pan基碳纤维生产成本分析及控制措施

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1、PAN基碳纤维生产成本分析及控制措施　　摘要：本文以年产百吨级聚丙烯腈基碳纤维生产为例，剖析了碳纤维生产成本的构成，分析了碳纤维生产成本现状，并从规模化生产、工艺改进和资源的综合利用等方面提供碳纤维生产成本的控制措施。　　关键词：PAN基碳纤维；生产成本；控制　　中图分类号：TQ342+.74　　文献标志码：A　　TheProductionofPANCarbonFiber：CostAnalysisandControl　　Abstract：BasedonPANcarbonfiberproductionlinewitha

2、nnualoutputofhundredtons，thepaperanalyzedthecompositionofthecarbonfiberproductioncostandthemaincostfactorsofcarbonfiberproduction.Itsuggestedthattheproductioncostshouldbecontrolledfromlarge-scaleproduction，processimprovementandcomprehensiveutilizationofresource

3、s.　　Keywords：PANbasedcarbonfiber；productioncost；control8　　碳纤维作为一种高性能纤维材料，在许多领域应用广泛。目前，随着碳纤维行业新增长点的出现和市场的变化，为降低二氧化碳排放，风能、汽车等行业对新型高性能材料的需求，低成本碳纤维增强复合材料需从高端领域向新一代工业用途提供支持。但碳纤维的高生产成本限制了其推广应用，发展低成本生产技术成为碳纤维领域亟待解决的课题。本文以百吨级聚丙烯腈（以下简称“PAN”）基碳纤维生产线为例剖析碳纤维的成本构成，以有效控制生产成本

4、，为碳纤维生产的低成本化提供依据。　　1碳纤维生产成本分析　　年产百吨PAN基碳纤维生产成本主要包括聚合、PAN纺丝和氧化炭化三大部分（图1）。按照《加快推进碳纤维行业发展行动计划》PAN碳纤维原丝消耗不高于2.1t计算，生产100t碳纤维需配备250tPAN原丝生产能力。除了主要的生产流程和设备，公用资源不足的工业区，水电汽等辅助工程必须配套，因而在碳纤维生产过程中规模效益异常突出。以下将对聚合、PAN纺丝、氧化炭化成本的构成进行分析。　　1.1聚合　　聚合直接生产成本包括聚合原料和生产物资消耗成本。生产过程成本包

5、括原料纯化、原料输送、聚合、脱泡脱单、原液过滤及输送、溶剂回收、单体回收等成本。综合生产成本为蒸汽、电力、水及相关配套设施运行维护等成本。　　1.2PAN纺丝　　PAN纺丝直接生产成本主要包括聚合液的过滤及输送、纺丝、车间洁净化等成本。　　1.3氧化炭化　　碳纤维生产直接成本主要包括原丝、上浆剂、电、炭化废气处理、氮气、循环水、车间洁净化、配套设施运行维护等成本。　　1.4辅助工程8　　辅助工程直接成本主要包括高纯水制备过程、冷冻水、氮气制备、污水处理、水循环系统、蒸汽生产等成本。综合生产过程成本可归结为原煤、电力、

6、水及相关配套设施运行维护等成本。　　1.5固定资产折旧和流动成本　　固定资产折旧主要包括厂房建造、设备投入及相关配套辅助系统投资等。按照国产化设备生产线设计、加工，固定资产折旧期限为10年，年产百吨碳纤维生产线折旧费约5.02万元/t。　　流动成本主要包括人员工资、管理、运输、仓储、包装等费用。按照生产定员300人、4班3运转、厂内运输、厂内仓储核算，碳纤维均摊流动成本约3.75万元/t。　　以DMSO为溶剂聚合制备碳纤维生产工艺核算，设备折旧周期按10年计，各部分组成如表1所示。结合理论和实际生产数据，年产百吨碳纤

7、维生产线直接成本单耗约为29.58万元/t，碳纤维生产成本价为38.35万元/t。　　2规模效益预测及分析　　参照PAN原丝生产的工艺流程，以碳纤维产量增加、生产规模扩大来实现规模效益的提高。以预测年产3000t原丝生产运营状况为例，原丝直接成本为4.10万元/t，固定资产折旧成本为0.71万元，流动费用为0.99万元，合计原丝成本5.81万元/t。8　　同时，配套两条国产化500t/a碳纤维生产线，年产1000t碳纤维生产规模，碳纤维直接成本约18.14万元/t，固定资产折旧约2.21万元，流动费用约0.33万元。

8、合计碳纤维综合成本20.68万元/t。年产250t原丝、年产3000t原丝、年产100t碳纤维和年产1000t碳纤维成本，各部分成本所占比例如表2所示。　　由表2数据分析，随着生产规模的增大，原丝和碳纤维的生产成本均呈下降趋势。年产250t原丝对应年产100t碳纤维条件下，直接成本的比例比年产3000t原丝对应年产1000t碳纤维直接费用所占比