年产万吨pan基碳纤维原丝建设可行性研究报告文档格式.docx
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项目位于****省市临邑县碳纤维产业园区，公司拟建设试验车间、科研楼、办公楼及配套的公用工程等。
1.2.2碳纤维原丝项目实施状况
1、自主创新，半年实现碳纤维原丝工程化
公司2009年12月决策上马碳纤维原丝生产线，在系统调研、分析核心技术和关键设备、制定总体规划的过程基础上，采取了并行工程，边组织技术人员在小试线进行试验，边组织生产线建设。
重点总结分析原化纤厂几十年的腈纶生产和近十多年的碳纤维原丝研发情况。
应用现代化工技术、纺机技术、控制技术，深入研究了聚合、纺丝、回收等主要工序的工艺和关键技术，形成了具有自主知识产权的的碳纤维原丝生产工程和工艺方案，只用了半年时间就完成了工程化12.5万吨生产线的设计。
2、PAN基碳纤维主要指标达到或接近日本东丽T300碳纤维
附：
PAN基碳纤维主要指标对比表
公司
旭化成
三菱
工艺方法
亚砜一步法
硝酸两步法
二甲基乙酰胺两步法
线密度dtex
1.20
1.34
1.18
强度CN/dtex
5.0
4.5
5.59
强力CV值%
13
12
伸长%
13.6
11
伸长CV%
10
9.1
9
每米重mg/m
1410
1606
1398
沸水收缩%
4
回潮%
0.98
0.99
0.95
含油率%
0.75
0.57
0.56
碳纤维碳化后的指标对比
公司1K
日本T300（1K）
抗拉强度（Gpa）
3.53
≥3.5
强度CV（%）
7.4
≤6
模量（Gpa）
245
220-230
模量CV（%）
2.5
≤3
伸长（%）
1.44
1.50-1.65
伸长CV（%）
7.8
试验线的1K碳纤维由航天工业总公司检测分析中心检测。
3、与中钢吉碳等碳化企业建立了战略性合作关系。
中钢吉碳神舟碳纤维有限公司是国内碳化水平最好的厂家，是军工产品定点生产单位，通过高层互访，公司与中钢吉碳确立了技术互通、利益共享、同步发展的紧密型战略合作关系，并与航天43所形成了原丝
碳化制品应用的一体化协作体系。
经过十多次的批量试验，小丝束碳纤维基本品质达到航天43所使用要求，并在国家某型号实地试车成功，将进入批生产阶段。
计划在试验线上的碳纤维原丝供货表
企业名称
接轨时间
产品规格
供应总量（吨）
原丝品质
大连兴科
06年6月26日
12K
100
优
中钢吉碳
06年7月24日
1K
0.4
3K
1.5
6K
1.2
3.5
浙江国泰
06年7月25日
3.0
6.0
吉林吉研
06年8月1日
1.0
滨州齐东碳素
06年8月10日
6.6
8
合格
兰州碳素
06年10月29日
2.25
0.5
13.9
公司发展碳纤维原丝在国内同类碳纤维企业中具有独特的优势，主要体现为：
一是原丝工程化研究较深入，基本掌握了腈纶基碳纤维原丝的形成机理和工程化关键技术，形成了具有自主知识产权的生产工艺和工程化方案；
二是生产线建设成效显著，投资少、见效快，拟建成12.5万吨/年生产线，目前以销售碳纤维原丝客户已确定，主要性能指标基本达到日本东丽T300碳纤维水平；
三是社会化合作思路正确，选择解决碳纤维原丝的关键瓶颈，与十几家碳化企业建立战略性合作关系，并与中钢吉碳神舟碳纤维有限公司和航天43所搭建了从原丝、碳化到制品的一体化协作体系；
四是长远发展目标明确，制定的的碳纤维原丝发展规划，目标明确、措施有力，公司将持续投入扩大产能，根据市场扩展情况增加产业化生产线。
1.3项目提出的背景及投资的必要性
1、碳纤维是关系国防安全和新型产业发展的战略物资。
碳纤维以质轻、高强、高模、耐高温、耐腐蚀等特殊性能，在航空航天领域具有重要作用，并广泛应用于尖端武器装备的制造，是涉及国家与民族安全的重要物资。
据了解，2008年前我国对碳纤维的年需求量约为8000吨，而且还在急剧增长，发展空间和潜力巨大，是一个新型的产业，可增加就业，形成新的经济增长点。
2、世界发达国家十分重视碳纤维产业的提升与拓展。
世界碳纤维产业发展迅猛，产能已达7万吨/年以上，拥有该产业技术的国家有日本、美国、英国、俄罗斯等，其中日本产能占世界总产能的90%以上，产业化水平已达T700，极大的促进了航空航天、武器装备等国防高技术产业和整体经济的发展。
3、我国碳纤维产业进展缓慢，严重影响了国防建设和民用产品的发展。
我国对碳纤维的研究起步较早，也投入了数亿元的经费，取得了不少科研成果，但由于核心技术和工程技术没能突破，至今碳纤维没能实现产业化。
据了解，前几年我国碳纤维年需求量在8000吨以上，国家已确定研制生产飞机，航天及武器装备等军事领域急需国产碳纤维，国家领导人也十分重视碳纤维的国产化，碳纤维成为影响我国国防建设和国民经济发展的瓶颈。
为此，公司的决策层先后调研了北京化工大学、中科院煤化所、上海合纤所、威海拓展公司、蚌埠华皖公司、大连兴科、中钢吉碳、吉林吉研等碳纤维的研究生产单位。
目前，国内碳化技术趋于成熟，利用进口原丝，碳化后产品完全能达到日本T300水平，但原丝的生产确不尽如人意，无论是产量还是质量均无法满足后续碳化的需要。
因此，影响高性能碳纤维发展的瓶颈是原丝的品质。
从总体上看，国内碳纤维的研制与生产水平仅相当于国外20世纪70年代中、末期水平。
产量低，性能低且稳定性差，远不能满足军民需要。
严重制约着国家尖端武器的更新换代，对国家安全构成严重威胁，对高附加产值的国民经济支柱产业的发展也影响极大。
4、公司正在实施碳纤维原丝产业化。
公司于2009年底决策T300级原丝产业化，现基建及公用工程已全部进入实施筹建阶段，进入主体设备订购和安装阶段，总体项目实施2010年三季度完成，四季度进入试生产阶段，实行专线专用，6K、12K两条线，1K、3K两条线，总体产能达五万吨/年。
1.4建设规模与目标
****技术有限公司新建12.5万吨/年生产线，最终达到可生产12.5万吨/年碳纤维生产规模，产品质量达到T300水平，部分产品达到T700以上水平。
1.5主要建设条件
1.5.1公司项目实施的硬件条件
公司于2007年初实施本项目的研制计划，当年底现已完成基建及总体的辅助工程设计，拟建设主厂房车间、水处理车间、锅炉房、产品原料库、成品库、配电间等基本生产配套工程设施，同时配备综合楼、职工食堂、职工澡堂等基本办公生活设施，拟建设该项目的基础条件，并从长远发展考虑，预征地520亩，为规模化发展打下了基础。
1.5.2实施碳纤维原丝产业化项目有独特的优势
1、公司是国内唯一一家能够规模化生产碳纤维原丝的厂家。
目前我公司已掌握生产碳纤维原丝的规模化生产能力，是国内唯一一家能够批量生产碳纤维原丝的厂家，拥有独立知识产权，产品性能达到或接近T300。
我公司已与国家军品指定单位中钢吉碳和国内最早实现碳纤维产业化的大连兴科公司形成上下游战略合作伙伴，并与航天四院43所形成了原丝—碳化—制品应用的一体化协作体系，极大地促进了项目的发展。
2、公司拥有一支专业结构合理的复合型人才队伍，为碳纤维原丝产业化提供了有力保障。
公司人才来源于次化纤厂、经纬纺机厂和山西锦纶厂的科技带头人及生产技术骨干，专业结构包含高分子、化工、化纤机械、自动化、工业分析等，公司已经形成了一支复合型的碳纤维原丝工程化实践团队，这支团队积累了丰富的纺织机械设计生产、新型纤维研发生产、整体工程实施与管理的经验。
公司聚集了一批优秀的领导决策层、技术研发和生产管理骨干。
萧忠渊董事长、行业专家是领头人，他不仅具有前瞻的视野、敏锐的判断力和无私的奉献精神，而且还是纺织机械方面的专家，拥有多项国家发明专利，他创办的贝斯特机械制造有限公司（公司的投资和控股企业），主营纺织机械，为碳纤维原丝生产提供了设备和资金保障，公司原丝生产线的设备国产化率达到90%以上,这些成为公司快速发展的重要因素；
XXX总工程师具有40多年的腈纶研发和十几年碳纤维原丝生产经验，曾获得多项部级和国家级科技进步奖，被评为首批享受国务院特殊津贴的有突出贡献的专家，是本领域的国家级专家；
萧忠渊先生理具有近20年的化纤机械产品设计开发经验，获得多项部级科学技术进步奖，主持开发的碳纤维生产线获得国家专利，目前专门负责腈纶基碳纤维工艺技术和设备；
同时值得强调的是，公司还拥有一支具有多年从事腈纶和碳纤维原丝生产经验的一线生产骨干。
公司的这个团队既有管理人才又有技术人才，既有理论人才又有实践人才，既有纺丝专家又有精通装备设计的专家。
这与其他企业的人才结构比较具有其独特的优势。
3、公司积累了较丰富的新型纤维研发经验，为碳纤维原丝产业化奠定了坚实的产业技术基础。
公司整体研制开发出的化纤厂的设备、及人才和开发腈纶基碳纤维原丝的经验，是我国从事特种腈纶生产最早能实现规模化生产的企业，是国内唯一采用亚砜一步法生产腈纶的厂家，为公司的碳纤维原丝产业化奠定了很好的基础。
4、公司具有良好的发展环境，为实现碳纤维原丝产业化提供了重要支撑。
公司的投资和控股企业XXX有限公司，主营____为碳纤维原丝产业化提供了资金保障。
碳纤维原丝项目已列入__________重点项目。
公司具有很好的纺织机械配套能力和人力协作资源，具有煤、电价格低的优势，可显著降低生产成本（煤、电成及人工成本占原丝直接生产成本1/3以上），当地的科研单位和大专院校可以形成很好的技术协作优势，公司的发展碳纤维原丝具有得天独厚的地域优势。
总之，公司实施碳纤维原丝改扩建项目有独特的优势，于中钢吉碳战略合作，能够迅速完成T300级碳纤维的国产化，满足国家航天军工之急需，将成为国内最早完成碳纤维产业化的厂家之一。
1.6主要技术经济指标
主要技术经济指标汇总表
序号
技术经济指标
单 位
数 量
备 注
1
生产能力
碳纤维原丝
吨/年
125000
新建15条线
2
原料消耗
丙烯腈
150000
建筑面积
平方米
200000
5
定 员
人
4000
6
公用工程
用水量
M3/d
65835
用电负荷
KWh/t
412513
用汽量（冬季最大）
t/h
1875
7
投资估算
建设投资
万元
348662.2
其中：
建设期贷款利息
10530
流动资金
51053
总投资额
410245
经济效益
总成本费用
519467
销售收入
635000
营业税金及附加
4153.05
（不包括增值税）
利润总额
90923.2
内部收益率
%
21.26
税后
投资回收期（含建设期）
年
6.08
含建设期2年
贷款偿还期（含建设期）
5.15
投资利润率
27
投资利税率
75
盈亏平衡点
49
1.7结论性意见
本项目工艺技术成熟可靠，投产后可生产国家急需的高性能碳纤维原丝，解决制约我国碳纤维发展的主要瓶颈问题。
打破国外该产品对我国的封锁，以满足国防、军事、航天、航空等工业及民用各领域的需要，符合国家产业政策。
XXX有限公司既有管理人才又有技术人才，既有理论人才又有实践人才，既有纺丝专家又有精通装备设计的专家，还拥有一支具有多年腈纶生产经验的一线生产骨干，他们紧密配合，相互协作,并很好地承接了原化纤厂的生产和研发经验，应用现代化工技术、纺机技术、控制技术和管理方法，深入研究了聚合、纺丝、回收等主要工序的工艺和关键技术，突破了碳纤维原丝的工程化难题，是该项目实施的重要基础和优势。
本项目经济益较好，总投资41.02亿元的投入，每年即可获得利润90923.2万元，全部投资内部收益率21.26%（税后），因此可以在不影响按期还贷的前提下，在碳纤维原丝稳定生产T300基础上，利用企业积累的资金来发展更高性能的碳纤维原丝，尽快试制T700逐步实现产品的更新换代，提升我国碳纤维的整体水平，缩短与世界先进水平的差距。
综上所述，本项目符合国家产业政策，采用的技术路线先进，其产品在国内市场需求量很大，从主要技术经济指标看，项目抗风险能力很强，经济效益和社会效益也十分明显。
因此，我们认为实施本项目不仅是必要的，也是切实可行的。
但鉴于碳纤维是国家急需的国防战略物资，而该行业又是一种高投入、高风险、高能耗的产业，仅靠企业自身的实力来实现产业化的目标显然是困难的，建议政府先可重点扶持几个基础好、有实力的原丝生产及后续碳化企业，加大资金投入力度，实行税收与信贷倾斜政策，使其尽快做大做强，从而带动更多的碳纤维生产企业、原料生产企业在碳纤维产业上下功夫，使我国碳纤维的生产迈上一个新台阶，早日实现规模化、产业化的宏伟目标。
二、市场预测
2.1国内外市场供应现状
目前，工业化生产碳纤维按原料路线可分为聚丙烯腈基（PAN）碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维三大类。
其中聚丙烯腈（PAN）基碳纤维产品的力学性能优良，已经成为当今碳纤维工业生产的主流（约占全球碳纤维总产量的90%）。
世界碳纤维的主要生产商有日本的东丽、东邦人造丝、三菱人造丝三大集团和美国的卓尔泰克（ZOLTEK）、阿克苏（AKZO）、阿尔迪拉（ALDILI）、HEXCEL、Cytec和德国的SGL等公司。
其中日本一直处于领先地位，世界生产能力中日本三大集团占75%，美国占15%左右。
我国PAN基碳纤维的开发研制已有30多年历史。
1960年代初，长春应用化学研究所已着手于PAN基碳纤维的研究，1970年代初已完成连续化中试装置。
其后，上海合成纤维研究所、中国科学院山西煤化所与榆次化纤厂合作开展研制工作，并于1980年代中期通过了中试。
进入产业化试生产阶段，先后建成了从几百kg/a到几t/a的小试装置和几十t/a的中试生产装置。
总之，我国碳纤维研发生产起步不晚，但发展缓慢，总生产能力还不及发达国家或地区的一家公司。
专家认为，制约我国碳纤维发展的主要瓶颈是聚丙烯腈原丝质量不过关。
2.2 市场需求分析预测
2.2.1碳纤维的物理性能
1、比重轻，约为1.7-2.0g/cm3,仅有钢铁的四分之一；
2、抗拉强度高，一般在3.0-7.0GPa；
3、高温下具有高的比强度和比模量，且在高温下不熔不燃，仅仅是烧蚀；
4、断裂伸长在1.5-2.2%之间，柔软可编，深加工性能好；
5、耐疲劳，减振性优异，耐磨性能好；
6、热膨胀系数小，制品尺寸稳定，导热率高，不会出现蓄热和过热，在惰性气氛中，耐热性能优异，强度不下降；
7、生物相容性好，生理适应性强；
8、有良好的导电性、非磁性、电波屏蔽性及优异的X射线穿透性。
2.2.2碳纤维用途
由于碳纤维兼有金属、陶瓷、纺织纤维、有机高分子材料的优异特性，因此在国民经济的众多领域中得到了广泛应用。
例如：
1、国防军事工业方面的应用
这是碳纤维的传统应用领域，主要用于军用飞机、潜艇、导弹、火箭发动机、防弹衣、防暴盾牌、稽私艇、碳纤维炸弹（美国在南联盟和伊拉克战争中都使用了这类炸弹，用来破坏对方的电力设施）及军用装备的防护层。
2、宇宙航天及战略武器方面的应用
涉及宇宙飞船、航天飞机、人造卫星、火箭与导弹复合增强材料、飞机刹车片等，主要利用了碳纤维质轻可减重及可耐上千度高温而强度不变的特性。
3、高新技术方面的应用
正负电了对撞机，采用碳纤维强化朔料制成的束流管主漂移室内、外筒构件，使其工效提到大幅度提高。
在核聚变方面的应用，充分利用了碳纤维复合材料的耐热冲击和耐中子辐照及耐冲刷等优异的热特性以防中了辐照。
铀的分离与浓缩：
使用碳纤维强化塑料制成的旋转体可获得高速度VC，取得较好的分离效果。
4、航空领域中的应用
在保证飞行安全的前提下，飞机自重愈轻，飞得愈快、愈高，可增加航程或增加净载质量，如果说飞机的重量为100%，飞机自身约占50%，其中，飞机结构质量约占自身的30%左右，如果结构质量减轻1kg，总质量减轻2－5kg，增加因子为2－5，这就是飞机大量采用轻质碳纤维复合材料的原因之一。
战斗机结构材料轻量化，可减少油耗，延长作战时间，且可飞得更高、更快，更加机动灵活，从而提高了战斗机的生存和作战能力。
5、汽车及交通运输领域中的应用
采用碳纤维复合材料制造汽车、火车的零部件，不仅使自身轻量化，还可以使其有许多功能特性。
可降低振动和噪声，行驶有舒适感，可提高行车速度。
6、土木建筑
桥梁、地铁、工业民用建筑、水塔、水池、烟囱等土木工程各个领域的钢筋混凝土结构的修复补强（特别是发生阪神、淡路、tolco和台湾省大地震后，海外的需求量大增）。
具有施工便捷、不需大型机具、固定设施，没有湿作业，施工效率高，耐腐蚀、耐酸、耐碱、耐盐，能抗各种恶劣环境等特点。
同时，碳纤维作为电热体有着金属电热体所不可比拟的诸多的优异性能：
如质量轻，化学性能稳定（耐腐蚀，不易被氧化），升温快、电热转换效率高达98%、柔软耐折叠（曲弯测试达50000次）、断线不起弧，可有效杜绝火灾的发生。
7、工业应用
主要利用碳纤维复合材料所具有的高强度、高钢度、重量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，广泛应用于化学、冶金、石油（海底油田上的油管、输送管平台支架、钻井套管）、机械、纺织、医疗、电子等行业。
最引人注目的是美国的压缩天然气（cng）压力容器和消防车的氧气压力容器。
8、体育领域
主要用于高档的文体用具，如：
高尔夫球杆、羽毛球拍、网球拍、高档运动鞋、滑雪板、赛艇、赛车等。
2.2.3市场前景分析预测
随着碳纤维用途日益多样化、核心化，全球航天航空、体育休闲和工业生产中广泛采用应用碳纤维复合材料，其需求量快速增长。
据日本（碳纤维产量占世界总产量的75％）东邦特纳克斯公司的专家分析说，随着航空航天、体育休闲和工业应用对碳纤维的需求大幅度增加，全球碳纤维市场正以平均每年两位数的速度快速增长,而从2005年开始，全球碳纤维的供给与需求已出现紧张局面,2006年全球碳纤维需求量已达到2.5万吨／年，预计2010年全球碳纤维需求量则达到31910吨／年。
不包括新增的年需求量数万吨的风力发电、飞机、复合材料电缆、桥梁补强等项目……
随着我国改革开放的深入发展，国内碳纤维的消耗量在逐年增长。
据统计，1996年为580吨，1997年为700吨左右，2000年为五万吨，2001年为1500吨，2002年已超过2235吨，2005年将突破4000吨。
2009年达到9000吨以上。
而目前国际上主要应用于三大部分：
航天航空、体育运动器械和工业，分别占需求量的比例为20%、30%、50%。
在国际上，碳纤维在航天航空及产业用量所占比例比我国大得多。
主要应用领域及增长率
应用领域
应用实例
增长率%
平均增长率%
一
般
企
业
高压容器
CNG、医用氧气瓶
30-35
20-25
土木建设
桥梁增强、建筑材料
25-30
交通运输
船舶、卡车、轿车、火车
能 源
飞轮、风力发电
15-20
机 械
辊、管、集装箱
其 它
复杂成形件、医疗器械
文体
器材
高尔夫棒
高尔夫碳竿（60-90%）
5-7
4-6
球拍类
美日市场成熟、亚洲等国扩大
3-5
钓 竿
航空
航天
飞 机
大型客机
卫 星
卫星及飞船
我国政府最近正式批准把大型飞机工程列入国家中长期科学和技术发展规划和“十一五”规划纲要，并定下目标在2010年前完成设计，并自行生产飞机引擎，2020年前开始制造大型飞机。
而在大飞机制造中需要大量碳纤维。
近几年碳纤维复合材料（CFRP）在宇航和航空工业领域的应用得到迅速发展。
运输飞机、风能叶片和深海油田对碳纤维的大量需求，基础设施、汽车工业、压缩气瓶等对碳纤维用量的增加，最终引发碳纤维短缺、导致其供不应求的局面
飞机碳纤维强化塑料（CFRP）用量急增，波音公司积10余年在B-777机尾段使用复合材料的经验，在新一代B-787机型上，将复合材料的用量从过去占全机结构质量的大约10％一下子提高到50%。
使用部位从尾部上升到主要承力结构的机身和机翼。
欧洲空中客车公司A380超大型客
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