年产1600吨间位芳纶短纤维项目可行性研究报告.docx

1、年产1600吨间位芳纶短纤维项目可行性研究报告 年产1600吨间位芳纶短纤维工程可行性研究报告第一章 总 论第一节 项目名称、建设单位和编制单位一、项目名称： 年产1600吨间位芳纶短纤维工程二、建设地点： 三、企业名称： 四、企业性质： 五、项目性质： 高技术、高性能特种纤维六、法人代表： 七、编制单位： 上海舟汉纤维材料科技有限公司八、编制单位负责人： 周文奎第二节 项目背景及建设的必要性一、项目背景及建设的必要性间位芳纶纤维，学名为聚间苯二甲酰间苯二胺纤维，我国通俗称为间位芳纶，美国杜邦公司称为Nomex,日本帝人公司称为Conex,由于间位芳纶具有优异的耐高温性和阻燃性、良好的尺寸稳定

2、性、较好的机械性能，可纺性好等特性，已经成为当今高性能纤维中发展最快的品种之一，是一种综合性能优良的高科技纤维。在防护服装、蜂窝结构材料、电绝缘纸和高温过滤材料等方面有着广泛的用途。是航空航天、电子、通讯、环保、石油化工、海洋开发和特种服装等领域的重要基础材料。间位芳纶纤维最突出的特点是在高温下的耐老化性能好，居世界耐高温纤维中首位。在240下加热1000小时，仍保持原纤维强度的65，其极限氧指数LOl值达2932，是一种难燃纤维，具有自熄性，高温（550以上）处理时，纤维表面炭化。在有火源燃烧的状态下，放出少量无毒烟气，不产生熔滴。间位芳纶纤维还具有良好的耐腐蚀性，良好的防辐射性、绝热性与电

3、绝缘性能等。该纤维与5对位芳纶混纺，其极限氧指数LOl值可达到35以上。长期以来，我国耐高温纤维一直依赖进口，国内市场被美、日、俄等国所垄断，其技术对我国不转让，实行封锁。我国在20世纪70年代开始对耐高温纤维间位芳纶进行开发和研究，先后建成10吨和50吨的中小型试验装置。直到2004年，建成年产500吨（实际为1200吨）的生产装置，享有完全自主的知识产权，打破了国外技术封锁，填补了我国耐高温纤维中的一个空白。在建设烟台、圣欧两个年产1500吨间位芳纶生产装置后，对在建设和生产过程中暴露的问题，及时进行总结。对部分设备、工艺参数、设备布置都进行改进和完善，使之今后新建的装置生产更加稳定，产品

4、质量明显提高。在这基础上，舟汉公司又推出年产1600吨间位芳纶新系列生产装置的设计方案，新系列装置主要特点是：产量提高、投资相应减少、厂房长度缩短30米。间位芳纶蜂窝结构材料是航空、高速列车、汽车、船舶、体育器材和建筑行业重要的复合材料，是国家急需的战略物质，需求量越来越大。生产间位芳纶蜂窝结构材料的原料是间位芳纶沉析纤维，尽管国内有二家工厂生产，但产量有限，仅能勉强满足所在公司生产间位芳纶绝缘纸的需求，不能满足生产蜂窝结构材料的需求。目前，国内生产间位芳纶蜂窝结构材料的原料，即间位芳纶沉析纤维仍依靠进口，而国外公司乘机抬高价格并提出苛刻要求，严重制约我国蜂窝结构材料的发展。当前我国耐高温纤维

5、的市场已进入高速增长期，国家将间位芳纶作为“十一五”计划和“十二五”规划中重点扶植技术项目，尽快建设一批工艺技术更先进、布置更合理的间位芳纶纤维生产装置。这对于加快发展我国高科技纤维和扩大间位芳纶纤维及系列产品的生产有着深远的战略意义。第三节 可行性研究范围本可行性研究报告按国家有关规定进行编制，着重对间位芳纶工艺技术路线，即低温溶液聚合、湿法纺丝的间位芳纶制造工艺技术进行分析、论证，对生产设备进行分析、论证，并对间位芳纶工程进行投资和成本估算。第四节 主要技术经济指标序号项 目单 位指 标备 注一建设规模1聚 合吨/年32002纺 丝吨/年1600二产品品种1间位芳纶短纤维吨/年1600三主

6、要原材料消耗1间苯二甲酰氯（IPC）吨/年13702间苯二胺（MPD）吨/年7603二甲基乙酰胺（DMAc）吨/年724中和剂吨/年2005油 剂吨/年156包装材料套/年10000四主要公用工程消耗1电万kwh/年12602水万m3/年153蒸汽万吨/年2.34工艺用压缩空气万Nm3/年3305仪表用压缩空气万Nm3/年346氮 气万Nm3/年407冷冻水万kcal/年12500五建筑面积平方米11000六定 员人104七年工作日天330八总运输量吨/年6000九总投资万 元11090其中：固定资产投资万 元9090 流动资金万 元2000十销售收入万 元17600十一总成本万 元7660十

7、二税 金万 元2464十三税后净利润万 元7476十四税后投资回收期年1.2第五节 可行性研究结论一、建设的必要性间位芳纶是一种综合性能优良的高性能纤维，具有良好的物理机械性能，在防护服材料等方面有着广泛、重要的用途，是国防、民生等方面的重要基础材料，具有很好的市场前景。为满足我国产业化领域和实现国防现代化对高新技术纤维不断增长的需求，提高我国高新技术纤维产业化的发展水平，本项目的建设是必要的。二、采用的技术可靠本项目采用独特的拥有完全知识产权工艺技术和成熟的工艺设备，建设间位芳纶生产装置，具有投资少，效率高、能耗低等优势，产品质量达到或接近国际先进水平，在国内外市场上具有较强的竞争力，采用的

8、工艺技术先进可靠。三、经济上可行本项目投产后，年产间位芳纶短纤维1600吨。年销售收入17600万元，税金2464万元，利润7476万元，投资回收期1.2年（不含建设期），该项目利税丰厚，效益明显，经济上是可行的。综上所述，本项目的建设是非常必要的、可行的，也是迫切的。第二章 国内外市场需求预测第一节 国内外生产现状目前，耐高温纤维中发展最快的是间位芳纶纤维，是开发最早、产量最大、应用最广，也是最有发展前途的耐高温纤维。全球年生产能力已达6万吨左右。美国杜邦公司研制间位芳纶（商品名Nomex）于六十年代初期，在美国弗吉尼亚州建成投产。杜邦公司所生产的间位芳纶（Nomex）占世界产量的近50，除

9、了在本国建厂外，还到国外投资建厂扩大生产能力，先后在日本，西班牙等国投资建厂。目前，杜邦公司间位芳纶（Nomex）生产能力为3万吨，其产品的生产、销售以及产品质量居世界领先地位。俄罗斯于七十年代在哈萨克斯坦（前苏联）建有两条间位芳纶(商品名phenylon)生产线，生产能力均为1000吨，在圣彼得堡有一条60吨/年的中试装置。九十年代在本国建设几条间位芳纶(phenylon)生产线，主要产品有短纤维、长丝束、绝缘纸，其中电绝缘纸质量指标与杜邦公司相仿，目前，生产能力约1.5万吨，生产能力占世界总量的25。日本帝人公司生产间位芳纶（商品名conex），产品有常规（原色及有色）短纤维、长丝束、牵切

10、纤维、高温阻燃型、耐气候型、高强型长丝（强度7g/d）、碱性染料可染型纤维，其生产能力为0.6万吨。短纤维在国际市场上有一定竞争力。我国生产间位芳纶纤维的公司有三家，主要品种有短纤维、长丝束、绝缘纸和蜂窝材料。目前，生产能力约0.9万吨，在建的还有二家，届时，生产能力可达1.3万吨，仅次于美国和俄罗斯，成为世界第三间位芳纶纤维生产的国家。国内间位芳纶纤维生产厂家及规模见表2-1。表2-1： 国内间位芳纶纤维生产厂家及规模序号 序号生产厂家生产规模（吨年）年备注1山东烟台5400900吨色丝2广东新会10003上海圣欧1800（1500）4浙江萧山（1500）在建5浙江舒尔姿（1500）在建小

11、计8200（4500）备注：括号内数字为在建。第二节 间位芳纶纤维市场需求状况目前，世界间位芳纶纤维市场需求量大约在每年10万吨左右，按每年25%的速度增长，预计到2012年需求量将达到15万吨。表二为近几年世界间位芳纶纤维消费及预测情况。表2-2： 近几年世界间位芳纶纤维消费及预测 （万吨年） 年份200320042005200820102012生产能力2.63.44.06.41015.6由于前几年我国使用的间位芳纶纤维绝大部分依靠进口，国外杜邦、帝人等公司联合垄断中国市场，致使间位芳纶纤维价位居高不下，对应用范围的扩大起到非常不利的影响。国内业内人士认为：在附加值高的特种纤维行业中，国外公

12、司联手对我国进行抬高价位和技术封锁，应有清醒的认识。只有加快完善和提高我国的间位芳纶纤维生产技术，在短时间内尽快建设二、三座具有我国自主技术产权的间位芳纶纤维工厂，才能摆脱国外的价格垄断和技术封锁，才能扩大间位芳纶纤维的应用范围。目前，我国间位芳纶已达到规模工业化程度，其品种和质量也接近国际先进水平，应用范围正逐步扩大。随着国产芳纶逐渐满足国内市场的需求，从而结束了国外公司的价格垄断并走向国外市场，2009年外销2000吨。我国“十一五”期间间位芳纶纤维及制品市场需求将着重在以下几个方面。1. 阻燃防护服冶金部门每年需隔热、透气、柔软的阻燃工作服40万套；消防部门每年需阻燃消防服装60万套；水

13、电核业、地矿等部门和从事特殊环境工作的每年需40万套防护服，年需耐高温阻燃防护服纤维约1400吨，加上其它需阻燃工业服的行业，我国年需耐高温阻燃工作服300万套，和与其配套的防护材料，消费量将达4000吨。2. 蜂窝结构材料间位芳纶蜂窝结构材料是航空、高速列车、汽车、船舶、体育器材、建筑等行业重要的复合材料。尤其是作为航空复合材料，正以其优异的性能得到广泛的应用。欧洲空客飞机用复合材料已占到飞机重量的30%，美国波音达到50%。我国大飞机项目已经启动，在国产大飞机上将广泛采用芳纶蜂窝结构材料，欧洲空客和美国波音 已相继在天津建厂生产芳纶蜂窝材料，抢占中国飞机复合材料市场。国产高速列车现在也处在

14、高速发展时期，对芳纶蜂窝结构材料的需求也非常大，仅青岛四方、长春客车年需1520mm芳纶蜂窝材料将达50万m2。预计，今后两年间位芳纶蜂窝材料及制品的市场需求将达到50亿元人民币，年耗量将远远超过2000吨。3. 阻燃装饰织物据中国装饰行业发展研讨会透露：“十一五”期间我国城市要新建旅游宾馆（饭店）客房30万套，改造50万套。每年耗费在装饰工程上的金额高达600亿元人民币，而在装饰工程量中纺织装饰工程量一般为25%40%，星级饭店中的床上用品和室内装饰用纺织品随着消防意识的增强和消防法规的实施，这些纺织品都必须选用含阻燃纤维的纺织品。目前，国内涉外五星级宾馆使用的阻燃纺织品均是从国外进口。该领

15、域年需求量约在3000吨。4. 过滤材料在过滤材料行业中每年用量在200吨以上的厂有67家，分别为上海博格、厦门怡安、上海华成、无锡毕达福、安徽高美、安徽岳西、抚顺工业用呢。其它还有南海天龙、厦门三维斯、南通新源、上海皆成、无锡华蔚、抚顺天宇、天台工业用布、台州皓天、宾海华光等余家企业。该领域年用量约在4000吨。5. 绝缘纸国内生产间位芳纶绝缘纸的厂家有烟台、圣欧等89家，烟台、圣欧二家产量均在500吨左右。但品种与质量仍比不上杜邦公司。所以每年仍从杜邦公司进口部分绝缘纸，年需用量约为3000吨。6. 其它生产高温传输带的厂家如上海工业用呢、上海海健、深圳雅康宁、河北献县工业用呢、河北正定等

16、近十家单位，年需用量约为2000吨。以上市场需求不包括间位芳纶短纤维直接出口，国内间位芳纶纤维和绝缘纸年需求量约为1.5万吨，以后每年还以25%的速度递增，预计到2012年，国内需求量将达到2.3万吨，但产能只有1.3万吨，约有1万吨的缺口。国内市场需求预测见表2-3综上所述，间位芳纶市场前景广阔，产品正处于高速发展期，增加间位芳纶产能，对满足国民经济快速发展的需求和打破国外公司价格垄断有着重大的深远的战略意义。世界各国间位芳纶纤维产量见表2-4表2-3： 间位芳纶国内市场需求预测序号 序号类 别需求量（吨年）备 注1阻燃防护服4000消防服、飞行服、军用篷布等2阻燃装饰织物3000宾馆、飞机

17、火车汽车等装饰用布3过滤材料4000热电、钢铁、水泥等行业烟气过滤4绝缘纸2000电动机发动机变压器上的绝缘材料5蜂窝结构材料2000飞机赛艇夹层、隔音隔热及护墙材料合 计15000表2-4： 世界各国间位芳纶纤维产量序号国别及生产厂家商品名耐温特性产量（吨年）1美国 杜邦NOMEX220300002俄罗斯Phenylon28015003日本 帝人CONEX22060004中国 烟台间位芳纶22054005中国 新惠间位芳纶22010006上海 圣欧间位芳纶22033007浙江 萧山间位芳纶2201500（在建）8萧山 舒尔姿间位芳纶2201500（在建）第三章 建设规模及产品方案第一节 建设

18、规模生产规模的选择主要取决于市场需求和经济规模合理可行，要求生产规模、市场与生产成本这三者的相对平衡。根据国内外市场需求和国内间位芳纶工艺技术日趋成熟，确定本项目建设规模为： 聚合：年生产能力1600吨 纺丝：年生产能力1600吨 富裕的1600吨聚合物可规划生产沉析纤维，作为生产芳纶纸和蜂窝结构材料的原料。第二节 间位芳纶质量指标表3-1： 间位芳纶短纤维质量指标序号项 目单 位指 标备注1纤度Tex0.17、0.22、0.33、0.55、0.842长度Mm4、6、8、10、12、36、65、90、1103断裂强度mN/tex4004断裂伸长%30-405勾结强度mN/tex1576卷曲数个

19、/cm3-57收缩率%3沸水%32508玻璃化温度2709碳化起始温度37010初始模量N/mm27000-900011断裂负荷（对原负荷）%65200%4030012强度保持率%80-9033013上油率%514长期使用温度-60+20015极限氧指数3016介电常数50-104Hz4.0-4.5-605.5-6.2180第四章 生产工艺与设备第一节 概 述间位芳纶 以其独特的性能得到广泛应用，各生产厂商为在竞争中保持自己的优势，竞相研究形成了不同的生产工艺技术路线。目前世界上间位芳纶生产技术已工业化的有三种，一是美国杜邦公司界面缩聚干法纺丝的工艺技术；二是日本帝人公司界面缩聚湿法纺丝的工艺

20、技术；三是我国和俄罗斯低温溶液聚合湿法纺丝的工艺技术。干法纺丝和湿法纺丝工艺技术各有特点。干法纺丝：纤维结构较为致密，取向度高，纤维质量较好。不足之处，设备复杂，投资费用大，单机产量低，能耗大，工艺操作要求高。湿法纺丝：产量高，设备投资低，工艺操作较为简便。不足之处，纤维质量略比干法纺丝低些。本项目结合国内现有技术的成熟性和可靠性，选择低温溶液聚合湿法纺丝的工艺技术路线。第二节 工艺流程说明聚合反应方程式为间位芳纶短纤维的制造由聚合、纺丝、溶剂回收等工序组成。一、聚合工序以间苯二胺、间苯二甲酰氯为原料，二甲基乙酰胺为溶剂，氨或氯化钙为中和剂进行聚合反应。在聚合反应器中先加入定量的二甲基乙酰胺、

21、足量的间苯二胺和适量的间苯二甲酰氯，在不加热不加催化剂的条件下，自行进行反应。聚合反应过程中产生大量的热量，需用超低温冷冻液将其热量带走。为达到工艺要求的聚合度和分子量，需精确控制间苯二甲酰氯的加入量（缓慢并计量加入），达到工艺要求的粘度后。聚合物用氨或氯化钙中和，经过滤后即可得到品质优良的聚合物浆液。聚合好的聚合物浆液经过滤和脱泡用齿轮泵送至纺丝工序。若用于间位芳纶作纸和蜂窝结构材料，聚合物浆液在过滤后、脱泡前直接装桶，送至沉析纤维车间。二、纺丝工序 聚合物浆液经混批、过滤、脱泡后通过计量泵利用喷丝头进行纺丝，喷丝头置于凝固液中，在凝固液的作用下，从喷丝头出来的浆液瞬间形成初生纤维。每个纺丝

22、位都配有单独的凝固液道槽，凝固液浓度和温度由PLC系统控制。纺丝工艺流程示意如下：为了确保从凝固液引出的初生纤维具有良好的物理机械性能，必须在凝固液中进行塑化牵伸。然后丝束用除盐水洗涤以除去残存的溶剂。含有溶剂的洗涤水被送去溶剂回收工序。经洗涤后的丝束用热稳定剂（软化处理）溶液处理，以消除静电。经柔软处理过的丝束进入烘干机，从丝的表面及其内部排除水份。烘干后的丝束在高温下进行热牵伸，目的是要使纤维取得高取向度，经热处理的丝束进入抗静电槽处理后，在高温下进行卷曲，卷曲后的丝束经切断机切断成规定长度的短纤维，然后成品纤维打包出厂。三、沉析纤维来自聚合车间的聚合物浆液（过滤后脱泡前）由桶装送至沉析车

23、间，将桶装的浆液倒入浆液槽中，浆液由输送泵经冷却器冷却后送至沉析机上方的一个带旋转的喷头。沉析溶剂由溶剂调配槽经泵送至沉析机。浆液和沉析溶剂按各自设定的流速及比例进入沉析机中。沉析机是一个具有高速旋转的容器，最高转速可达2000rpm。浆液在剪切力的作用下形成细流，同时凝固成超细超短纤维（做蛋汤原理），然后将带有初步成形的沉析纤维的混合液送至带有搅拌器的固化罐，搅拌1030分钟，继续进行固化成形。固化成形后的沉析纤维和溶剂经带轧辊的压力分离器将沉析纤维中大部分的溶剂分离出来，经压力分离器处理后的沉析纤维经过三四次水洗，经初步干燥后，成成品后包装。四、溶剂回收工序溶剂回收包括溶液预处理及精馏等工

24、序。来自芳纶生产装置待回收的水-DMAC混合溶液进入回收DMAC贮槽，待达到一定贮量后，由输送泵送入预蒸馏器进行预蒸馏，当回收的水DMAC溶液中的DMAC含量达到80以上时，再由输送泵送入预热器，经0.3Mpa蒸汽加热后进入第一精馏塔。物料由再沸器内通0.3Mpa蒸汽自然循环加热。在真空条件下精馏，真空由水环真空泵建立。塔顶馏出水分，经冷凝器由冷冻水冷凝，冷凝液经回流罐通过回流泵排出，一部分按一定回流比返回精馏塔，另一部分接入厂区废水管网作为废水排至废水处理站。塔底馏出DMAC及高沸点组份，由输送泵送入第二精馏塔。塔底馏出物进入第二精馏塔后，由再沸器内通0.3Mpa蒸汽自然循环加热。在真空条件

25、下精馏，真空由水环真空泵建立。由塔底馏出高沸点组份，由输送泵送入废液回收系统以二次利用。塔顶产物经冷凝器由循环水冷凝，冷凝液经回流罐通过回流泵排出，一部分按一定回流比返回精馏塔，另一部分打回回收DMAC贮槽。第二精馏塔采用侧线出料的方式以去除塔内副反应生成的轻组份，侧线产物经冷凝器由循环水冷凝后进入成品中间贮罐，经产品检验合格后由输送泵送入成品DMAC贮槽。沉析纤维工艺流程示意图第三节 生产工艺控制方案本项目聚合、纺丝、溶剂回收等工序仪表控制系统选用DCS集散控制系统。主要检测回路约1200套，其中控制回路为200套左右。一、控制功能充分发挥DCS系统的反馈控制和程序控制功能，使聚合工序生产的

26、批量控制功能得到最佳效果。利用XL的各功能模块，实现对热电阻、模拟信号、脉冲信号、开关量等输入信号，实现生产过程全部控制。二、运算功能在聚合的粘度控制中，运用XL的计算功能，实现粘度的在线检测，使粘度得到有效的控制。三、用微机来操作、控制工艺和生产本项目DCS系统的软件系统，配置了中文汉字系统，各画面用中文汉字进行注释，大容量趋势记录功能，彩色全模拟流程图画面及实时报警显示，打印功能，实现灵活醒目的CRT切换操作，使操作人员可在控制室工艺流程图上实时观察所模拟的生产装置对应位置上测算点的位号以及PV值、SV值、MV值及动力设备的开停。纺丝传动系统可实时显示、调节、控制整个纺丝线的速度，及各设备

27、之间的速度、张力差，实现纺丝线速度平衡的动态控制。四、报表功能应用报表功能，可打印、编制班报、日报、月报等生产报表、生产统计表。五、高可靠性集散控制系统其分散控制本身就是使危险分散，提高系统的可靠性和安全性。此外，通讯总线，控制单元和CPU，电源，控制用I/O卡都实现了双重化，从而更加提高了系统的可靠性。六、节能通过现场测试结果的反馈，微机可有效地控制各种能源的实际用量，既满足的生产要求又达到了节能的目的。七、人工检测工艺生产控制除自控表检测之外，对产品的中间产品，成品还须定时抽测、化验、测试。第四节 工艺设备一、聚合和溶剂回收工序设备基本上是属化工机械类，有反应器、搅拌器、精馏塔、换热器、板

28、框式过滤机、离心泵、齿轮泵、真空泵、贮槽等设备。其材质为sus304和sus316L不锈钢。由于所有设备在常压或负压下操作，所以没有高压设备。反应器是间位芳纶装置中的核心设备，美国和俄罗斯等国外公司极为重视反应器的结构和技术参数的保密，国内厂家对此也非常保密。间位芳纶聚合反应机理完全不同于其它化纤聚合反应机理，它要求反应器功能必需将反应过程中产生大量的热能尽快排掉，以便使聚合反应顺利进行。本工程所选用的聚合反应器由上海舟汉公司设计并负责监制，其技术和结构均优于同行已投入使用的反应器。二、纺丝工序由多台设备根据工艺要求，按顺序组合而成。纺丝机为卧式，由纺丝组件和凝固液槽组成。牵伸机由三台七辊牵伸

29、机组成。高效水洗机、高温热定型机、卷曲机、切断机可以选用国内制造厂家的定型产品。切断机可选择国内纺机厂生产的罗姆斯式切断机，可按要求切各种不同长度，尤其是对切2、4、6、8毫米的纤维剪切效果比其他形式切断机更有效。纺丝工序凡与凝固液接触的设备，其材质为sus316L；其它为sus304。三、设备采购制造本项目的定型设备均可在国内采购制造，部分非标设备由设计院出图国内加工制造，没有从国外引进的设备和材料四、工艺设备一览表(略)第五章 原材料和公用工程规格及消耗第一节 主要原材料规格和消耗一、主要原料规格1、间苯二胺 （MPD）结构式 外 观 白色或灰色颗粒或片状 纯 度 99.5%分子量 108.14 比 重 1.139熔 点 63-65沸 点 282-287闪 点 175可溶于醇、醚和水，较少溶于乙醚和苯，易燃，有毒2、间苯二甲酰氯（IPC）结构式外 观 无色晶体