年产400吨高强高模聚乙烯纤维生产建设可行性研究报告.docx
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年产400吨高强高模聚乙烯纤维生产建设可行性研究报告
目录
第一章总论6
1项目背景6
1.1项目名称6
1.2承办单位概况6
1.3可行性研究报告编制依据6
1.4项目提出的理由和过程6
2项目概况6
2.1拟建地点6
2.2建设规模与建设周期6
2.3主要建设条件7
第二章市场预测7
1产品市场供应预测7
1.1国外市场供应现状7
1.2国内市场供应状况9
2产品市场需求预测9
2.1国内外市场需求现状及预测10
第三章建设规模与产品方案12
1建设规模12
1.1建设规模方案比选12
1.2推荐规模、方案及其理由12
第四章场址选择12
1场址所在位置现状12
1.1地点与地理位置12
1.2场址土地所有权属类别及占地面积12
1.3土地利用现状12
第五章技术方案、设备方案和工程方案13
1技术方案13
1.1生产方法13
1.2工艺流程15
1.3工艺技术来源15
2主要设备方案16
2.1前纺设备清单16
2.2后方设备清单17
2.3辅助设备清单17
3工程方案18
3.1主要建、构筑物的建筑特征、结构及面积需求18
3.2技术改造项目原有建筑物的情况18
第六章主要原材料、燃料供应18
1主要原材料供应18
1.1主要原、辅材料品种、质量与年需要量18
2公用工程供应19
第七章总图布置19
1总图布置19
1.1平面布置19
第八章节能措施20
1节能措施20
1.1提高产能降低单吨纤维能耗20
2能耗指标分析20
第九章节水措施20
1节水措施20
2水耗指标分析20
第十章环境影响评价21
1场址环境条件21
1.1项目建设对环境的影响21
1.2主要污染源及污染物21
1.3治理措施及投资21
1.4厂区绿化22
1.5环境保护机构和人员22
第十一章劳动安全卫生与消防23
1劳动安全卫生标准23
2劳动安全23
2.1卫生24
3消防24
3.1设计依据24
3.2防火等级24
3.3总平面布置24
3.4消防给水及消火栓24
3.5灭火器25
3.6电气25
第十二章组织机构与人力资源配置26
1组织机构26
2人力资源配置26
2.1生产作业班次及劳动定员数量26
2.2技能素质要求27
2.3员工工资福利27
2.4员工来源及招聘计划28
2.5员工培训计划28
第十三章项目实施进度28
第十四章投资估算29
1销售收入估算29
2成本费用估算29
3投资情况30
第十五章研究结论及建议31
1研究结论31
2建议31
第一章总论
1项目背景
1.1项目名称
年产400吨高强高模聚乙烯纤维生产项目
1.2承办单位概况
**********公司
1.3可行性研究报告编制依据
《我国国民经济和社会发展十二五规划纲要》
《2012年中国超高分子量聚乙烯纤维行业产业链竞争趋势及企业内外部资源整合策略咨询报告》
1.4项目提出的理由和过程
根据国家十二五规划中对产业结构调整及新材料开发等方面的提倡及扶持政策，结合当地纤维及纺织行业的发展状况，目前超高分子量聚乙烯纤维目前仍有巨大的市场缺口，且生产利润较为可观。
通过预测，本项目总投资为6000万元，年产值为8,800万，利税为3151万元，投资回报周期为2.6年，从财务评价上看本项目可行。
在提出该项目后，我司聘请国内知名学府及科研单位专家对该项目技术可行性做出充分论证，同时向国内专业的行业发展情报分析公司咨询行业发展情况，并向下游产品使用客户做出充分调研，做出此项目可行性分析报告。
2项目概况
2.1拟建地点
根据实际情况填写
2.2建设规模与建设周期
建设规模：
年产400吨高强高模聚乙烯纤维
建设周期：
8个月（含调试开车时间）
2.3主要建设条件
1）土地：
8000㎡
2）厂房：
6000㎡
3）电：
4500KVA，380KV
4）蒸汽：
8吨/小时，≥0.8Mp
5）生产设备：
两套
第二章市场预测
1产品市场供应预测
1.1国外市场供应现状
2010年底国外生产厂家产能统计
公司
荷兰-DSM公司
美国-Honeywell
日本-东洋纺公司
合计
产能
4700t/a
3000t/a
3000t/a
10700t/a
从1979年荷兰DSM公司申请第一份有关高强高模聚乙烯纤维的专利到现在，加之主要公司的专利垄断和技术限制，致使UHMWPE近些年才开始实现产业化生产。
目前世界上拥有独立自主产权并能够工业化生产UHMWPE的国家及企业只有荷兰DSM公司、美国Honeywell公司、日本东洋纺织公司（DSM的合资企业）。
荷兰国有能源化学公司（DutchStateMines，DSM）是荷兰三大化工公司之一，于1979年发表第一份关于高强高模聚乙烯纤维的专利，随后在荷兰Heeden地区建成5套UHMWPE纺纱生产装置和一套单取向高强高模聚乙烯纤维预浸材料UD生产装置，成为世界上首家UHMWPE工业化规模生产的企业，UHMWPE商品名Dyneema。
2004年5月份，该公司在因反恐作为核心材料而需求旺盛的美国北卡罗莱纳州的Greenville新建的一套Dvneema纤维生产装置及两套UD防弹材料生产装置投产，投资大约是1亿欧元，使其UHMWPEDvneema生产能力扩大40%，达到4500t／a，DvneemaUD材料的生产能力翻一番，达到2000t／a。
虽然Greenville的生产是为全球顾客服务的，但由于美国目前的个人安全和恐怖主义形势严峻，因此DSM的Dvneema计划首先服务于美国军队的需求。
目前，在美国的两套UD生产装置的产品几乎全部用作美国国内和飞抵美国的飞机座舱防弹门的材料。
2008年1月份，DSM宣布第三次扩产计划，以数千万美元的投资扩大美国北卡的Dyneema生产能力并将于年内投产。
新计划完成后，将使公司拥有的UHMWPE生产装置总数达到9套，在全球Dvneema纤维生产量将提高约18%，达到4700t／a，单向（UD）防弹板的生产量将提高25%，达到2500t／a。
DSM公司还在以色列建了一个规模为200吨/年的生产基地，以满足以色列在军事防御和武器装备等方面的需求并开拓市场和产品的覆盖面，如：
海洋开发、海底作业的工作服，绳、缆、拖网等，汽车制造工业的既防护又减重节能的结构材料中的增强材料等的应用。
日本东洋纺（Toyobo）1984年与荷兰DSM公司合资建立了50吨/年的中试工厂，商品名“Dyneema”，1988年生产能力为200吨，2002年10月扩大到500吨/年，东洋纺公司于2008年7月下旬宣布计划投资50亿日元（4690万美元），扩大商品名为Dyneema的高强度聚乙烯纤维产能，以满足市场需求的增长。
公司计划在位于日本福井的工厂内新建两条生产线生产Dyneema纤维，当前该工厂已拥有1600吨/年的Dyneema纤维生产能力。
据称，新建生产线于2010年2月建成投产，投产后东洋纺的总产能达到3000t/a。
美国Honeywell（霍尼韦尔）是一家全球年销售额260亿美元、在技术和制造方面占世界领先地位的多元化跨国公司。
霍尼韦尔特殊材料集团就是其下属的年销售额40亿美元的战略业务集团，为全球客户提供高性能专业材料，公司于20世纪80年代中期开发成功UHMWPE，商品名Specra，其市场售价稍高于杜邦公司Kevlar产品。
2001年以后，该公司也在不断的扩产，目前的Specra产能在3000t／a左右。
1.2国内市场供应状况
2010年底国内生产厂家产能统计
公司
湖南中泰
宁波大成
北京同益中
浙江翔盛
其它厂家
合计
产能
1500t/a
1000t/a
600t/a
400t/a
2500t/a
6000t/a
八十年代中国一些科研单位开始进行高强高模聚乙烯纤维的探索研究。
从1984年开始，中国的院校和科研部门先后立刻开展“UHMW-PE纤维的研究”。
从工业实用化角度出发，综合权衡影响UHMW-PE加工工艺各环节的因素，分别探索了以煤油，十氢萘为溶剂的独具特色的工艺实施方案，填补了国内在该领域的空白。
国内UHMWPE虽然已经具备了初步的市场竞争力，但产业化进程相当慢。
早在1985年，东华大学就率先提出对UHMWPE项目产业化的研究，并开始对该产品的生产技术进行研究，取得了一批UHMWPE专利，在一些关键技术上走在了世界的最前列。
在中试成果的基础上，于1999年底与湖南中泰特种装备有限公司建成一套100t／a工业化生产装置，2000年又扩产为200t／a。
产品经湖南省科委组织专家鉴定“属国内领先并达到国际同类产品先进水平”。
2000年被认定为国家重点新产品。
目前，公司高强高模聚乙烯纤维和无纬布分别达到1000吨/年，防弹板达到30万块/年的生产规模。
中泰公司计划把高强高模聚乙烯纤维年产量扩大到1500吨。
目前国内生产UHMWPE产品的还有北京同益中特种纤维有限公司、杭州翔盛高强纤维材料股份有限公司、浙江金昊特种纤维有限公司、山东爱地高分子材料有限公司、上海斯瑞聚合体科技有限公司、常熟绣珀纤维有限公司等。
近年来，相关科研单位和生产企业逐步攻克了UHMWPE产业化生产中的如冻胶纺丝技术、萃取技术及萃取装备、纳米颗粒使用技术、超倍拉伸技术等一系列技术难题，形成了完整的生产技术软、硬件，并全部采用国内市场上能采购的国产原料，实现产品全国产化，使UHMWPE及其UD材料的产业化取得突破，产品已逐渐被社会认可和赞誉。
2产品市场需求预测
2.1国内外市场需求现状及预测
材料是社会进步的物质基础和先导，对国民经济和国防建设起着关键的支撑作用。
新材料是高技术的重要组成部分，与信息、生命、能源并称为现代文明和社会发展的四大支柱。
纺织新材料是其重要分支，现已经历了三个发展阶段，20世纪50~60年代及以前是天然纤维材料时代，70~80年代是化学纤维材料时代，自90年代中期以后开始进入转基因材料时代。
纺织新材料已渗透到交通运输、信息、能源、建筑、环保、卫生、农林、渔业等各个领域。
目前，印度正在成为世界纺织品和服装生产大国，出口大国，但不是强国。
制约我国纺织品竞争力的主要因素是纺织新材料的研发水平，纤维原料的质量、品种和纺织染整工艺、技术、装备水平。
应对挑战的关键是加快发展新材料产业，进一步提高印染后整理技术，增强产品竞争力。
纤维不仅作为衣料还在装饰、产业用纺织品方面有广泛的应用。
高分子材料在加速对各种高强度、高功能的新材料开发起了重要的作用。
尤其是近年来随着宇宙开发、航空、新能源、海洋及通讯信息等高新产业的发展，以及人们对服装性能越来越高的要求，开发了差别化、高性能、高功能纤维、产业用纺织品等纺织新材料。
1979年荷兰DSM公司研制成功以高分子量聚乙烯为原料，纺丝制成高强高模纤维，开创了以柔性链高聚物为原料制造高性能纤维的途径。
高强高模聚乙烯纤维与芳纶1414和碳纤维相比，强度更高，比通用芳纶大一倍，是钢丝的十倍，它的比强度和比模量是其他纤维无法相比的。
它还具有原料易得，成本较低等优势，故其产业化速度较快，应用领域拓展较快。
高强高模聚乙烯纤维国际上已在军事、航天、航海工程、高科技产业、运动器械等领域中广泛应用，如：
防护材料（防弹服、防刺服、防弹运钞车，警察盾牌、头盔）、高强绳索（大型船舶缆绳、降落伞绳、布雷绳、登山绳等）、复合材料（坦克内附壁缓冲材料、雷达天线罩、大型储藏罐）、运动器械（弓弦、帆布雪橇等），光缆补强材料，钓鱼线及渔网等。
其中缆绳的应用发展尤为迅速。
前几年平均以每年300%的速度递增，推动了该纤维的高速发展。
以中国为例，中国对高强、高模聚乙烯纤维及制品的要求在逐年增长，目前每年进口约200吨，价格在550-600元/千克（纤维），主要用于国防、军事工业。
在应用最为广泛的缆绳业上，由于价格过于昂贵，未被采用，若能以价廉，质量中等（强度约20g/d，模量1000g/d，伸长5%）的纤维来取代尼龙绳，每年将有上千吨的需求，并可取代国际缆绳业、国内船舶业的大量客户，增强船舶缆绳的出口竞争能力。
在韩国，市场有强烈的需求，但尚无大规模的工业化生产，因此，采用冻胶纺制备高强高模聚乙烯纤维和其后加工产品可以创办一个高科技产业，满足国内日益增长的需要，而且可以获得较为丰厚的回报。
用途
说明
现实需求
（吨/年）
潜在需求
（吨/年）
绳缆
港口牵引绳、重载、救捞、拖曳、船缆、帆索、登山、漂浮目标、海上采油、海洋矿业等
3000～4000
以万吨计
网
海洋网箱、警用、拖网、远洋围网、防汛等
1800
以万吨计
防弹
防弹衣、防弹头盔
4000
以万吨计
装甲
车、船、飞机
800
以千吨计
防割、防刺
防割手套、护臂、护颈、防刺服、击剑服
400~500
以千吨计
防爆破
排爆服、防爆毯、防爆器材等
200
以千吨计
极低温领域
超导等
少量
以百吨计
医用
人造韧带、医疗器械
少量
以百吨计
复合材料
应用领域众多，如各种结构材料等。
目前处于研发阶段，近年内技术将趋于成熟并形成产业规模
以千吨计
以万吨计
合计
约1～2万
约6～10万
第三章建设规模与产品方案
1建设规模
1.1建设规模方案比选
目前国内PE纤维生产线的单线产能及产品规格主要如下表：
工艺路线
投资额定
产品特点
备注
干法
高
产能低、细旦丝
环保难达标
湿法
冻胶丝断点120t/a
适中
产能低，细旦丝
能耗高
冻胶丝断点200t/a
适中
产能高，细旦丝
成本低
干燥后断点100t/a
适中
产能低，粗旦丝
成本低
1.2推荐规模、方案及其理由
综合比较，目前防护领域将有极大的发展，需求旺盛。
同时考虑环境的影响，生产线能耗的高低，选择湿法冻胶丝断点工艺，生产规模为单线200t/a。
结合目前土地、厂房及人员配置的情况，一期规模总体投资两条生产线，总产能为400t/a
第四章场址选择
1场址所在位置现状
1.1地点与地理位置
根据实际情况填写
1.2场址土地所有权属类别及占地面积
****（做适当说明）
1.3土地利用现状
****（做适当说明）
第五章技术方案、设备方案和工程方案
1技术方案
1.1生产方法
总体采用湿法纺丝冻胶丝断点＋萃取＋干燥＋多级热牵伸的生产方法。
本项目的前纺方案采用溶解（俗称“配老汤”）—溶胀—溶解—螺杆挤出工艺—冻胶成型；后纺工艺方案采用四辊牵伸—萃取—干燥—上油—七辊牵伸—卷绕工艺，具体如下：
首先将计量的70#白油加入溶解釜中，再加入少量的UHMWPE粉，高温120℃左右45~110rpm的速度下搅拌一定时间使UHMWPE粉全部溶解，而后将溶解液（老汤）用泵打入储罐中备用。
抽取一定量的“老汤”到溶胀釜中，再加入一定量的UHMWPE粉，使体系内部的UHMWPE的质量分数在8~10%，高温120℃左右45~110rpm的速度下搅拌一段时间后用原液输送泵将溶胀液打入搅拌釜内继续搅拌溶解，搅拌釜温度为120℃左右，搅拌速率在30~100rpm范围内搅拌一段时间后用备用原液输送泵将溶解液打入喂料釜内备用。
喂料釜内的UHMWPE溶液靠自重流入DN125的双螺杆挤出机，原液由螺杆定量挤出后经由熔体过滤器进入纺丝箱内，流体在纺丝箱内经由定量分流系统从喷丝板挤出进入升降水槽内固化成型为初生纤维，初生纤维由导丝机系统平铺到纺丝小车中。
初生纤维经过在平衡间放置一段时间后（初生纤维在微观上主要是由两部分组成，一是由大分子链互相缠结形成疏松大网络，吸引和包裹着许多白油溶剂分子，该相聚乙烯浓度约为30%-40%；另一相则主要是溶剂组成，聚乙烯浓度极低。
在相分离过程中，浓相中的溶剂基本留在丝条内，稀相中的溶剂则逐渐分离出来。
因此将凝固成形的初生丝放置一定时间，有利于相分离和部分溶剂的回收）由集束架进入后纺系统。
后纺中首先进行的是四辊牵伸工艺，此时由于纤维内部含有大量的溶剂白油，使纤维易于牵伸。
丝条经过四辊牵伸后进入萃取槽内，在萃取槽内采用沸点较低的碳氢萃取剂103在40~50℃的温度范围内将初生纤维内部的沸点较高的白油置换，为了提高萃取效率一般在萃取槽内还会加入超声波发生器；萃取液在萃取槽内可以采用全逆流方式也可以采用任意组合的并列逆流方式；另外为了减少萃取剂的损失还可在萃取槽出口处加上一套出丝口真空系统，通过此系统可以将出萃取槽的初生纤维上携带的大量易挥发萃取剂先行回收，从而减少萃取剂的损失。
出萃取槽的纤维随后进入50~60℃干燥箱中是萃取剂挥发，为了提高干燥效果一般采用两级干燥工艺，一二级干燥箱内的进风系统既可以并联使用也可以串联使用，在满足干燥条件的前提下尽量采用串联进风方式，这样可以节省一部分能耗。
干燥后纤维要经过常温上油处理，之所以要上油是因为纤维会在与辊子接触过程中产生大量的静电，带静电的纤维集束性变差，运行过程中纤维会在辊子上分散的更开，这样会导致两种结果，一是分散开的纤维由于辊子的粗糙度的运行而形成断丝，二是会导致牵伸过程中应力对纤维内部结构的影响不一致从而影响纤维力学性能的指标。
为了进一步提高纤维的结晶度和取向度，上油的纤维还要进行牵伸热箱的超拉伸处理，牵伸热箱的温度一般都在130℃以上，温度在三级热箱中的分布一般要根据具体的工艺进行调整，一般一级拉伸倍数比较大；二级以上的拉伸倍数比较小。
纤维在拉伸张力作用下，冻胶纤维中较为松散的折叠链片晶逐渐致密化，并且使纤维中越来越多的具有很少缠结点的非晶区缚结分子先后被拉直靠拢而形成新的晶区，从而使纤维的结晶度、取向度得到较大提高。
纤维最终形成伸直链结晶、折叠链结晶和非晶区缚结分子并存的结构，纤维中这种伸直链结晶的形成正是导致聚乙烯纤维高强高模的本质所在。
1.2工艺流程
●前纺工艺流程
●后纺工艺流程
2主要设备方案
2.1前纺设备清单
序号
名称
型号
数量
1
溶解釜
2m³
1
2
溶胀釜
2m³
1
3
混料釜
2.5m³
1
4
喂料釜
1m³
1
5
白油计量罐
2m³
1
6
乳化釜
300L
1
7
双螺杆挤出机
DN125D/L=64
1
8
熔体管道
滤前、滤后共5段
1
9
熔体过滤器
过滤面积2×3㎡
1
10
计量泵传动部件
10
4套
11
纺丝箱
两位四头
3
12
纺丝组件
36
两备
13
升降水槽
6
14
导丝机
辊面长1350mm
3
15
铺丝机
宽1300mm
3
16
高位水槽
2m³
1
17
循环水槽
1m³
1
18
分层槽
1m³
1
19
冷水机组
15万大卡
1
20
深冷水槽
1m³
2
21
纺丝机架
1
22
配料机架
1
23
导热油炉
90KW
2
24
模温机
30KW
1
25
联苯加热炉
80KW
1
26
板式换热器
10㎡
1
27
纺丝小车
410×1100×1100mm
1
2.2后方设备清单
序号
名称
型号
数量
备注
1
集束架
集束桶数：
80个
2
2
四辊牵伸机
辊面长度2300mm
4
3
萃取槽
12槽，辊面长1660mm
2
4
萃取混合液储罐
1.33m³DN1000X1400
2
5
萃取加热水槽
1m³换热面积3㎡
2
6
气液分离罐
0.13m³
2
7
冷凝器
3㎡
2
8
混合液中转罐
0.14m³
2
9
干燥箱
31辊，辊面长1660mm
4
10
热管换热器
KLS-65
2
11
七辊牵伸机（热）
辊面长1450mm
6
12
七辊牵伸机（冷）
辊面长1450mm
2
13
牵伸机热水槽
0.8m³换热面积1㎡
2
14
吸丝箱
容积0.28m³
6
15
吸丝箱
容积1m³
2
16
牵伸热箱
甬道尺寸270*1600*5700
6
17
卷绕机
176头
2
2.3辅助设备清单
序号
设备名称
数量（台/套）
备注
1
尾气回收设备
2
每条线一套
2
白油分离系统
1
3
冷冻机组设备
1
150000大卡
4
空压机
1
10m³螺杆式
5
凉水塔
1
1200m³/h
5
化验检测设备
1
6
办公设备
1
7
叉车
1
8
货运车
1
3工程方案
3.1主要建、构筑物的建筑特征、结构及面积需求
本项目厂房为钢结构厂房，厂房建设面积及高度要求如下：
前纺厂房需求：
长x宽x高=60mx20mx8m
后纺厂房：
长x宽x高=90mx42mx8m
辅助设备厂房：
长x宽x高=50mx90mx8m
3.2技术改造项目原有建筑物的情况
目前拥有厂房及其结构如下：
前纺厂房需求：
长x宽x高=60mx25mx8m
后纺厂房：
长x宽x高=90mx42mx8m
辅助设备厂房：
长x宽x高=90mx15mx8m
原有建筑物改造能够满足项目需求。
第六章主要原材料、燃料供应
1主要原材料供应
1.1主要原、辅材料品种、质量与年需要量
No.
原料名称
规格
需求量（t/a）
运输方式
产地
1
UHMWPE粉
分子量≥300万
440
汽运&海运
国产或进口
2
溶剂（70#白油）
矿物油
80
汽运&海运
国产或进口
3
萃取剂（103#）
碳氢清洗剂
200
汽运
国产
2公用工程供应
No.
名称
要求
装机容量
用量（每天）
满足方式
1
电
380KV
4800KVA
72000kwh
工业配套
2
蒸汽
≥0.8MP
8t
180t
工业配套
3
循环水
软化水
1200t/h
1100t/h
自供
第七章节能措施
1节能措施
1.1提高产能降低单吨纤维能耗
●提高前纺纺丝溶液浓度，相同能耗情况下提高产能10%
●干燥箱采用循环风的干燥方式，降低干燥能耗40%左右
●改善牵伸热箱保温措施节能25%左右
●减少尾气回收设备进风量，节能40%左右
●采取连续精馏工艺，用汽化萃取剂为进料预
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