1、概述
碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維,其含碳量一般在90%以上,但隨種類不同而異。碳纖維具有一般碳素材料的特性,如耐高溫、耐磨擦、導電、導熱及耐腐蝕等。碳纖維的主要用途是與塑料、金屬、陶瓷等基體復合,制成碳纖維復合材料。碳纖維增強環氧樹脂復合材料,其比強度、比模量綜合指標,在現有結構材料中是最高的。用碳纖維與塑料制成的復合材料,廣泛用作如制造火箭、宇宙飛船、噴氣式發動機、耐腐蝕化工設備等重要材料。碳纖維已成為大量生產的高性能纖維中具有最高比強度和最高比模量的優質纖維,在發達國家支柱產業升級乃至國民經濟整體水平提高方面,發揮著重要作用,其發展對我國產業結構調整和傳統材料的更新換代意義重大,對國防軍工和國民經濟產生著舉足輕重的影響。
豐富且價格低廉的原料(煤焦油、乙烯焦油或者從煤中直接提取的煤瀝青)可制得成本較低(為聚丙烯腈基碳纖維1/3-1/4)、附加值高的瀝青基碳纖維,是我國碳纖維工業的發展方向。利用煤焦油和煤瀝青資源,生產高附加值的瀝青基碳纖維,具有較強的市場競爭力。
2、市場
目前,全球已有10余家公司生產碳纖維,產能約5.25萬噸,主要以生產PAN基碳纖維為主,其中PAN基碳纖維和瀝青基兩種碳纖維分別為4.98萬噸(約占全球碳纖維總生產能力的95%)和2670噸(約占全球碳纖維總生產能力的5%)。世界PAN 基碳纖維生產廠商主要有日本Toray(東麗)、Toho(東邦)、Mitsubishi Rayon(三菱人造絲),美國Hexcel(赫克塞爾)、Amoco(阿莫科)和Zoltek(卓爾泰克)等公司。瀝青基碳纖維主要生產廠商有日本Mitsubishi。Chem(三菱化學)、Kureha(吳羽)、Donac與美國Amoco 公司。預計到2012年,全球碳纖維需求將達6.5萬噸,2015年將達到9萬噸以上。東麗、東邦等全球7大制造商正計劃投資13億美元擴能80%,東麗公司處于絕對優勢且年總產能已達2.5萬噸/年;瀝青基碳纖維需求也迅速增長,日本吳羽、東麗、美國聯碳等4公司已控制全球70%市場且正聯手擴產,日本各大公司處于技術壟斷地位且正緊緊跟進。
2007年,我國PAN基碳纖維生產能力約為2000噸,但由于國內企業原絲基本依賴進口、技術不成熟,裝置處于不能正常開車或停產狀態,年產量僅80噸左右。瀝青基碳纖維生產能力約400-500噸/年,年產量僅200噸左右。2007年,我國碳纖維的消費量達6500噸,基本依賴進口。中復神鷹采用自主研發的技術,于2008年10月順利投產一套年產1000噸碳纖維生產線,2009年產量達到550噸,產銷量位居國內第一位,有效緩解了國內碳纖維的供應緊張局面;威海拓展纖維有限公司于2008年引進了一條年產1000噸碳纖維生產線并順利投產。2008年北京奧運會將對文體用品的市場需求產生極大的拉動作用,碳纖維復合材料的市場需求也將隨之迅速增長。我國碳纖維的應用還在不斷發展,許多用途還有待開發,如碳纖維在工程修補增強方面、汽車剎車片、汽車和其他機械零部件的應用以及電子設備套殼、集裝箱、醫療器械、深海勘探和新能源的開發等方面都將是我國碳纖維未來的潛在消費市場,2010年,我國碳纖維市場需求達1萬噸,國內產量約1000噸,其中中復神鷹生產了800噸。預計2015年我國碳纖維需求量將達到2萬噸以上。由于市場需求增長很快,國內在建項目較多。如:吉林市經濟技術開發區成立了碳纖維特色產業園區,2011年吉林市碳纖維原絲產能將達到5400噸、碳絲845噸、碳纖維制品150噸,產值有望達到10億元。《吉林市碳纖維產業“十二五”發展規劃》提出了更宏偉的目標:到2015年,力爭實現碳纖維原絲產能3萬噸、碳纖維1.2萬噸、碳纖維制品5萬噸的年生產能力,實現產值300億元。截至2011年8月份,園區內碳纖維企業4戶,2011年1-7月份累計實現銷售收入5.2億元,實現利潤1.6億元。山西宏特投資10億元建設5000噸/年碳纖維項目。預計今后幾年我國碳纖維產能將進入快速擴張期。
目前,國內碳纖維生產廠家在專有技術、人才資源、生產成本、營銷網絡等方面尚不具備與國外企業抗衡的能力,但國產碳纖維的成功開發,平抑了碳纖維的市場價格,促進了碳纖維及制品的應用。碳纖維復合材料制品以其質輕高強的特點,隨著其生產低成本化,將在國內民航、石油開采、風力發電、壓力容器等行業大量應用,成為行業新的增長點,碳纖維的消費量也將與日俱增,市場需求旺盛。而從供應上看,國內目前T-300級碳纖維供應量充足,但高檔碳纖維生產供應仍是瓶頸,需要加強開拓T-700、T-800以及M40、M50等高模量產品。
3、建設規模
本項目生產規模為5000噸/年。生產瀝青基碳纖維5000噸。
4、工藝技術及來源
推薦引進國外技術,可以引進日本Mitsubishi Chem(三菱化學)、Kureha (吳羽)、Donac與美國Amoco 公司的技術,生產高能級碳纖維。在國外技術不可得情況下,建議采用新疆創越投資有限公司和中國科學院山西煤炭化學研究聯合申請的專利技術,生產通用級碳纖維,專利號為200710163857.5。
5、主要原材料及公用工程消耗
公用工程消耗
序號 |
名稱及規格 |
單位 |
消耗定額 |
時耗 |
1 |
電(6000V/380V) |
kWh |
17000 |
11800 |
2 |
新鮮水 |
t |
25 |
17.4 |
3 |
冷卻水 |
t |
1200 |
833.3 |
4 |
低壓蒸汽 |
t |
9.5 |
6.6 |
5 |
氮氣 |
Nm3 |
200 |
138.9 |
6 |
壓縮空氣 |
Nm3 |
4800 |
3330 |
6、投資及經濟效益指標
5000噸/年瀝青基碳纖維項目建設投資約8.5億元,項目總投資約為10億元,可實現年銷售收入約為15億元,年利稅額約為3.7億元,年利潤額約為2.5萬元。
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