ABSTRACT 致谢1 第一章 绪论 1.1 选题背景及意义 腈纶产品在四年以前还供不应求，多家公司竞相投资腈纶生产项目， 使我国的腈纶产能在短短几年里快速膨胀，市场格局也进行了几轮洗牌， 应该说腈纶产品会一片繁荣了。但事实确不这样，目前，由于诸多因素而 导致不景气。 首先是腈纶市场，当前国际市场上的腈纶发展现状不是很乐观。一方 面国际上的发达国家由于对环境的要求的提高，所以腈纶生产的成本就会 毫无疑问的增加，进而导致腈纶销售价格的提高，那么在市场上的竞争力 就会相对的减弱。目前腈纶产品从质量上来说，进口与国内生产的产品已 经没有多大的区别，如果在价格相当的情况下考虑到国外进货时间上的保 障问题，那么客户多数还是要考虑国内的腈纶产品的。这给国际上的发达 国家的腈纶产品市场造成很大的不利影响。再有就是发达国家的腈纶产品 的需求量已经接近或达到饱和状态；因此如果他们再在出口上不利，那么 整个国外腈纶市场就会因此而被国内的市场完全替代。 另外，丙烯腈是一种重要的基本有机化工原料,广泛应用于三大合成工 业,主要是经过聚合制造腈纶,用于地毯和衣物,占世界需求 50%以上;与丁 二烯,苯乙烯共聚制造 ABS 树脂,广泛应用汽车,家具和包装材料领域,占世 界需求30%;与丁二烯共聚制造丁腈橡胶.而且,丙烯腈衍生物也广泛应用于 国民经济诸多领域.目前,国内产不足需,需要大量进口满足国内需求.这样 原材料的价格上涨，进而制约了腈纶产品的价格上涨和利润空间。基于这 些原因国外腈纶产品商家纷纷寻求新产品的开发。 那么如何利用现有的生产线，在工艺和设备变动不大的基础上生产出2 不同的产品，而且这种产品能有很大的利润空间，并且被用户接受呢，在 不断的研究和分析市场的基础了，我们发现当前市场上碳纤维有很大的应 有空间。碳纤维是一种高比强度、高比模量的增强型和功能型新型纤维材 料，它具有密度低、耐热、耐化学腐蚀、耐磨擦、耐热冲击性能和导电、 导热、抗辐射、良好的阻尼、减震、降噪等一系列综合功能，作为纤维它 还具有柔软性和可编、可纺织性，特别突出的是它的高比强度和高比模量 两大特性，使得它被广泛应用于航空航天、国防军事等尖端领域以及高级 体育用品、医疗器械等民用用途。 国内碳纤维开发研制点多面广，纤维制品开发研究应用重于聚丙烯腈 基碳纤维原丝的研制，产品不配套，碳纤维数量上满足不了军用和民用的 需要，质量上同国外相比差距更大。目前我国碳纤维科研人员已达成这样 的共识，原丝质量是制约我国碳纤维发展的“瓶颈”。近期日本已禁止向中 国出口碳纤维。所以用我国自己生产的原丝研制出质量稳定、性能优异、 赶上或超过世界先进水平的碳纤维，以满足国防、高技术和民用产品的需 要，扭转大量进口碳纤维的局面，是我国碳纤维工业亟待解决的问题。目 前，国家在“十五”期间内已经把“聚丙烯睛原丝及碳纤维”列入化纤业 发展规划和“863”重点攻关项目，加速高性能原丝研制势在必行。 基于此，吉林奇峰化纤公司根据自身生产工艺特点，着手研究将湿法 两步法的腈纶生产工艺通过相关的改进，使其能最终生产出碳纤维原丝。 1.2 研究思路与研究方法 1.2.1 研究思路 本主要从碳纤维目前的生产工艺及腈纶湿法一步法、两步法的生 产工艺特点研究，分析腈纶湿法生产工艺改进为碳纤维原丝生产工艺的技 术、经验、和理论。重点对两步法进行研究，同时以吉林奇峰化纤公司准3 备建设的 1500t/a 碳纤维原丝项目为案例，对其在原料能源消耗及环境、经 济效益、企业社会效益及风险等方面进行定量分析，论证该项目的可行性。 1.2.2 研究方法 可行性研究的方法一般包括态势分析法、系统建模、条件分析、目标 分析、结构分析、费用一效益分析、系统综合评价、多目标决策方法、层 次分析法、可能度---满意度方法等。 本文在研究分析论证过程中，先后应用了条件分析、目标分析、费用 一效益分析、系统综合评价等方法；以经济学、管理学为理论基础，综合 运用项目管理、项目投资与评估、现代工程咨询、项目决策等相关知识， 采用资料文献查阅与实际调研相结合、理论分析与实证研究相结合等方式， 对碳纤维原丝项目建设的可行性进行深入探讨研究，并给出实证研究综合 结论，以期获得既具有一定理论高度又具有实际指导意义的成果。4 第二章 市场分析和生产规模 2.1 公司概述 吉林奇峰化纤股份有限公司建于吉林市经济技术开发区，距市区15km， 在松花江左岸。1995 年 12 月，引进意大利蒙特公司二甲基乙酰胺二步法 湿纺腈纶工艺技术和设备，建设了吉林化纤集团有限责任公司年产 6 万吨 全国最大的成套腈纶装置，是国家和吉林省的“九五”重点工程，于 1998 年 5 月投料试车成功。2000 年扩建了1 条纺丝线，生产能力从6 万吨增加到 7.2 万吨/年。2004 年扩建投产了4 万吨差别化腈纶装置，建成投产后腈纶总 产量达到13.8 万吨以上，2006 年与意大利蒙特公司合资建设15 万吨差别化腈 纶项目，目前一期10 万吨已经投产，二期正在建设，2007 年全部完成后公司 腈纶总产能将达到30 万吨，雄居世界第一。 公司生产的聚丙烯腈纤维，是普通纺织用纤维，聚合物的分子量在 30000－50000 之间，采用以 AN 为第一单体，VA 为第二单体，水相悬浮 聚合生产聚丙烯腈聚合物，纺丝采用 DMAC 为溶剂的湿法两步法工艺生产 腈纶纤维。目前产品的一级品率已稳定在 99%以上，并已生产出常规纤维、 差别化纤维的短纤维、长丝束、毛条等 3 个系列九十几个品种的产品，产 品质量在国产腈纶中名列前茅，其中一些品种已经代替进口产品，供下游 纺织厂用来纺织出口产品。 吉林奇峰化纤股份有限公司腈纶装置占地面积 31.3 公顷，建筑面积 14.9 万平方米，现有职工 1088 人。新建铁路专用线与长图线接轨，有公 路与市区相通。有自备热电站，水源取松花江水经本厂净化后供生产使用， 还建有配套公用工程，空分站、空压站、循环水站、脱盐水站、热力站、 制冷站、污水处理站、机修、电修、仪修及试化验、生活办公设施等。5 通过多年的生产，公司积累了丰富的生产经验，同时有一支高素质的 专业技术队伍，开发生产碳纤维原丝具有得天独厚的优势。除工艺生产装 置外，供电、循环冷却水、脱盐水、冷冻水、蒸汽、压缩空气、氮气、污 水处理等公用工程均不需新建，既可节约项目投资，又可充分利用现有资 源。 2.2 碳纤维市场分析 2.2.1 国际碳纤维市场概况分析 碳纤维的全方位商业化始丁 20 世纪 70 年代，70 年代是高尔大球棒和 钓鱼杆应用的引入和发展时期，主要是在日本。在 80 年代早期，碳纤维开 始被广泛地川在客机和航空飞行器上作为结构材料，主要是用在欧洲和北 美。然后，人们提高了对碳纤维的认识，开始把它当成一种高质苗的材料， 并在 20 世纪 80 年代中期得到了飞速的增长。 2002 年世界高性能碳纤维生产厂家产能对比见表 2-1 单位:吨 表 2-1 分类 制造商 产能 东丽（TORAY） 其中东丽日本 东丽法国 东丽美国 7245 4680 810 1800 东邦（TOHO） 其中东邦日本 东邦德国 5535 3690 1890 三菱（MRC） 其中三菱日本 三菱美国 4680 3150 1485 赫克赛尔（HEXCEL） 1980 阿莫科（AMOCO） 1890 台塑 1755 其他 45 小 丝 束 共计 231306 世界大丝束碳纤维产能统计，见表 2-2 表 2-2 国别 生产厂商 产能（1.0*10 3 kg/a） 阿克苏（AKZO－Fortafil） 3500 卓尔泰克（Zoltek） 1800 美国 阿尔迪拉（Aldiala） 1000 德国 爱斯奇爱尔（SGL） 1900 日本 东丽（Toray） 300 2005 年 4 月，日本东丽公司宣布将投资 2.32 亿美元扩大其位于日本 的 Ehime 碳纤维生产能力，预定于 2007 年一月投产，目前东丽公司在全球 的碳纤维产能约 9080t/a。预计到 2007 年一月将增加到 13075t/a。 2005 年夏天，美国 Zoltek 公司重新启动了位于得克萨斯州 Abilene 停用四年的生产装置。同时也开始投用在匈牙利另外 9 条碳纤维生产线， 并在那里扩大用于生产碳纤维的聚丙烯腈原丝的能力。届时将使碳纤维的 生产能力由 2005 年的 4086t/a 翻番至 2007 年时的 7718t/a。 2005 年 11 月中旬，Hexcel 公司发布了其投资 1 亿美元的 Magnamite 碳纤维生产扩能计划。公司将在西班牙马德里建设新厂以及扩大盐湖城和 Decatur 生产线的能力。扩能完成后，产能将由目前的 2000t/a 增加到 3000t/a。 东邦 Tenax 旗下 Tenax 纤维公司正在新建一条产能 1362t/a 生产线， 到 2006 年 10 月，公司生产能力将增加到 9080t/a。日本三菱公司正在建 设一条产能 2180t/a 的碳化线。该项目投产后将使三菱能力达到 5400t/a。 另外，Cytec 工业公司表示，它将把南卡罗莱纳的一条封存的碳纤维 生产线重新投用。投用后，产能将达到 1816t/a。7 图 2-2 全球碳纤维的供给与需求 从以上分析可以看出，碳纤维需求增长率大大高于碳纤维产量增长率， 根据历史数据我们分别建立需求与增量的数学模型。 年碳纤维需求增长率 = （当年需求 – 上一年需求）/上一年需求× 100% （2—1） 年碳纤维需求平均增长率 = ∑年碳纤维需求增长率/年数 （2—2） 年碳纤维产量增长率 = （当年产量 – 上一年产量）/上一年产量× 100% （2—3） 年碳纤维产量平均增长率 = ∑年碳纤维产量增长率/年数 （2—4） 利用数学模型，我们可以预测，2004－2009 年间航空航天用途的碳纤 维需求增长率平均为 14％。然而，该时间段内碳纤维产量增长率仅可能达 到 8％。按照 2004－2009 年需求平均增长 10％计算（大约 3.56 万吨材料）， 2009 年可能短缺近 12％（4086 吨）。2010 年全球碳纤维需求量则达到 3.2 万吨／年，全球碳纤维的供给与需求预测见图 2-2。 2.2.2 国内碳纤维市场概况与需求预测 2005 年的《国际市场动态分析》指出，“现在世界上最大的潜在复合 材料制造商和终端商户是中国”。最近国际权威资料（Market Trends）首 先分析得出结论，中国大陆的碳纤维需求量为 4500t/a，加上台湾的 7008 t/a，我国已稳占世界碳纤维耗量的 1/4 以上。中国的碳纤维主要消耗在民 用品上，特别是运动休闲用品上。1997 年台湾的碳纤维耗量在 2200 t/a 左右，而现在只有 700 t/a，此外的 1500 t/a 以上均已转到大陆。世界上 50%以上的复合材料，高尔夫球杆、球拍、钓鱼杆和自行车均产自中国大陆。 这一耗量不能不引起世界的重视和关注，全球碳纤维会议曾于近几年连续 分析报道我国该方面的情况，如 2004 年在德国召开的世界碳纤维展望会 上，即有“中国是一个巨大的新市场”之说。 我国碳纤维发展从 20 世纪 70 年代中期开始，经过 30 余年的发展，碳 纤维从无到有，从研制到生产取得了一定的成绩，但总的来说，国内碳纤 维的研制与生产水平还较低，目前仅相当于国外 20 世纪 70 末期水平，各 地区的开发情况如下，召开了碳纤维原丝发展研 讨会， 该公司准备投资 过亿元，采用 NaSCN 一步法生产数千吨 PAN 基原丝，真正形成工业规模生 产。上海星楼实业有限公司也制定了一套碳纤维产业化发展计划，拟建立 400t／a 大丝束碳纤维生产线，总投资也超亿元(包括下游产品)。此外， 上海市合纤所采用亚砜两步法研制和小批量生产 PAN 基原丝以及碳纤维； 上海碳素厂也有小型碳化线及碳纤维下游产品。 (2)安徽地区。“十五”期间，国家已批准在安徽蚌埠建立 5／aPAN 原 丝和 200t／a 碳纤维生产线，总投资过亿元。PAN 原丝采用亚砜一步法， 技术由国外引进；产品以 12K 的 T300 级碳纤维为主，并准备引进成熟的预 浸料生产线。华皖集团(原蚌埠灯芯绒集团公司)二期建设规模将使碳纤维 产量翻一番，达到 400t/a。下游产品的开发也列入发展规划。 (3)浙江地区。中宝碳纤维责任有限公司在浙江嘉兴拟建 400t／a 大丝 束碳纤维生产线，技术和设备引进，投资数亿元，并配套 300 万 m2 预浸料。 该项目国家已批准，并积极开展了前期论证和考查工作。根据国内外市场 动向及投资与回报等问题，暂缓建立碳纤维生产线，而集中力量开发预浸9 料等下游产品。同时，还成立了浙江省碳纤维工程技术研究开发中心，全 面推进碳纤维事业。 (4)广西地区。桂林市化纤总厂拟建 200t／a 碳纤维生产线，产品为 3 —12K 的小丝束碳纤维，投资也过亿元。 (5)山东地区。山东省已把碳纤维列入全省十大高技术产品开发工程首 位项目。 (6)北京化工大学与吉化公司树脂厂，将依靠自己的技术建立 500t/a 原丝和 200t/a 碳纤维生产线。放弃硝酸法，采用亚砜一步法技术路线生 产原丝。目前，正在进行中试实验。 (7)兰化集团化纤厂已有 100t/a 原丝生产线和预氧化生产装置，计划 配套碳化装置生产碳纤维。原丝采用 NaSCN 一步法。该单位的晴纶生产线 是我国从国外首次引进的，有丰富的经验和技术积累。 (8)吉林碳素厂是我国小丝束碳纤维生产基地，已向用户提供 5 余吨 小丝束碳纤维，为国家作出了积极贡献。目前，该厂正在建立新的小丝束 碳纤维生产线，扩大产能以满足市场需求。 (9)中科院山西煤化所研制碳纤维已有 30 多年历史。在 70 年代中期，建 成我国第一条纤维中试生产线；在 90 年代末期，又建成我国第一条吨级粘 胶基碳纤维生产线。目前该所与扬州聚酯责任有限公司共建碳材料联合实 验室，研制高性能 PAN 基碳纤维，并准备在扬州建立产业化基地。 表 2-3 年份 国内需求量 国内产能 进口情况 2003 2900 吨 40 吨 进口以 T300 为主 2004 4000 吨 55 吨 进口以 T300 为主 2005 5000 吨 100 吨 日本停止进口供货，国内严重缺货10 尽管国内已经有这些厂家生产碳纤维，但是相对比来说需求和产能还 是不能平衡，国内还是需要很大的进口量，国内需求与产能比较见表 2-3， 2.2.3 本项目的市场需求预测 从以上分析可以看出，无论是国际还是国内，碳纤维的市场需求空间 都很巨大，这对于本项目来说非常有利。按常规品种算，一吨碳纤维需要 2.5 吨碳纤维原丝,奇峰公司 1500 吨/年的原丝也只能生产 600 吨/年碳纤 维,同2005年的供需差4900吨相比只是很小得部分,就算国内2006年碳纤 维产能提高到 1500 吨,与 2006 年预测需求 6300 吨还差 4800 吨,2009 年全 部建成后，也只占全球市场份额的 2%。 项目上马后,公司将利用自己原有完善的国际国内销售网络开展营销 活动,同时开发新用户,特别是下游用户,积极合作,研发新品种,形成产业 链，继续做大做强。 2.3 碳纤维产品及生产工艺 2.3.1 碳纤维产品应用 碳纤维是在 20 世纪 60 年代迅速发展起来的高科技产品。碳纤维的用 途主要是利用其"轻而强"和"轻而硬"的力学特性，广泛应用于航空、航天、 军工、体育休闲等结构材料；在工业领域，碳纤维的应用也相当广泛，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，工业 领域对碳纤维的需求量正在呈现上升趋势；在土木工程和建筑领域，应用 碳纤维的抗震修复和加强法是一项主要突破，正在此领域得剑更加广泛的 推广。在铁路建筑中，大型的顶部系统和隔音墙在未来会有很好的应用， 这些也将是很有前景的应用。 随着碳纤维成本的连续降低，以及在世界范围内环保要求的提高，碳 纤维开始被应用于汽车领域，将来它们会被应用做尾部沸腾器，发动机，11 传动轴和燃料箱材料，可以预测，碳纤维的应用在未来将有很好的前景。 2.3.2 碳纤维产品形式 碳纤维有四种产品形式，纤维，布料，预浸料坯，和切短纤维。布料 指的是由碳纤维制成的织品。预浸料坯是一种产品，是将碳纤维按照一个 方向一致排列，并将碳纤维或布料刚树脂浸泡使其转化成片状。切短纤维 指的是短丝。按照不同的配比，这些产品和树脂一起应用将形成碳纤维强 化塑料(CFRP)。将树脂附在纤维上可以制成压力容器和轧滚，将它们缠绕 在一个芯儿上，然后进行塑化或硬化处理。这种方法被称为“缠绕成型 法”；将布料放入一个模型中，然后刚树脂浸泡，这就是所说的“树脂转 注成型法(RTM)”。飞机元件的制造是通过在高压釜中给预浸料坯加热，加 压和塑化成型而成的。将预浸料坯缠绕在一个芯儿上，然后将其加热和塑 化，这就是所说的“薄片缠绕法”，用这种方法可以用来制成高尔夫球棒 利钓鱼杆。短丝与树脂混合可以形成混合物，经过加工后可以生产机器元 件和其它产品。近来，随着新的工业应用的开发，纤维缠绕成型法，混合 物和其他的预制方法得到了更加广泛的发展。像 RTM 这样的成型法的应用， 使得制造商可以更加有效地制成大型产品。 2.3.3 聚丙烯腈基碳纤维生产工艺概况及发展趋势 高性能碳纤维的最主要指标仍然是其强度、模量和断裂伸长率，不同 原材料生产的碳纤维特性不同，因此加工的工艺也就各有千秋。本中 主要研究几种聚丙烯腈基碳纤维的生产工艺及发展趋势。 聚丙烯基碳纤维的生产主要分为两步，第一步是聚丙烯腈原丝的生产， 将单体聚合制成纺丝原液，然后纺丝成型。按聚合和纺丝的连续性分为一 步法和两步法；按纺丝方法分为湿法、干法、熔融法和干湿法。纺丝溶剂 有 NaSCN，ZnCl 2 ，HNO 3 ，DMF，DMSO 等，工艺发展至今以 DMSO 为溶剂生产 的原丝产量最大、经碳化后的质量最好。制备高性能原丝的发展趋势是采12 用干湿法或冻胶纺丝技术，有时为了降低生产成本也采用熔融纺丝制备聚 丙烯腈原丝。第二步是原丝的预氧化，低温碳化和高温碳化，其中预氧化 是决定碳纤维性能的关键步骤之一。预氧化是一项系统工程，不仅涉及预 氧化工艺参数(如温度、时间、牵伸、介质、介质的流量和流向等)、PAN 纤维在预氧化过程中的化学反应和组织结构变化、预氧化纤维的结构和预 氧化程度的评价指标等，更重要的是预氧化设备和预氧化技术。 原丝生产在整个碳纤维生产过程中至关重要，原丝的质量决定着碳纤 维的性能，而且原丝部分的投资约占碳纤维生产的 80％。聚丙烯腈原丝的 质量在很大程度上决定着碳纤维的质量，其价格要占到碳纤维成本的 50－ 60％。 工艺流程简述见图 2-1， 聚合 纺丝 预氧化；空气中 200－300℃ 碳化，惰性气氛中 1200－1400℃ 石墨化，惰性气氛中 2500－3000℃ 图 2-1 碳纤维生产工艺流程 丙烯腈（AN）+共聚合物质 聚丙烯腈（PAN） PAN 纤维 预氧化丝 氧化气氛 800－1200℃ 活性碳纤维 碳纤维 精加工，表面氧化处理，上胶 制品 石墨纤维 精加工，表面氧化处理，上胶 制品13 2.4 产品方案选择 2.4.1 产品方案 根据聚丙烯纤维生产工艺,本项目有两个方案选择 方案一: 腈纶湿法一步法生产工艺. 方案二，腈纶湿法二步法生产工艺. 聚合体产生分为水相悬浮聚合和溶液聚合两种，由于水相悬浮聚合以 水为介质，所得聚合体不溶于水而析出，分离后再溶于溶剂组成均相体系 （纺丝原液），才能进行纺丝。溶液聚合是在溶剂中进行的均相聚合，所得 聚合液即为纺丝原液，可以直接进行纺丝。因此聚合和纺丝之间衔接的不 同有溶液聚合直接纺丝（一步法）和水相悬浮聚合间接纺丝（二步法）之 分。此外，因所用溶剂的不同又有不同的生产工艺，如图 2-3， 二甲基甲酰胺（DMF） 溶液聚合 → 湿 纺 硫氰酸钠（NaSCN） 二甲基亚砜（DMSO） （一步法） 氯化锌 腈纶 二甲基甲酰胺（DMF） 干纺 丙 酮 水相悬浮聚合 （二步法） 二甲基甲酰胺（DMF） 二甲基乙酰胺 （DMAC） 湿纺 硫氰酸钠（NaSCN） 碳酸乙烯酯（EC） 硝 酸 丙 酮 图 2-3 腈纶湿法生产工艺14 2.4.2 一步法与二步法的比较 我国自六十年代末引进英国考陶尔公司硫氰酸钠一步法湿法纺丝工艺 建设兰州化纤厂以后，国内建设的腈纶装置包括上海石化总厂腈纶厂在内， 技术上虽有改进，但都离不开采用硫氰酸钠一步法湿纺工艺（只有榆次化 纤厂为二甲基亚砜一步法湿纺，现已停产）。直到八十年代末大庆石油化工 总厂引进了美国氰胺公司（ACC）硫氰酸钠二步法湿纺技术，此后国内新建 的腈纶工程均采用二步法生产工艺。 从我国多年来的生产实践可以清楚地看出，无论是从原料与能源的消 耗、单线生产能力、建筑物面积和占地等方面，还是从产品质量、生产控 制、劳动环境方面来看，二步法均优于一步法，在工艺流程的合理性、可 靠性方面，二步法也优于一步法。 纵观世界腈纶生产，在世界腈纶总产量中，采用水相悬浮聚合二步法 工艺进行生产的占 80%以上。在世界腈纶品牌中名牌商品也大多是二步法 工艺的产品，如，美国氰胺公司（现为斯坦林公司）的克利斯纶、孟山都 的阿克利纶、杜帮的奥纶、德国拜尔公司的特拉纶、日本三菱人造丝公司 的伏耐尔、爱克斯纶公司的爱克斯纶、意大利蒙特公司的利克利尔等。 奇峰公司生产的聚丙烯腈纤维，就是采用 DMAC 为溶剂的湿法两步法生 产工艺，通过多年的生产，积累了丰富的生产经验。 经过几个方面的比较，方案二好于方案一，因此确定采用方案二作为 本项目的设计方案，既腈纶湿法二步法生产工艺。 从我国多年来的生产实践可以清楚地看出，无论是从原料与能源的消 耗、单线生产能力、建筑物面积和占地等方面，还是从产品质量、生产控 制、劳动环境方面来看，二步法均优于一步法，在工艺流程的合理性、可 靠性方面，二步法也优于一步法。 纵观世界腈纶生产，在世界腈纶总产量中，采用水相悬浮聚合二步法15 工艺进行生产的占 80%以上。在世界腈纶品牌中名牌商品也大多是二步法 工艺的产品，如，美国氰胺公司（现为斯坦林公司）的克利斯纶、孟山都 的阿克利纶、杜帮的奥纶、德国拜尔公司的特拉纶、日本三菱人造丝公司 的伏耐尔、爱克斯纶公司的爱克斯纶、意大利蒙特公司的利克利尔等。 奇峰公司生产的聚丙烯腈纤维，就是采用 DMAC 为溶剂的湿法两步法生 产工艺，通过多年的生产，积累了丰富的生产经验。 经过几个方面的比较，方案二好于方案一，因此确定采用方案二作为 本项目的设计方案，既腈纶湿法二步法生产工艺。16 第三章 碳纤维原丝生产工艺的技术分析 聚丙烯睛基碳纤维的制备过程复杂，包含着高分子化学、高分子物理、 材料科学等多个学科复杂、精深的科学内涵，属于材料学科中技术含量较 高的研究课题。按照聚合和纺丝的连续性一般分为一步法和两步法;按照纺 丝工艺一般分为湿法、干法、干湿法和熔融法等。 3.1 腈纶一步法生产工艺特点分析 腈纶湿法一步法的工艺特征为，首先 DMSO（二甲基亚砜）能溶解单体 与聚合物，聚合工艺流程短。其次，DMSO 对 PAN 溶解能力比 DMAC 差。故 适合低速纺丝。第三，溶剂回收简单。第四，DMSO 腐蚀性小，设备不需要 特殊不锈钢。第五，DMSO 吸湿性强，高温易分解。 一步法纺丝是将适量的水份和添加剂的聚合体喂入有特殊设计螺纹的 螺杆挤压机，螺杆用电或联苯加热，通过喷丝头进入蒸汽加热室，在蒸汽 加热室内，除去过量的水分而成形，牵伸工序也是蒸汽加热室内同时完成。 从蒸汽加压室出来的纤维束经过干燥、蒸汽松弛、上油、卷曲切断、打包 等后处理工序然后可以做出成品出厂。 3.2 腈纶一步法工艺向碳纤维原丝工艺改进的经验 根据国家建设需求，吉林石化公司和长春工业大学于２００２年承担 了吉林省重点高技术攻关项目“Ｔ３００碳纤维及原丝的稳定生产关键技 术”研究任务。他们主要采用连续溶液聚合加一步湿法纺丝技术，解决了 聚合工艺、凝固成型工艺和纺丝后处理工艺条件以及碳化工艺条件对ＰＡ Ｎ原丝和碳纤维的结构和性能的影响；开发了国内唯一的可以在１０吨／ 年中试装置上稳定生产并满足圆形截面Ｔ３００碳纤维要求的ＰＡＮ原丝17 生产技术。 3.3 腈纶湿法两步法生产工艺的特点分析 根据目前我国已经有一些腈纶生产改进为碳纤维原丝的经验，吉林奇 峰公司从自身工艺特点出发，着手碳纤维原丝生产项目的研究。采用的腈 纶生产工艺方法是湿法两步法，这种工艺过程分为如下几步进行生产。 3.3.1 聚合单元 其作用是把单体转化成用于制备腈纶纤维所要求的高分子聚合物，各 种单体、催化剂、助剂、脱盐水经计量和调配后连续地进入聚合釜。在严 格控制的预定条件下进行水相悬浮聚合反应。聚合物经水洗后过滤脱水， 被送至干燥机。干的聚合物颗粒贮存在料仓中，并送到原液制备的料仓。 聚合物颗粒在输送过程中粉碎成聚合物粉末。 3.3.2 原液单元 从原液聚合物料仓来的聚合物，经计量秤计量后，连续地加入混合器， 与溶剂 DMAC 和稳定剂溶液、以及为生产某种差别腈纶维所需要的添加剂以 恒定的比率进行混合。由此而制得的粗原液被送到加热器加热，使聚合物 完全溶解在溶剂中，制成纺丝原液。然后经板框压滤机除去原液中的不溶 物和机械杂质。压滤后的原液流入贮罐，用泵经纺前压滤后送往纺丝工段。 3.3.3 纺丝单元 纺丝原液通过计量泵、喷丝头进入由溶剂和水组成的凝固浴中，凝固 浴保持有稳定的浓度和温度。纺丝原液以液体喷射状离开喷丝头，在凝固 浴中脱去溶剂，转变形成连续的丝条，经过水洗、牵伸、上油和干燥，干 燥后的丝束连续地喂入卷曲机，使纤维具有持久卷曲，以增加纺织加工所 需的抱合力。离开卷曲机的丝束，被收集在小车中。装满卷曲丝束的小车 送入定型锅进行蒸汽定型，以消除纤维内部的应力，提高纤维性能。18 3.4 腈纶湿法两步法工艺向碳纤维原丝工艺改进的技术分析 从腈纶生产的工艺特点分析可见，吉林腈纶化纤生产的聚丙烯腈纤维， 是普通纺织用纤维，聚合物的分子量在 30000－50000 之间，采用以 AN 为 第一单体，VA 为第二单体，水相悬浮聚合生产聚丙烯腈聚合物，纺丝采用 DMAC 为溶剂的湿法两步法工艺生产腈纶纤维。 而生产碳纤维要求的原丝条件和工艺条件比较高，用现有的生产装置， 生产碳纤维工艺要求的聚丙烯腈原丝论，还存在以下技术问题， a. 聚合物分子量在 30000－50000 之间，而碳纤维要求聚合物的分子 量要达到 80000 以上，分子量提高，原液粘度提高，原液浓度降低，要找 出适合我公司的分子量平衡点，满足生产条件。 b.聚合过程中还要加入第三单体等工作来提高聚合物分子量。 c.生产碳纤维用原丝，各项指标要求比较高，抗拉强度要达到 3.0Gpa 以上，需要 10 倍以上的牵伸，纤度偏差要求在 0.597±0.003（即 0.663 ±0.003dtex）连续长度要在 1000 米以上，这就要求提高纺丝原液的质量， 提高原液过滤效果，过滤介质要达到 1μ；由于原液粘度大，滤机需增加 加热系统，确保原液的各项指标满足生产碳纤维原丝的需要。所需滤布材 质及喷丝板材质和尺寸。原液指标对比，黏度，固含量，停留时间，添加 剂。 d.由于纤度低，对原液要求比较严格，因此应增加连续脱泡系统，以 确保原液中无气泡，防止断丝。 e.因 CV％值控制的比较小，因此需要原液浓度波动比较小（固含量要 求稳定）。 f.由于生产碳纤维需要无尘化，操作环境要绝对干净，所以，要对空 气系统（通排风系统）进行特殊处理。 g.原丝截面越趋于圆形，所得碳纤维的性能越好。因为圆形截面的原19 丝在预氧化碳化时反应均匀，而非圆形截面都能产生应力集中，从而降低 碳纤维的强度。而两步法纺丝产品截面大部分为腰子型。 h.碳纤维成型要缓慢，成型效果好，而两步法纺丝浸浴过短，达不到 缓慢成型的要求，要加长浸浴。 i.丝束上的 DMAC 要控制在万分之一以下，两步法纺丝为千分之三。 j.普通丝束牵伸为 6 倍，碳纤维为 10 倍牵伸，对牵伸机和蒸汽要求严 格。 k.为防止丝束熔结，纺丝油剂需要耐高温的有机硅油剂，残余要达到 万分之六，所以，要使用特种油剂。 解决这些问题需要投入较大的物力财力和人力，经过反复多次的中小 型实验，掌握全面真实的各种工艺技术参数才有可能完成。 吉林奇峰化纤公司采用的是湿法两步法。通过多年的生产，积累了丰 富的生产经验，同时有一支高素质的专业技术队伍，开发生产碳纤维具有 得天独厚的优势。 2007 年 2 月 10 日，吉林奇峰化纤公司与相关科研单位共同开发出碳 纤维聚合配方，圆满解决了上述问题中的 a 、b、j、k 四个问题，利用现 有和改进的实验设备生产出 30 公斤碳纤维聚合物，并利用现有纺丝设备对 30 公斤聚合物进行了实验。 2007 年 2 月 16 日 15，30 利用纺丝 B 线和 6 旦喷丝头开发 21K 碳纤 维配方，并利用再卷曲机进行蒸汽牵伸，使牵伸比达到 11 倍，生产 30 公 斤碳纤维原丝。各项指标与其他国产原丝指标相同，个别指标已超过国产 原丝指标，通过具体分析，我们看到一步法的聚合物分子量的要求与二步 法的聚分子量要求几乎相同，它们均适合生产碳纤维原丝。因此，吉林奇 峰化纤在现有的腈纶生产装置的基础上通过改进，生成一条制造碳纤维原 丝的生产线，从技术上是可以实现的。20 第四章 原料能源消耗及环境分析 4.1 主要原料的来源与可靠性 4.1.1 主要原料来源及需要量 表 4-1 主要原料来源及需要量 序 号 物料名称 单耗 (kg/t) 状 态 浓度 或纯度（%） 年需要量 （t） 来 源 1 丙烯腈 923 液 99.5 137300 吉化公司丙烯腈厂 丙 烯 酸 甲 脂 77 液 99.8 10802 北京有机化工厂 2 醋 酸 6.5 液 99 919 吉林化学工业公司 3 二甲胺 5 液 40 1875 丹东前阳化工公司 4 过硫酸铵 5.5 固 99 833 西安化学试剂厂 5 硫酸 2 液 99 0.76 吉林化学工业公司 6 草酸 0.52 液 99.8 78 吉林中捷化工公司 7 EDTA 0.65 液 40 244 秦皇岛力丰材料厂 8 油剂 7.5 液 90 1250 国内供应或进口 9 二氧化钛 4.7 固 95 495 华技中国有限公司 4.1.2 主要原料来源的可靠性 本项目主要原料（第一、二单体）与吉林奇峰化纤有限公司现有腈纶 装置所用原料基本相同；其它化工料与现有腈纶装置所用原料相同。可从 现有采购渠道供应，也可由其他厂商供应，有丰富和可靠的来源。 中油吉化集团公司丙烯腈厂已于2004年3月2日与吉林化纤集团有限21 责任公司签订了主要原料丙烯腈供需意向书。 4.1.3 主要原料规格 本项目主要原料第一单体为丙烯腈，第二单体为丙烯酸甲脂，另外还 需制备溶剂用的二甲胺和醋酸以及其它催化剂、阻聚剂等化工原料。 表 4-2 丙烯腈 (C 3 H 3 N) 序号 项 目 单 位 指 标 1 外 观 透明、无悬浮物 2 纯 度 % ≥ 99.5 3 水 % 0.20～0.45 4 色度（APHA Pt-Co） ≤ 5 5 丙 酮 PPm ≤ 100 6 乙 腈 PPm ≤ 100 7 丙烯醛 PPm ≤10 8 氢氰酸 PPm ≤5 9 阻聚剂（MEHQ） PPm 35～45 10 铁 PPm ≤ 0.1 11 铜 PPm ≤ 0.1 12 丙 腈 PPm ≤ 40 13 总醛（以乙醛计） PPm ≤ 50 14 PH（5%水溶液） 6～8 15 不挥发物 PPm ≤ 50 16 过氧化物 PPm ≤0.2 17 折光指数（25℃） 1.3882～1.3892 18 干燥残渣 PPm ≤100 19 酸度（以醋酸计） PPm ≤35 20 恶唑 PPm ≤50 21 甲基丙烯腈 PPm ≤250 22 氯化物（以氯离子计） PPm ≤1 23 蒸馏范围（760mmHg） ℃ 75.5～79.0 24 甲基乙烯酮 PPm ≤1022 表 4-3 丙烯酸甲脂 序号 项 目 单 位 指 标 1 外 观 透明、无悬浮物 2 纯 度 % ≥ 99.8 3 醛（以乙醛计） PPm ≤ 20 4 酸度（以醋酸计） PPm ≤ 50 5 比重（20℃） 0.935 6 水 PPm ≤ 250 7 氢醌 最小/最大 PPm 8/12 8 不挥发物（包括阻聚剂） PPm ≤ 50 9 色度 APHA ≤ 10 10 干燥残渣 PPm ≤ 50 11 丙 酮 PPm ≤ 500 表 4-4 二甲胺(C 2 H 7 N) 序号 项 目 单 位 指 标 1 外 观 无色液体 2 纯 度 % ≥ 40（水溶液） 3 一甲胺 % ≤ 0.15 4 三甲胺 % ≤ 0.15 5 氨 % ≤ 0.08 表 4-5 醋酸 (C 2 H 4 O 2 ) 序号 项 目 单 位 指 标 1 外 观 无色液体 2 色度（APHA） APHA ≤ 10 3 纯 度 % ≥ 99.0 4 甲 酸 PPm ≤ 1500 5 乙 醛 PPm ≤ 200 6 硫酸根 PPm 无 7 氯离子 PPm 无 8 铁 PPm ≤ 2.0 9 水 PPm 无 10 重金属（Pb） PPm ≤ 2.0 11 干燥残渣 PPm ≤ 3023 4.2 能源消耗分析 本工程将本着尽可能采用先进的技术和科学的管理方法来提高能源 的利用率，防止和克服生产过程中能耗浪费现象。尽可能采取各项有效节 能措施并进行综合利用，以减少能耗，提高经济效益。 4.2.1 公用工程规格 表 4-6 序号 名 称 单 位 规 格 1 蒸 汽 MPaG 2.1 214+20℃ 1.0 180+20℃ 0.5 152+20℃ 2 电 电 压 频 率 V Hz 380 三相 50 3 循环冷却水 供水温度 回收温度 供水压力 回水压力 水垢系数 ℃ ℃ MPaG MPaG m 2 hr℃/kcal ≤30 ≤36 0.4 0.25 0.0004 4 脱盐水（二级） 导电率 硅 铁 PH（20℃） 压 力 温 度 μs/cm PPm PPm MPaG ℃ 0.5 ≤0.02 ≤0.01 7±0.2 0.3 常 温 5 冷冻水 供水温度 回收温度 供水压力 回水压力 水垢系数 ℃ ℃ MPaG MPaG m 2 hr℃/kcal 10 15 0.35 0.15 0.0001~0.000324 6 工业用水 压 力 浊 度 PH 总硬度（CaCO 3 ） 钙硬度（CaCO 3 ） 总碱度（CaCO 3 ） Cl - SO = 铁 总含盐（CaCO 3 ） MPaG mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 0.4 5 7~8 110 80 90~100 7.5 17.4 0.5 238 7 压缩空气 压 力 温 度 露 点 含 尘 MPaG ℃ ℃ 0.6 环境温度 –40（6MPa.G） 无（尘埃尺寸<3μm） 8 氮 气 纯 度 温 度 压 力 氧含量 露 点 % ℃ MPaG % ℃ 98.5 环境温度 0.6 ≤0.15 –40（6MPa.G） 4.2.2 公用工程需要量 表 4-7 序号 名 称 单位 单耗（每吨成品纤维） 小时耗量 备 注 1 电 kwh 584 10220 2 蒸汽 t 9.6 168 3 循环冷却水 m 3 677 12700 4 冷冻水 kcal 0.75×10 6 14.1×10 6 5 压缩空气 Nm 3 380 7125 6 氮气 Nm 3 48 900 7 脱盐水 m 3 6.5 122 工艺生产用 8 过滤水 m 3 12 225 不含制备脱 盐水用25 4.2.3 节能措施 (1)采用先进工艺和设备，减少能源消耗，提高能源的利用率。 ① 主生产装置及辅助生产设备普遍选用高效节能型产品，并在主生产 线上大量采用变频器对工艺电机设备实行调速节能运行，电力消耗有明显 的降低。 ② 纺丝生产线的热水循环系统采用从高温区向低温区，与丝束方向逆 向流动的方式，在流动过程中，通过多台省能器进行热量交换，热量得到 了进一步的利用。 ③ 利用四效蒸馏器冷凝水用作纺丝水洗机丝束洗涤的水洗水，该部分 水量很大，且有一定的温度（22～50℃），节能效果显著。 ④ 生产中产生的废丝及废胶通过废丝及废胶回收系统进行回用，不仅 减低了原料的消耗，也减少了三废排放量。 ⑵ 实行科学管理 ① 对于各工艺流程的重要环节都设有自控检测仪表，并有自动调节装 置控制。耗能较大的设备其耗能量均有仪表记录，以便及时了解能耗的变 化。 ② 杜绝跑冒滴漏，确保机台及管道的完好率，减少能源不必要的损失。 ③ 加强冷、热载体管道和容器的保温，所有保温、保冷的设备和管 道都考虑有足够的保温厚度，并选用良好的绝热材料以减少能源的损失。 ⑶ 设计上照明采用集中与分散相结合的控制方式并采用节能型光 源，将尽量充分利用自然采光，减少照明用电。 4.2.4 能源耗用分析、 由于本项目采用二甲基乙酰胺（DMAC）为溶剂的二步湿法先进生产工 艺，并在生产过程中采取了各种各样的节能措施及综合利用措施，使得生 产线的原材料及公用工程消耗指标同比国内其他生产厂家要低许多。企业26 在市场竞争中将具有明显的优势。 4.3 环境影响分析 4.3.1 建设地区环境现状 ⑴ 建设地区大气环境现状 本项目是在吉林市经济开发区内建设，离市区 15 公里。 ① 废气来源 a、吉林化纤集团公司的工业废气主要来源为锅炉的烟囱及生产废气的 排气筒，为有组织排放的高架源。 b、原料及产品在贮运过程中的挥发损失及装置运行中的跑、冒、滴、 漏以及车间部分设备的不密封形成无组织排放源。由于近年来装置达标活 动的实施，无组织排放量已大幅度减少。 (2) 大气环境现状 目前建设地区腈纶装置丙烯腈（AN）平均浓度值均低于 TJ36-79“工 业企业设计卫生标准”中的浓度限值 0.05mg/m 3 。各无组织排放的 AN 浓度 值也低于 GB16297-1996“大气污染物综合排放标准”中无组织排放监控浓 度限值 0.05 mg/m 3 。 （1）建设地区水环境现状 工业废水主要有吉林化纤集团公司的粘胶废水和吉林奇峰化纤有限公 司的腈纶废水，通过各自的管线分道进入各自的污水处理站，经处理合格 后排入松花江。 (2) 排放口所处污水环境现状 吉林奇峰化纤有限公司现有污水处理站排放口 COD 实际值，基本上均 小于预测数。27 4.3.2 项目产生的三废及其处理 (1)废水 a、概述 吉林奇峰化纤有限公司现有二套腈纶装置区废水排放系统采用雨、污 水分流制，包括生活生产污水排水系统和雨水、净废水排水系统。本项目 所排放的生活生产废水集中后排入废水管道，经提升泵送到现有污水处理 站处理，雨水就近排入雨水管道系统即可。 b、排放量 本项目年产 1500 吨差别化腈纶工程聚合、回收、纺丝等装置排出的生 产以及生活废水水量、水质如下， 废水量，约为 55m 3 /h 废水水质: PH，4～5.5 COD cr ，1350mg/L BOD 5 ，550 mg/L SS，200 mg/L AN，＜30 mg/L c、废水处理方案 本项目在吉林奇峰化纤有限公司腈纶生产装置旁边（西侧和北侧）建 设，该公司原腈纶生产装置已建有污水处理站一座，设计处理能力为 330m 3 /h。目前实际接纳生活生产污水处理量为 160 m 3 /h，尚有 170m 3 /h 处 理能力富余，本项目排水水质与原腈纶装置所排污水水质相近。本项目投 入生产后排出的废水量进入原废水处理装置，处理能力和处理量都能满足 要求。 （2）废渣 本工程产生的废渣主要有从聚合釜铲除下来的聚合体疤块，从板框压28 滤机上定期更换下来的废滤布和废胶，纺丝机产生的废胶、废丝及回收车 间塔釜产生的高沸物，总计排放量约为每年 15.25 吨。上述废渣排放的点 及量见表 4-8， 表 4-8 区 域 设 备 名 称 废 渣 名 称 排放量（吨/年） 聚 合 聚合釜 聚合体疤块 1 原 液 压滤机 废滤布、废胶 7.5 纺 丝 纺丝机等 废胶、废丝 5 回 收 塔 釜 废高沸物 1.5 生产中产生一定量的废丝、废胶，原腈纶生产线配有废丝及废胶回收 装置，可将生产中产生的废丝及废胶重新溶解和收集回用。本项目的生产 工艺路线与原有生产装置的工艺路线基本一样，均为 DMAC 二步湿法。本项 目的废丝及废胶可回收后重新溶解回用，以减少原料的消耗和减轻对环境 的污染。 所有废渣均按现有渠道处理，在各种废渣无法利用时可采用袋装化后 外运焚烧处理。 （3）废气 腈纶生产中有害散发物质主要为丙烯腈（AN）和丙烯酸甲脂，二甲基 乙酰胺（DMAC）主要来自贮罐区、聚合、单体回收及纺丝区各部分。贮罐、 聚合釜等工艺设备的通气管与现行设备一样，均接入聚合工段的喷淋吸收 塔进行水喷淋吸收后回用，故正常运行时废气排放量极少，主要是设备管 线的维修和可能的泄漏，本工程在生产运行条件下从聚合车间干燥机排出 湿热气体 10 3 /h，含丙烯腈（AN）<0.1PPm；从纺丝生产线排出湿热气体约 10m 3 /h，二甲基乙酰胺（DMAC）小于 150PPm。 由于有害气体散发位置主要集中在罐区泵房及聚合车间建筑物中，本29 报告考虑有害气体的稀释和排放以送、排风的大气流通为主。在设备及其 管线打开进行维修或调试过程中可能有 AN 等单体渗漏或散发，则采用移动 式通风设备进行局部区域的强制通风，使建筑物内的 AN 浓度控制在 2mg/m 3 以下。 （4）三废检测 三废检测重点在废水和废气的检测，废水由试化验部门和污水处理站 分别按时定点取样检测、考核。 废气由试化验部门和环保部门分别在废气排放区域定时抽取样品进 行检测、考核。另有在线分析仪、手提色谱浓度测试仪等进行测试以策安 全。 4.4 噪声防治 本工程对噪声防治也予以重视，对噪声的防治最根本的办法是在于消 除噪声源。在新建装置的设备中噪声较大的主要是纺丝车间的牵伸机，将 在设备订货中要求设备制造中采取降声措施，控制噪声在 85 分贝的指标以 下。另外在此工段区域范围内，建筑在墙身、楼面及顶棚处考虑采用吸声 材料，以进一步降低由于设备引起的对环境噪声 4.5 本项目对周边环境影响分析 本项目采用先进的 DMAC 二步湿法生产工艺生产碳纤维原丝,其生产 中产生的三废量相对较少；并在项目建设中将采取相应的三废处理措施， 三废处理设施与主生产装置同步建设、同步投入运行。使三废的排放得到 控制与处理，达到国家排放标准后排入水体和大气。因此，本项目建成投 产后不会对周边环境产生不良影响。30 第五章 项目经济效益分析 5.1 项目生产能力和进度 5.1.1 项目生产能力 根据目前公司对该项目的技术研究程度，参考市场对碳纤维各种产品 的需求趋势，结合公司实际现状（主要是项目占地、位置等因素），本着逐 步细化，精益求精，越作越好的原则，项目分三年建设完成,建成一部分投 产一部分见效一部分,按年操作 333 天(8000 小时)计,生产能力为第一年 300吨,第二年750吨,第三年1125吨,第四年及以后每年1500吨,见表2-4: 表 2-4 5.1.2 项目建设进度 针对项目预计生产能力，制定项目建设进度计划如下附表 5-1 5.2 投资估算及资金筹措 5.2.1 投资估算范围 本项目工程范围为1500t/a 聚丙烯腈基碳纤维原丝项目, 总投资为该 项目从筹建到正常生产所需的建设投资及流动资金之和。 5.2.2 投资估算编制依据及说明 （1）国家有关部门关于可行性研究阶段投资估算的编制办法。 （2）引进设备按外商近期报价（CIF 大连）估算，本项目属国产业政策 限制乙类引进备可免征关税和进口环节增值税，人民币汇率按目前1 美元， 7.90 人民币计算，引进设备的国内保运费按设备原价的1.5%计算，安装调 第一年 第二年 第三年 第四年以后 生 产 能 力 t/a 300 750 1125 1500 年操作时数 8000 8000 8000 800031 试费包含外来专家来华费用，按设备原价的8%计算。 （3）国内配套设备费用按目前市场行情和厂家报价资料估算运杂费按设 备价的1.5%计算，安装调试费按设备价的8%计算。 （4）土建工程依照当地建筑工程单位造价水平及工程量估算。 （5）其他配套工程费用按工程量估算。 （6）其他费用按实际工作量估算。 （7）不可预见费按工程费用的5%计算。 （8）根据国家现行政策，本项目免征投资方向调节税 5.2.3 总投资估算 项目估算总投资 17872.43 万元，其中固定资产投资 12055 万元；固定 资产其他费用 915.67 万元；无形资产 311.87 万元；递延资产 23 万元；预 备费 1064.45 万元；建设期利息 501.5 万元；流动资金 3001 万元 。详见 总估算表 5-1 表 5-1 总估算表 编估算价值（万元） 号 工程及费用 名称 建筑工 程 设备 安装工 程 其他费 用 合计 1 一、工程费用 1648.78 8760.72 1645.54 12055.04 2 聚合单元 363.71 1932.51 362.99 2659.21 3 原液单元 315.21 1674.84 314.59 2304.64 4 纺丝单元 727.38 3865.02 725.97 5318.37 5 其他工程 242.47 1288.34 241.99 1772.80 6 二、其他费用 915.67 915.67 7 研究试验费 603.21 603.21 8 勘察设计费 82.30 82.30 9 联 合 试 运 转 费 90.16 90.16 10 办 公 和 生 活 家具购置费 42.50 41.5032 11 生产准备费 98.50 98.05 12 三、预备费用 及 管 理 费用 1399.32 1399.32 13 四、借款建设 期利息 501.50 501.5 14 五、流动资金 3001 3001 15 合 计 17872.43 编估算价值（万元） 号 工程及费用 名称 建筑工 程 设备 安装工 程 其他费 用 合计 1 一、工程费用 791.07 8427.45 1458.38 10676.90 2 聚合单元 198.00 1926.40 368.55 2492.95 3 原液单元 89.30 963.36 139.60 1192.26 4 纺丝单元 436.08 5010.77 863.15 6310.00 5 其他工程 67.69 526.92 87.08 681.69 6 二、其他费用 461.10 461.10 7 研究试验费 132.21 132.21 8 勘察设计费 82.30 82.30 9 联 合 试 运 转 费 107.43 107.43 10 办 公 和 生 活 家具购置费 41.16 41.16 11 生产准备费 98.00 98.00 12 三、预备费用 及 管 理 费用 400.00 400.00 13 四、借款建设 期利息 788.00 788.00 14 五、流动资金 4080.00 4080.00 15 六、项目总投 资 16406.00 5.2.4 现有固定资产利用 本项目在原有生产车间内部进行，利用相关车间现有的空闲位置，配33 套设备，办公设施及公用设施也可利用一部分。 5.2.5 资金来源 项目总投资17872.43万元，其中贷款额为9270万元，建设期贷款利息 为501.5万元,企业自有资金解决6000万元,流动资金借款2101万元，详见附 表12。 5.3 项目财务评价分析 5.3.1 依据与说明 该工程的经济评价计算及分析依据《外商投资企业会计制度》、《建设 项目经济评价方法与参数》以及国家、当地的税收政策等有关文件和规定。 计算参数及数据的选取来自当地的有关数据及国内外市场。 本项目财务评价分析是在完成初步的价格分析、方案选择等项研究的 基础上，对项目投入产出的各种经济因素进行初步调查、研究、预测、计 算及论证，运用定量分析与定性分析相结合、动态分析与静态分析相结合 的方法，计算各项综合经济效益指标。财务评价分析主要采用动态分析的 方法，分析项目的费用和效益，测算项目的盈利能力、清偿能力等情况， 以判别项目在经济上的可行性。 5.3.2 经济评价基础数据 (1) 根据调查，化纤产品行业的基准折现率设定为 10% 。 (2) 项目计算期 16 年，其中建设期 2 年，生产经营期 14 年，第 3 年 投产，当年生产负荷为 70％，第 4 年即可 100％达到设计生产能力。 (3) 建设期贷款利息 投资分年使用计划，按项目实施进度，建设期为二年(24 个月)，投资 按三个年度安排。用款第一年为 40%，第二年为 60%。 本项目固定资产投资贷款年利率为6.12%，流动资金贷款年利率为5.5834 %。固定资产投资和流动资金使用计划及资金筹措数据详见经济评价附表 2。 (4) 本项目销售税金、增值税、所得税税率如下，增值税率为 17%， 城乡维护建设税为增值税的 7%，教育费附加为增值税的 3%，所得税率为 17%销售税金、增值税、所得税数据详见经济评价附表 5。 (5) 本项目总成本费用数据详见经济评价附表 6。 (6) 年工资及福利总额 253.1 万元,其中福利为工资额的 14%。 工资及福利费数据详见经济评价附表 6。 (7) 本项目正常经营年生产所需的外购主要原料丙烯睛价格为 11100 元/吨，燃料动力费用按现行市场价格计算。详见经济评价附表 7。 (8) 制造费用，折旧费采用直线法，残值按固定资产原值的 10％计算， 房屋、建筑物折旧年限 20 年，机器设备折旧年限 10 年。 修理费按折旧费的 20%计取。 其他制造费用按现有水平计取，为 100 元/吨，详见附表 3。 (9)管理费用，管理费用包括摊销费及其它管理费用。 摊销费包括无形资产及递延资产摊销。无形资产自生产期起 10 年内摊 销完毕、递延资产自生产期起 5 年内摊销完毕，详见附表 4。 其他管理费用按现有水平计取，为 250 元/吨。 (10)销售费用 产品销售费用按销售收入的 0.5%计，另计 500 元/吨运输费用。见附 表 6。 5.3.3 财务评价指标的计算 经计算，本项目各项财务评价指标如下: 年平均销售收入为 25560 万元，销售收入的具体构成详见《销售收入、销 售税金及附加估算表》(附表 5)，年平均总成本费用为 21401 万元，各成35 本费用项目均按受益原则在产品、项目予以合理分摊。年平均销售税金及 附加为 1236 万元、年平均利润 2923 万元，详见总成本费用估算表 (附表 6),损益表 (附表 8)。 （1）投资利润率 投资利润率 = 年利润总额/项目投资总额 × 100% （5-1） 经计算，项目投资利润率为 16.35%。 见经济评价附表 1。该指标显示 该项目有较强的盈利能力。 （2）投资利税率 投资利税率 = 年利税总额/项目投资总额 × 100% （5-2） 经计算，项目投资利税率为 23.27%。见经济评价附表 1。 （3）财务内部收益率(FIRR ) 财务内部收益率(FIRR) = i1 + NPV1（i2-i1）/(NPV1 + |NPV2|)，（5-3） 式中: i1---当净现值为接近于零的正值时的折现率; i2---当净现值为接近于零的负值时的折现率; NPV1---采用低折现率 i1 时净现值的正值 NPV2---采用高折现率 i2 时净现值的负值 本项目全部投资财务内部收益率(FIRR)计算结果分别为 20.92 %(所得 税前)和 17.42%(所得税后)。见经济评价附表 1。从该指标数据计算结果来 看，其投资财务内部收益率不论是所得税前还是所得税后，均比设定的内 部折现率 10%大，显示该项目有较强的盈利能力。 （4）财务净现值(FNPV) FNPV = ∑ = n t 1 （CI-CO）t (1+i c ) -t ， （5-4） 式中:CI-----项目现金流入量 CO-----项目现金流出量36 n------计算期 i c -----行业基准收益率 ∑ = n t 1 ----项目整个寿命期年份之和 t------年份 本项目全部投资财务净现值(NPV Ic 为 10%)计算结果分别为 11241 万元(所得税前)和 6785 万元(所得税后)，详见经济评价附表 10 和附表 11。 （5）投资回收期(pt) Pt=(累计净现金流量开始出现正值的年份)-1+ 当年净年净现金流量 上一年累计一年累计净现值的绝对值 ，（5-5） 经附表 10 和附表 11 的数据计算，本项目全部投资投资回收期(pt)分 别为 6.43 年(所得税前，含建设期 2 年)和 6.80 年(所得税后，含建设期 2 年)。见经济评价附表 1。 （6）借款偿还期 Id=∑ = Pd t 1 (Rp+D’+Ro-Rr)t （5-6） 式中，Id—贷款本息之和； Pd—贷款偿还期（从建设开始年计算）； Rp—可用于还款的年利润总额； D’—可用于还款的年折旧和摊销费用； Ro—可用来还款的年其他收益； Rt—还款期间的年企业留利； (Rp+D’+Ro-Rr)t---第 t 年可用于还款的资金额 本项目固定资产投资借款偿还期为 10 年(含建设期 2 年)。见经济评价 附表 1。该指标的计算同投资回收期的计算一样，均包括了 2 年的建设期， 每年的还款额不等，是随着生产负荷的逐步提升而不断增加，且每年都留37 下一定的资金余额，在实际营运过程中，有可能适当加大还款力度，则可 适当缩短还款周期，见资产负债表 13。另外，在项目建设过程中，如果能 缩短项目建设周期，使项目尽早投入运营，也可以缩短项目贷款的还款期 限。总之，从项目贷款回收的角度看，该项目具有可行性。 5.4 项目不确定性分析 5.4.1 盈亏平衡分析 盈亏生产能力利用率 =年固定成本/（年销售收入—年销售税金及附加 —年变动成本）× 100% = 51.58% 盈亏平衡点产量 = 设计产能 X 盈亏生产能力利用率 = 1500 × 51.58% = 773.7 吨。 即本项目在保持计划销售结构基本不变的前提下，完成年 773.7 吨即 可保本，而设计年产能是 1500 吨，超过盈亏平衡点，盈亏平衡分析表明本 项目具有很大的盈利空间和较强的抗风险能力。 5.4.2 敏感性分析 为了考察本项目工程承担风险的能力，对部分因素进行了敏感度分析 计算。考察因素有投资增减 5%、10%、20%，原材料价格涨落 5%、10%、20%， 产品销售价格升降 5%、10%、20%，原材料及产品价格同升降 5%、10%、20% 等对全部投资税后内部收益率的影响。敏感度分析计算结果详见表 5-3。 表 5-3 敏感度分析表 变动因素 +20% +10% + 5% 基数% - 5% -10% -20% 建设投资 2.6 11.1 14.6 17.4 21.4 24.6 30.8 原材料 14.3 15.4 16.8 17.4 19.3 20.4 21.6 销售价格 31.3 25.0 21.4 17.4 14.6 11.0 2.1 原、销价格 23.3 20.6 19.0 17.4 15.8 14.1 10.438 从敏感度分析计算的结果可知，对本项目影响较大的因素是产品的销 售价格，其他各因素影响较小。 5.5 项目经济可行性综合结论 经附表 8 计算，本项目投资利润率为 16.35%，投资利税率为 23.27%; 全部投资财务内部收益率分别为 20.92%(所得税前)和 17.42%(所得税后)， 均远高于本项目设定的 10%的基准值;全部投资投资回收期分别为 6.43 年 (所得税前，含建设期 2 年)和 6.80 年(所得税后，含建设期 2 年);固定资 产投资借款偿还期为 10 年(含建设期 2 年)。如果不考虑建设期，那么投资 回收期只有 4.43 年(所得税前)和 4.80 年(所得税后)，所列关联投资指标 均处于同行业上游水平。另外从建设的角度看，如果一定幅度的缩短建设 周期，全部投资回收期的时间也将相应缩短。该指标充分显示本项目从投 资回收的角度看，项目的效益期较长，回收期较短，如果营运顺利，将会 较快地收回投资，时间上的风险较低，具有可行性。 从风险角度考虑，盈亏平衡分析和项目的不确定分析，这两方面显示 该项目不仅具有良好的财务盈利能力和投资价值，而且具有较强的抗风险 能力，当外界财务因素发生较大幅度的变化时，对本项目收益能力和投资 价值不会造成较大幅度影响。也就是说本项目具有较强的抗风险能力。39 第六章 项目的社会效益及风险分析 6.1 项目对本企业的影响 此次碳纤维项目对企业的影响有如下几个方面， ⑴ 项目的研发将大大提高吉林奇峰化纤公司的科研能力和技术水 平，为今后企业新产品开发奠定坚实的基础。 ⑵ 将碳纤维原丝项目的开发做为未来发展的市场支撑点并将其做为 企业独立自有知识产权的突破点。 ⑶ 本项目建成后,将极大的提高吉林奇峰化纤公司的创效能力,提高 企业的综合竞争力,成为企业可持续发展的经济增长点. ⑷ 项目建成后，将再次壮大吉林奇峰队伍，提高其在世界同行的知名 度，并提高我国聚丙烯基碳纤维工业的技术水平。 6.2 项目对所在地及社会的影响 碳纤维生产项目除了对企业有影响以外，同样对所在地和社会也有一定的 影响，表现在如下几个方面， ⑴ 本项目的建成，将加快吉林市经济技术开发区的建设步伐，带动周 边地区相关产业的发展，加快完成全市奋斗三年,经济总量翻番任务,为吉 林省工业经济的发展创造良好的条件，实现又快又好地发展。 ⑵ 将缓解国内用户对碳纤维产品急需的压力 据专家预测，尽管全球有大量的碳纤维扩能计划，但到 200 年全球碳 纤维市场仍将维持紧张局面，2004－2009 年间航空航天用途的碳纤维需求 增长率平均为 14％。然而，该时间段内碳纤维产量增长率仅可能达到 8％。 按照 2004－2009 年需求平均增长 10％计算（需要量大约 3.56 万吨材料），40 2009 年可能短缺近 12％（4086 吨）。每吨碳纤维需用碳纤维原丝 2.5 吨， 短缺 10215 吨。甚至可能延续到 2012 年。吉林奇峰公司该项目的建设将缓 解这一压力。 ⑶ 带动碳纤维相关产业的发展 吉林奇峰公司碳纤维原丝项目投产,会推动国内碳纤维相关产业的发 展,拓展就业渠道,增加就业岗位,为创建和谐稳定的社会做出贡献。 ⑷ 为国家节约大量外汇 该项目投产后，减少碳纤维的进口数量，将为国家节省外汇，符合国 家产业政策。 6.3 风险分析 本项目在建设和运营过程，主要风险因素有，产品市场、原料供应工 艺设备技术、资金来源、工程建设等。具体分析如下， 1. 产品市场 本装置所生产的碳纤维原丝全部供应国内，从目前市场分析将供不应 求，因此，产品目标市场明确，生产企业之间无大竞争，市场风险较小。 2. 原料供应 通过市场的调查可见，国内原料资源较为丰富，供应充足。因此，对 于本项目而言，其来源是有保障的。丙烯腈来自吉化公司丙烯腈厂，该原 料供应充足，价格稳定。丙烯酸甲脂来自北京有机化工厂，该原料供应充 足，价格稳定。 3. 工艺设备技术 本项目采用先进的工艺包及国外公司提供关键设备。我们将通过交流 考察选择技术安全、可靠、世界先进的技术。有些专利商的技术在国内已 成功应用，已经得到验证。41 吉林奇峰公司拥有国际先进的腈纶生产工艺技术，同时结合目前国内 碳纤维原丝成功设计经验和实际运行经验，通过不断优化改进工艺、将使 本装置技术达到国际先进水平，因此来自工艺设备技术方面的风险较小。 4. 资金来源 本项目总投资估算为 17872.43 万元，其中 66.43%申请银行贷款支持， 33.57%由企业自筹解决见附表 12。 5. 工程建设 装置建于吉林化纤集团厂区内，较好的公用工程设施，水、电、气等 可直接引到本装置界区，交通、运输等设施也较完备，建设条件优越，无 工程建设风险。 6. 防范和降低风险对策 (1) 项目运作的同时，要考虑碳纤维原丝的碳化问题，甚至考虑到碳 纤维市场营销，拓宽销售市场，也可采取联营或者入股方式开发碳纤维下 游产品，保持销售价格稳定，避免市场风险。 (2) 严格执行工艺操作条件，精心操作，提高产品质量，降低物耗能 耗，降低成本，降低风险。42 第七章 研究结论及建议 1．项目技术评价 本项目所用工艺设备技术先进可靠，总体技术处于国际领先水平。 2．项目财务评价 项目总投资，17872.43 万元，正常年销售收入 25560 万元、年平均总 成本费用 21401 万元，售税金及附加 1236 万元、年平均税后利润 2923 万 元。主要财务评价指标（见附表 9 计算），全部投资税后财务内部收益率 17.42%、财务净现值 6785 万元、含建设期在内的投资回收期 6.80 年。 3．项目的社会评价 项目建成后，将加快吉林市经济技术开发区的建设步伐，缓解国内用 户对碳纤维产品急需的压力，带动碳纤维相关产业的发展，为国家节约大 量外汇。 4．综合评价结果 技术经济指标说明，各项指标均高于化纤行业基准值，该项目是一个 具有良好经济效益的项目，项目财务效益是可行的；社会评价结果表明项 目的建设有利于地区，有利于社会，有利于国家。 如果项目研发成功，将具有独立的自主知识产权，有些技术在国内外 是处于名列前矛的尖端技术，而有些是解决国内问题的紧缺技术，先进、 独特、高效的科研技术是吉林奇峰的核心能力，相信在吉林奇峰雄厚技术 和强大的研发团队支撑下该项目一定能够顺利运作起来。 综上所述，吉林奇峰化纤建设工程方向正确，能充分利用本公司自有 优势，项目开发意义重大，具有管理适应、技术可行、原料来源充足、产 品销售市场广阔、投资回收期短、抗风险能力很强等特点，经济与社会效 益均很显著，经可行性论证与经济效益分析结论，该项目可行，应尽快立 项并落实下一步工作。43