1、概述
碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维,其含碳量一般在90%以上,但随种类不同而异。碳纤维具有一般碳素材料的特性,如耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等。碳纤维的主要用途是与塑料、金属、陶瓷等基体复合,制成碳纤维复合材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料,其比强度、比模量综合指标,在现有结构材料中是最高的。用碳纤维与塑料制成的复合材料,广泛用作如制造火箭、宇宙飞船、喷气式发动机、耐腐蚀化工设备等重要材料。碳纤维已成为大量生产的高性能纤维中具有最高比强度和最高比模量的优质纤维,在发达国家支柱产业升级乃至国民经济整体水平提高方面,发挥着重要作用,其发展对我国产业结构调整和传统材料的更新换代意义重大,对国防军工和国民经济产生着举足轻重的影响。
丰富且价格低廉的原料(煤焦油、乙烯焦油或者从煤中直接提取的煤沥青)可制得成本较低(为聚丙烯腈基碳纤维1/3-1/4)、附加值高的沥青基碳纤维,是我国碳纤维工业的发展方向。利用煤焦油和煤沥青资源,生产高附加值的沥青基碳纤维,具有较强的市场竞争力。
2、市场
目前,全球已有10余家公司生产碳纤维,产能约5.25万吨,主要以生产PAN基碳纤维为主,其中PAN基碳纤维和沥青基两种碳纤维分别为4.98万吨(约占全球碳纤维总生产能力的95%)和2670吨(约占全球碳纤维总生产能力的5%)。世界PAN 基碳纤维生产厂商主要有日本Toray(东丽)、Toho(东邦)、Mitsubishi Rayon(三菱人造丝),美国Hexcel(赫克塞尔)、Amoco(阿莫科)和Zoltek(卓尔泰克)等公司。沥青基碳纤维主要生产厂商有日本Mitsubishi。Chem(三菱化学)、Kureha(吴羽)、Donac与美国Amoco 公司。预计到2012年,全球碳纤维需求将达6.5万吨,2015年将达到9万吨以上。东丽、东邦等全球7大制造商正计划投资13亿美元扩能80%,东丽公司处于绝对优势且年总产能已达2.5万吨/年;沥青基碳纤维需求也迅速增长,日本吴羽、东丽、美国联碳等4公司已控制全球70%市场且正联手扩产,日本各大公司处于技术垄断地位且正紧紧跟进。
2007年,我国PAN基碳纤维生产能力约为2000吨,但由于国内企业原丝基本依赖进口、技术不成熟,装置处于不能正常开车或停产状态,年产量仅80吨左右。沥青基碳纤维生产能力约400-500吨/年,年产量仅200吨左右。2007年,我国碳纤维的消费量达6500吨,基本依赖进口。中复神鹰采用自主研发的技术,于2008年10月顺利投产一套年产1000吨碳纤维生产线,2009年产量达到550吨,产销量位居国内第一位,有效缓解了国内碳纤维的供应紧张局面;威海拓展纤维有限公司于2008年引进了一条年产1000吨碳纤维生产线并顺利投产。2008年北京奥运会将对文体用品的市场需求产生极大的拉动作用,碳纤维复合材料的市场需求也将随之迅速增长。我国碳纤维的应用还在不断发展,许多用途还有待开发,如碳纤维在工程修补增强方面、汽车刹车片、汽车和其他机械零部件的应用以及电子设备套壳、集装箱、医疗器械、深海勘探和新能源的开发等方面都将是我国碳纤维未来的潜在消费市场,2010年,我国碳纤维市场需求达1万吨,国内产量约1000吨,其中中复神鹰生产了800吨。预计2015年我国碳纤维需求量将达到2万吨以上。由于市场需求增长很快,国内在建项目较多。如:吉林市经济技术开发区成立了碳纤维特色产业园区,2011年吉林市碳纤维原丝产能将达到5400吨、碳丝845吨、碳纤维制品150吨,产值有望达到10亿元。《吉林市碳纤维产业“十二五”发展规划》提出了更宏伟的目标:到2015年,力争实现碳纤维原丝产能3万吨、碳纤维1.2万吨、碳纤维制品5万吨的年生产能力,实现产值300亿元。截至2011年8月份,园区内碳纤维企业4户,2011年1-7月份累计实现销售收入5.2亿元,实现利润1.6亿元。山西宏特投资10亿元建设5000吨/年碳纤维项目。预计今后几年我国碳纤维产能将进入快速扩张期。
目前,国内碳纤维生产厂家在专有技术、人才资源、生产成本、营销网络等方面尚不具备与国外企业抗衡的能力,但国产碳纤维的成功开发,平抑了碳纤维的市场价格,促进了碳纤维及制品的应用。碳纤维复合材料制品以其质轻高强的特点,随着其生产低成本化,将在国内民航、石油开采、风力发电、压力容器等行业大量应用,成为行业新的增长点,碳纤维的消费量也将与日俱增,市场需求旺盛。而从供应上看,国内目前T-300级碳纤维供应量充足,但高档碳纤维生产供应仍是瓶颈,需要加强开拓T-700、T-800以及M40、M50等高模量产品。
3、建设规模
本项目生产规模为5000吨/年。生产沥青基碳纤维5000吨。
4、工艺技术及来源
推荐引进国外技术,可以引进日本Mitsubishi Chem(三菱化学)、Kureha (吴羽)、Donac与美国Amoco 公司的技术,生产高能级碳纤维。在国外技术不可得情况下,建议采用新疆创越投资有限公司和中国科学院山西煤炭化学研究联合申请的专利技术,生产通用级碳纤维,专利号为200710163857.5。
5、主要原材料及公用工程消耗
公用工程消耗
序号 |
名称及规格 |
单位 |
消耗定额 |
时耗 |
1 |
电(6000V/380V) |
kWh |
17000 |
11800 |
2 |
新鲜水 |
t |
25 |
17.4 |
3 |
冷却水 |
t |
1200 |
833.3 |
4 |
低压蒸汽 |
t |
9.5 |
6.6 |
5 |
氮气 |
Nm3 |
200 |
138.9 |
6 |
压缩空气 |
Nm3 |
4800 |
3330 |
6、投资及经济效益指标
5000吨/年沥青基碳纤维项目建设投资约8.5亿元,项目总投资约为10亿元,可实现年销售收入约为15亿元,年利税额约为3.7亿元,年利润额约为2.5万元。
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