惠州碳纤维原丝项目建议书模板范本.docx
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1、泓域咨询/惠州碳纤维原丝项目建议书目录第一章 市场分析7一、 需求端:替换传统材料创造万吨需求7二、 性能角度:与其他材料复合实现性能互补共振是大趋势8三、 碳纤维是现代高科技领域的战略新材料8第二章 项目建设背景、必要性14一、 沥青基碳纤维14二、 成本端:工艺设备及规模是其成本控制的核心17三、 推动实体经济高质量发展18第三章 项目总论22一、 项目名称及投资人22二、 编制原则22三、 编制依据22四、 编制范围及内容23五、 项目建设背景23六、 结论分析24主要经济指标一览表26第四章 产品方案28一、 建设规模及主要建设内容28二、 产品规划方案及生产纲领28产品规划方案一览表
2、28第五章 项目选址方案31一、 项目选址原则31二、 建设区基本情况31三、 实施创新驱动发展战略36四、 建设现代化基础设施体系39五、 项目选址综合评价41第六章 发展规划43一、 公司发展规划43二、 保障措施44第七章 SWOT分析47一、 优势分析(S)47二、 劣势分析(W)48三、 机会分析(O)49四、 威胁分析(T)49第八章 运营管理55一、 公司经营宗旨55二、 公司的目标、主要职责55三、 各部门职责及权限56四、 财务会计制度59第九章 人力资源分析67一、 人力资源配置67劳动定员一览表67二、 员工技能培训67第十章 原辅材料分析70一、 项目建设期原辅材料供应
3、情况70二、 项目运营期原辅材料供应及质量管理70第十一章 劳动安全生产71一、 编制依据71二、 防范措施73三、 预期效果评价79第十二章 项目规划进度80一、 项目进度安排80项目实施进度计划一览表80二、 项目实施保障措施81第十三章 环境保护分析82一、 编制依据82二、 环境影响合理性分析83三、 建设期大气环境影响分析83四、 建设期水环境影响分析87五、 建设期固体废弃物环境影响分析88六、 建设期声环境影响分析88七、 建设期生态环境影响分析90八、 清洁生产90九、 环境管理分析92十、 环境影响结论93十一、 环境影响建议93第十四章 投资方案94一、 投资估算的依据和说
4、明94二、 建设投资估算95建设投资估算表97三、 建设期利息97建设期利息估算表97四、 流动资金98流动资金估算表99五、 总投资100总投资及构成一览表100六、 资金筹措与投资计划101项目投资计划与资金筹措一览表101第十五章 经济效益评价103一、 经济评价财务测算103营业收入、税金及附加和增值税估算表103综合总成本费用估算表104固定资产折旧费估算表105无形资产和其他资产摊销估算表106利润及利润分配表107二、 项目盈利能力分析108项目投资现金流量表110三、 偿债能力分析111借款还本付息计划表112第十六章 项目招标方案114一、 项目招标依据114二、 项目招标范
5、围114三、 招标要求114四、 招标组织方式116五、 招标信息发布117第十七章 风险分析118一、 项目风险分析118二、 项目风险对策120第十八章 项目总结分析123第十九章 补充表格125主要经济指标一览表125建设投资估算表126建设期利息估算表127固定资产投资估算表128流动资金估算表128总投资及构成一览表129项目投资计划与资金筹措一览表130营业收入、税金及附加和增值税估算表131综合总成本费用估算表132固定资产折旧费估算表133无形资产和其他资产摊销估算表133利润及利润分配表134项目投资现金流量表135借款还本付息计划表136建筑工程投资一览表137项目实施进度
6、计划一览表138主要设备购置一览表139能耗分析一览表139本报告基于可信的公开资料,参考行业研究模型,旨在对项目进行合理的逻辑分析研究。本报告仅作为投资参考或作为参考范文模板用途。第一章 市场分析一、 需求端:替换传统材料创造万吨需求在极端环境(高真空、强腐蚀介质)、交变载荷和交变温度联合作用下,飞行器机体材料的设计选材的重要决定因素是轻质高强、耐超高温和耐腐蚀性。根据国际航协的数据,燃油成本大约占航空总成本的26%,而在国内部分航空公司,燃油成本甚至要占到40%。机体结构材料每减轻一磅,便可带来近百万美元的经济效率,因此低密度就成为飞行器结构材料选材的重要原则。此外,飞行器长期在大气层或者
7、外层空间运行,在极端环境服役还要求具有极高可靠性及优良的飞行性能,因而飞行器的设计需要尽可能提高结构效率,且避免付出更多的重量代价,高比强度、高比模量等特性便成为选材的考量关键因素。综合比较下,低密度、高比模量及高比强度的碳纤维复合材料是当下最优选择。其在军用飞机和民用飞机中的占比也逐年大幅提升,已替代原有结构钢及铝材,成为飞行器结构材料的首选。碳纤维增强复合材料是航空工业应用比较广泛的复合材料之一,由于其密度仅为铝合金的60%,在飞机结构设计中大量使用可以使结构质量减少20-25%。飞机上最常用的是碳纤维增强复合材料是树脂基复合材料(CFRP)。军用飞机方面,碳纤维增强复合材料主要应用于飞机
8、的非承力部件上,如飞机雷达罩、舱门、整流罩、飞机尾翼的垂直尾翼、水平尾翼及方向舵等,例如法国幻影2000战斗机尾翼的设计采用了复合材料。民用飞机方面,波音公司生产B787客机中碳纤维增强复合材料和玻璃纤维增强材料已占全机结构重量的50%,可节省燃油20%。二、 性能角度:与其他材料复合实现性能互补共振是大趋势复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂
9、、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。其特点是比重小、比强度和比模量大。碳纤维复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观上组成具有新性能的材料。碳纤维复合材料是一种两相复合材料,是由有机纤维转化而成,其具有优异的力学性能,同时还具备碳材料的原本特性,属于一种新型增强纤维。三、 碳纤维是现代高科技领域的战略新材料碳纤维是国际认可的现代高科技领域的战略新材料,被誉为“黑色黄金”。碳纤维(CarbonFiber,CF)是一种含碳量高于90%的纤
10、维状碳化产物,通过有机纤维原丝(先驱体)在高温(1000-3000)惰性气体保护的条件下经过热解、碳化等一系列物理化学变化而制得。从分子结构上看,碳纤维可以看成是由片状石墨微晶沿纤维轴向方向排列而成,但真正的碳纤维达不到石墨的理想状态,且石墨层平面呈波浪状,平面间距明显大于石墨的0.335nm。碳纤维具有显著的各向异性,沿其纤维轴向模量高,强度高,是一种高性能的增强纤维,具有良好的导电、导热、耐腐蚀、耐超高温等特性,同时还兼备纺织纤维的柔软可编织性。碳纤维及其复合材料同其他金属及合金类材料相比,主要具备以下优势:(1)通常高模量碳纤维复合材料的单向材料比模量比铝合金大5-7倍,所制备的结构件可
11、满足高刚度需求;(2)以高模量碳纤维为增强材料,通过合理的复合材料结构设计可获得热膨胀系数几乎为零的材料,满足高低温交变的应用场景中尺寸稳定性要求;(3)碳纤维的比重不足钢材的1/4,可满足结构件的轻量化要求。碳纤维的大力发展,对国家的国防、经济、民生都起到更加重要的作用。碳纤维既具有碳材料质轻、高强度、高模量、耐腐蚀、耐疲劳、耐高温、导热、导电等优异的综合性能,同时还兼备纺织纤维的柔软可加工性,是国际认可的现代高科技领域的战略新材料,被誉为“黑色黄金”。由于人类对于生活质量的需求渐高,以及科技不断进步,尤其是在航空航天、军工制造等高尖端领域和汽车工业、建筑体育等民用领域对于先进材料的需求,传
12、统材料及其复合材料渐渐无法满足,以碳纤维为代表的新型材料的出现和发展,促进了这些行业的发展,同时,伴随着能源的日益紧缺,在新能源领域,轻量化需求中,碳纤维也占据了一席之地。PAN基碳纤维占碳纤维总量的90%以上,目前碳纤维一般指PAN基碳纤维。碳纤维可以按照状态、力学性能、丝束规格、原丝种类等不同维度进行分类。碳纤维按照状态可分为长丝、短纤维、短切纤维,按力学性能可分为通用型和高性能型,按照丝束规格可分为宇航级小丝束碳纤维和工业级大丝束碳纤维,按照原丝类型可分为聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛基碳纤维。由于碳纤维的产业链长,关键控制点多,生产过程中的每一个步骤带来的缺陷均将传
13、递到下一步并影响最终碳纤维的性能。因此,各工序精确调控及之间的精密配合是制备出稳定的高性能碳纤维的关键,了解并熟悉碳纤维的制备工艺显得尤其重要。1.2PAN基碳纤维:应用最为广泛的一类碳纤维PAN基碳纤维是以丙烯腈为前驱体,经聚合、纺丝、氧化稳定、碳化和石墨化等一系列复杂工艺制得,每个过程均涉及流体力学、传热、传质、结构和聚集态等多个单元过程同时进行,又相互联系的过程,影响因素较为复杂。18世纪中,英国人斯旺和美国人爱迪生利用竹子和纤维素等经过一系列后处理制成了最早的碳纤维,将其用作灯丝并申请了专利。20世纪50年代,美国开始研究粘胶基碳纤维,1959年生产出品名“Thormei-25”的粘胶
14、基碳纤维。同年日本进藤昭男首先发明了聚丙烯腈(PAN)基碳纤维。1962年日本东丽公司开始研制生产碳纤维的优质原丝,在1967年成功开发出T300聚丙烯腈基碳纤维。1966年,英国皇家航空研究所的Watt等人改进技术,开创了生产高强度、高模量PAN基碳纤维的新途径。1969年,日本东丽公司成功研究出用特殊单体共聚而成的聚丙烯腈制备碳纤维的原丝,结合美国联合碳化物公司的碳化技术,生产出高强高模碳纤维。此后,美、法、德也都引进技术或自主研发生产PAN基原丝及碳纤维,但日本东丽公司的碳纤维研发与生产技术一直保持世界领先水平。根据碳纤维及其复合材料技术微信公众号2021年8月11日一文可以看出,东丽2
15、021年碳纤维产品已推出了三十余款型号,覆盖领域已从航空航天延伸至了交通轨道、海洋、压力容器、医疗、土木、电子电力等领域。PAN基碳纤维生产过程比较繁琐并涉及诸多复杂的化学反应过程,要经历聚合、纺丝、预氧化、碳化、石墨化、表面处理等多个步骤,其中,每个步骤又包含多个工艺,每个工艺参数都会对最终碳纤维的结构与性能产生一定的影响。生产过程则涉及了高分子化学、高分子物理、物理化学、无机化学、高分子加工、自动化控制等不同的学科、技术交叉和融合,是一个复杂的系统工程,最终所得到的PAN基碳纤维结构和性能强烈依赖于每一个过程中的工艺控制和结构调控。1.2.1聚丙烯腈共聚物制备:聚合反应中参与物及设备是核心
16、聚合是指丙烯腈(AN)单体通过自由基链式聚合反应得到长链PAN的过程。聚合过程按照工艺流程先后顺序大致分为原料准备、聚合反应等。原料准备过程,制备PAN共聚物的原料包括单体、共聚单体、引发剂、链转移剂和溶剂等。单体方面,丙烯腈(AN)是制备PAN共聚物的主要单体。由丙烯腈制得聚丙烯腈纤维即腈纶,其性能极似羊毛,因此也叫合成羊毛。丙烯腈与丁二烯共聚可制得丁腈橡胶,具有良好的耐油性,耐寒性,耐磨性,和电绝缘性能,并且在大多数化学溶剂,阳光和热作用下,性能比较稳定。共聚单体方面,由于PAN均聚物在预氧化初始阶段温度较高,且会集中放热,从而导致预氧化过程工艺难于控制。此外,集中放热会导致原丝中PAN分
17、子链的断裂,并形成大孔缺陷结构,影响生产工艺稳定性和碳纤维质量。在实际生产中,通常将丙烯腈与共聚单体进行共聚,以有效控制预氧化过程中放热反应,共聚单体的总含量一般在5%左右。对于制备PAN基碳纤维而言,所采用的共聚单体大多为丙烯酸甲酯(MA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸(MAA)和衣康酸(IA)。引发剂及链转移剂方面,国内外碳纤维生产厂商多采用偶氮类型的引发剂,其中偶氮二异丁腈(AIBN)为常用的引发剂,其主要作用是提供自由基与AN分子作用生成单体自由基进而完成链增长。根据聚丙烯腈基碳纤维一书数据显示,使用AIBN引发剂时,聚合温度一般控制在55-65内,引发剂用量相对单体的质量浓度
18、不超过0.5%,最好在0.3%以下。链转移剂又称分子量调节剂,是一种能够调节和控制聚合物分子量、分子量分布和减少链支化度的物质。在AN聚合时,采用醇类或者硫醇类作为链转移剂,且加入量相对单体AN的质量浓度控制在0.1%-0.2%之间时,可显著调控聚合物PAN的分子量、支化度及提高可纺性。第二章 项目建设背景、必要性一、 沥青基碳纤维沥青基碳纤维以石油沥青或煤焦油沥青为原料,经沥青精制、纺丝、预氧化、碳化或石墨化等工艺过程,生产出具有弹性模量高、优异的导热率、遇热不易膨胀等性能的沥青基碳纤维。一般地,沥青基碳纤维分为通用型和高性能型沥青基碳纤维,然而通用型沥青基碳纤维对原料的预处理要求不高,所以
19、主要应用于体育、吸附剂等民用方面。高性能型沥青基碳纤维的原料不同,主要为中间相沥青,石墨晶体有序度高,因此具有十分突出的热导率和模量,是性能优异的热管理材料被应用于航天、卫星、雷达等军用领域。市面上PAN基碳纤维的最高抗拉强度为6500MPa,拉伸模量范围从230到300GPa为标准类型,高模量型最高可以到600GPa。对于沥青基碳纤维,模量可以从50GPa到900Gpa以上。以中间相沥青为起始材料制备的碳纤维具有定向石墨层纤维轴,石墨晶体通过位于石墨层内方向(称为“a”方向)的碳碳双键具有极高的强度和刚性,这种晶体结构反映在最终碳纤维的强度和刚性上,此外极低的热膨胀系数和极高的导热系数,也是
20、体现在“a”方向上的特性。相反,各向同性的沥青,在“a”方向上,没有足够的结晶度,所以只能表现出低模量和低导热性能。沥青基碳纤维的这些特性,与传统的PAN基碳纤维有很大的区别。可以通过控制沥青原料特性以及纺丝工艺条件,来控制最终沥青纤维的性能,来制备规格多样化的沥青纤维。由于沥青基碳纤维的热膨胀系数为负,通过与其他基质的结合,可以很容易地实现零热膨胀系数的材料。沥青基碳纤维作为利用其高导热性和负热膨胀系数的新应用领域,被广泛应用于卫星的天线反射器和太阳能电池板等部件。其高导热性在电子设备领域也有广泛的应用,如热接口、高导热性线路板等。通用级碳纤维是由各向同性沥青制备而成,高性能碳纤维则是由中间
21、相沥青制备而成。其制备工艺与PAN基纤维略有不同,主要包括原料调制、熔融纺丝、预氧化、碳化、石墨化及表面处理。在制备流程与PAN基碳纤维不同的工艺过程为沥青的调制过程。沥青化学成分相对复杂,因此需要经过一系列的净化及纯化处理,改善其流变性能及调控分子量以满足纺丝要求。其中,供氢溶剂加氢法存在加氢程度不深、无法有效脱除杂原子、供氢溶剂成本高昂等问题,造成其工业化规模极低。各向同性沥青的制备方法包括减压搅拌热缩聚法、刮膜蒸发器法、空气鼓入氧化法、硫化法等。各向同性沥青制备的本质是在热解反应过程中,体系发生脱氢、交联、缩合等反应,除去沥青中的轻组分,形成高软化点缩合物,同时抑制各向异性结构的产生。高
22、性能沥青基碳纤维制备的关键就在于可纺性中间相沥青的制备,要求中间相沥青即具有高度各向异性,又具有良好的纺丝性,因此,必须选择合适的中间相沥青制备方法。中间相沥青制备的本质是在热解过程中,体系发生裂解、脱氢、缩合等一系列反应,形成相对分子质量在370-2000之间的具有各向异性结构的向列型液晶物质。调制好的沥青在纺丝之前要进行充分过滤和脱泡,除去一切杂质和气泡,因为它们的存在严重影响纺丝和碳纤维的力学性能。沥青纺丝可以采用一般合成纤维工业采用中常用的熔融纺丝法,如喷吹法、挤压式、离心式、涡流式等。纺丝压力和纺丝速率也是纺丝工艺中重要的影响参数。纺丝压力太小,熔体流量难以满足纺丝的连续性,容易发生
23、断丝现象;纺丝压力太大,所得纤维直径太粗又会导致纤维物理性能的大大降低纺丝速率,对纤维的直径及取向度产生影响;纺丝速率越大,纤维受到的牵伸力增大,取向度越高。沥青熔体固化速度很快,且固化后由于纤维本身的脆性难以再次牵伸,因此为得到性能较高的碳纤维,在纺丝阶段需要对纺丝压力和纺丝速率进行调控,得到合适直径的纤维原丝。沥青纤维必须通过碳化,充分除去其中非碳原子,最终发展碳元素所固有的特性;但由于沥青的可溶性和粘性,在刚开始加温时就会粘合在一起,而不能形成单丝的碳纤维,所以必须先进行碳纤维的预氧化处理。另外预氧化还可以提高沥青纤维的力学性能,增加碳化前的抗拉强度。沥青纤维在氧化过程中发生了十分显著的
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