 工程內(nèi)容土建工程包括在公司廠區(qū)內(nèi)新建碳纖維原絲車間、回收車間、檢測中心鍋爐房、無離子水站、空調(diào)及空氣凈化、職工倒班宿舍等(詳見下面主要建、構(gòu)物工程一覽表)。 主要建、構(gòu)物碳纖維原絲生產(chǎn)車間總體上按甲類二級建筑物考慮，包括聚合、紡絲、回收三個生產(chǎn)工序，其中聚合部分依據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，按二級防爆措施處理。建筑物的主體一般為二層，局部為三層，全部采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。主車間的土建設(shè)計(jì)除考慮到本企業(yè)的特點(diǎn)并滿足工藝要求外，還要做到結(jié)構(gòu)合理，造型美觀大方。主 要 建、構(gòu) 物 工 程 一 覽 表序號建筑物名稱結(jié)構(gòu)形式建筑面積(m2）備注1碳原絲生產(chǎn)車間框　架150000二層局部三層2回收車間框　架15000四層3鍋爐房框　架5000一層局部二層4空調(diào)及空氣凈化框　架3000一層5中心化驗(yàn)室磚　混7000二層6無離子水站框　架2000一層7職工倒班宿舍磚　混16000四層污水處理站磚　混2000一層合計(jì)6800污水處理池鋼筋砼結(jié)構(gòu)5003 供電工程擬建變配電室，配置15臺4500KVA變壓器及相應(yīng)配套設(shè)備，經(jīng)測算本項(xiàng)目的用電量約50000KVA，實(shí)際耗電量僅49500KVA，故本擬建設(shè)備可滿足用電要求。 給水排水1．給水a(chǎn)、用水負(fù)荷本項(xiàng)目工程的生產(chǎn)、生活及消防日用水量總計(jì)約210萬噸，其中生產(chǎn)用2087500噸，生活及其它為12500噸。(詳看表B7基2附表)b、水質(zhì)要求：項(xiàng)　　目一般生產(chǎn)生活用水軟　　水無離子水SiO2﹤15PPM﹤PH7177。7177。7177?？傆捕醛?﹤1PPM電導(dǎo)率2μΩ/cmCI含量﹤35PPM﹤35PPM﹤10PPMFe﹤﹤Mn﹤5PPM﹤c、給水方案擬建深井8眼，出水量400500t/h，可滿足項(xiàng)目用水量。 現(xiàn)有脫鹽水站一座設(shè)有一套水處理裝置，經(jīng)測算本項(xiàng)目需新增二套水處理設(shè)備(利用鍋爐回水生產(chǎn)蒸餾水)。鍋爐房所需軟水由自帶軟水處理系統(tǒng)處理。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。 供熱擬建鍋爐房8座，設(shè)有兩臺6噸/小時蒸汽鍋爐及配套設(shè)施，本項(xiàng)目最大用汽量約1800噸/小時，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。 空壓站 Nm3/min自動空壓機(jī)，一用一備滿足工藝要求。 制冷該項(xiàng)目工藝需用1℃的冷凍鹽水，選用2臺活塞式制冷機(jī)，1備1用供工藝用冷鹽水。 空調(diào)及通風(fēng)空調(diào)為了生產(chǎn)出高質(zhì)量的碳纖維原絲，紡絲生產(chǎn)線要求潔凈度為十萬級，局部達(dá)千級，經(jīng)初步測算需選用四套凈化空調(diào)系統(tǒng)和冷凍水系統(tǒng)。凈化空調(diào)的過濾部分采用三級過濾，粗、中效過濾設(shè)在機(jī)組內(nèi)，高效過濾設(shè)在系統(tǒng)末端，為保證在絲束裸露部分空氣的潔凈度達(dá)到千級，在上述部位設(shè)置高層流帶。冷凍水系統(tǒng)采用閉式壓力回水系統(tǒng)，選用水冷式冷水