年产12万吨pan基碳纤维原丝建设项目可行性研究报告(编辑修改稿)

年产12万吨pan基碳纤维原丝建设项目可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

实施 的重要基础 和优势。 本项目经济益较好，总投资 元的投入，每年即可获得利润，全部投资内部收益率 %（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 11 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。 12 二、市场预测 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。 市场需求分析预测 碳纤维的物理性能 比重轻，约为 ,仅有钢铁的四分之一； 抗拉强度高，一般在 ； 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； 断裂伸长在 %之间，柔软可编，深加工性能好； 耐疲劳，减振性优异，耐磨性能好； 13 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； 生物相容性好，生理适应性强； 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。 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： 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。 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。 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。 14 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。 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。 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。 15 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（ g）压力容器和消防车的氧气压力容器。 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。 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 20xx年开始，全球碳纤维的供给与需求 已 出现紧张局面 ,20xx年全球碳纤维需求量 已 达到／年， 预计 20xx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， 20xx年为 五万 吨， 20xx年为 1500吨， 20xx年已超过 2235吨， 20xx年将突破 4000吨。 20xx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 16 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 3035 2025 土木建设 桥梁增强、建筑材料 2530 交通运输 船舶、卡车、轿车、火车 2025 能 源 飞轮、风力发电 1520 机 械 辊、管、集装箱 1520 其 它 复杂成形件、医疗器械 1520 文体 器材 高尔夫棒 高尔夫碳竿（ 6090%） 57 46 球拍类 美日市场成熟、亚洲等国扩大 35 钓 竿 美日市场成熟、亚洲等国扩大 57 航空 航天 飞 机 大型客机 1520 1520 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 20xx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 B777 17 机尾段使用 复合材料的经验，在新一代 B787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超大型客机的复合材料结构用量达到 25%，随后研制的军用运输机 A400M和空客 A350复合材料用量也达到大约 40%。 20xx年是商用飞机 CFRP用量增长最快的一年。 开始了两个大量使用 CFRP的飞机项目， 20xx年波音公司飞机合同 650架，空中客车公司 417架， 20xx年底两大飞机公司交付飞机 620架，复合材料用量约 1700t，其中 CFRP约 1020t。 20xx～ 20xx年航空航天工业复合材料市场将以每年 10%的速度增长。 据称 20xx～ 20xx年全球宇航工业使用的碳纤维将从碳纤维使用总量的 26%增加到 30%。 20xx年随着新型空中客车 A350和波音 787客机 Dreamliner（也被称之为 7E7）投产给碳纤维工业产生显著的推进作用。 碳纤维复合材料由于质轻，大约是钢的重量的 20%，根据纤维等级和方向性，甚至也可以达到钢材类似的强度。 此外，碳纤维还不生锈。 由于使用碳纤维材料可以大幅降低结构重量。 因而可显著提高燃料效率。 空中客车 A350中复合材料用量已接近总重量 40%。 波音 787的机翼和机身上使用复合材料超过了 50%。 波音 787机型由于减少重量， 在燃料费用方面节约了大约 20%，加上腐蚀等方面的费用节省更为惊人。 根据市场情况，波音和空中客车公司每年交付使用客机大约 250到 350架。 可以预计，未来碳纤维市场需求潜力非常巨大。 欧洲空中客车公司研制的世界最大民用货机 A380F于 20xx年 4月投入生产，生产过程中更多地采用了碳纤维材料。 A380F的中央翼盒采用了碳纤维增强塑料，这种材料质量轻，强度高。 专家认为，采用用新型材料和高技术将使这种飞 机在性能上比老一代大型飞机更具优势。 A380F翼展，长 73m，高 ，相当于 8层楼房，是世界上正在制造的最大货机。 A380F设计商用载重量可达 150吨，航程 km。 空中客车公司认 18 为，全球货运市场在未来 20年内将有快速发展，但目前承运商面临着收益减少和货物密度下降的压力。 因此承运商希望货机容量更大，以降低单位成本， A380F正是这一需求而设计的。 预计首架 A380F将于 20xx年投入运营。 碳纤维材料现在已成为汽车制造商青睐的材料，在汽车内外装置中开始大量采用。 碳纤维作为汽车材料，最大的 优点是质量轻、强度大，重量仅相当于钢材的 20%～ 30%，硬度却是钢材的 10倍以上。 所以汽车制造采用碳纤维材料可以使汽车的轻量化取得突破性进展，并带来节省能源的效益。 业界认为，碳纤维在汽车制造领域今后的使用量会越来越大。 据悉，福特和保时捷生产的 GT型赛车发动机机罩已全部采用碳纤维材料；奔驰的 57S型轿车原来内装饰全部是木质材料， 现在则以碳纤维替代； 通用的雪弗莱轿车车底盘的内装饰材料也采用碳纤维；宝马公司将M6型轿车的顶篷全部采用碳纤维，并进行技术处理，使其保持金属材料的光泽。 在工业领域，碳纤维应用也相 当广泛，作为材料，它们正在替代金属和混凝土来满足环境、安全和能源要求，在工业领域对碳纤维的需求量正在呈上升趋势。 在土木工程和建筑领域，应用碳纤维的抗震修复和加强是一项主要突破，使碳纤维在此领域正在得到更加广泛的推广。 在铁路建筑中，碳纤维将在大型的顶部系统和隔音墙方面会有很好的应用，这些也将是很有前景的应用。 压力容器主要用在汽车的压缩天然气（ CNG）箱上，而且还用在救火队员的固定式呼吸器（ SCBA）上。 CNG罐源于美国和欧洲国家，现在日本和其他的亚洲国家也对这项应用表现出了极大的兴趣。 19 市场竞争力分析 公司 发展碳纤维原丝项目拥有自主知识产权，拥有一支专业结构合理的研发队伍，产业技术提升发展快，属自主创新，具备核心竞争力。 公司 工程技术设备技术自有，主体设备（除卷绕外）全部自行设计外委制造，同时 公司 地处 ****省 晋中市是中国最大纺机生产基地，纺机生产配套能力强，因而项目总投入低。 原丝及碳化产业属耗能大户，用煤，用电量大， 公司 地处 ****发展该项目，有得天独厚之优势，可极大地降低生产成本。 工艺的先进性和生产的稳定为产品的高质量和生产效率的提高奠定基础。 同时碳纤维原丝是碳纤维产生的瓶颈， 是国家发展之急。