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以更低成本制造高性能“黑黄金” 上海石化碳纤维技术实现从12K到48K的成功突破

11681人已浏览 时间 : 2018-07-31 11:09:52

导语:  经过聚合、纺丝、牵伸“热身”,再入氧化碳化“炉烤”,48K大丝束碳纤维一身黑亮“破炉而出”——中国石化上海石化股份公司的此项“聚丙烯腈基大丝束原丝及碳纤维技术及工艺包开发”项目,日前通过中国石化组织的国内权威专家组鉴定,大丝束整体技术达到国际先进水平。这标志着上海石化碳纤维技术从量变到质变的飞跃,填补了国内空白,将对“上海智造”工业产生巨大的推动作用。  大束“黑黄金”破茧而出…

  经过聚合、纺丝、牵伸“热身”,再入氧化碳化“炉烤”,48K大丝束碳纤维一身黑亮“破炉而出”——中国石化上海石化股份公司的此项“聚丙烯腈基大丝束原丝及碳纤维技术及工艺包开发”项目,日前通过中国石化组织的国内权威专家组鉴定,大丝束整体技术达到国际先进水平。这标志着上海石化碳纤维技术从量变到质变的飞跃,填补了国内空白,将对“上海智造”工业产生巨大的推动作用。

  大束“黑黄金”破茧而出

  碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量新型纤维材料。其力学性能优异,比重不到钢的1/4,强度却是钢的7—9倍,并且还具有耐腐蚀性、高模量的特性,被称为“新材料之王”,也被称为“黑黄金”,在各行各业有着广泛的应用前景。在碳纤维行业内,通常将每束碳纤维根数大于48000根(简称48K)的称为大丝束碳纤维。目前,国内每束碳纤维基本处于1000根(1K)—12000根(12K)之间,称为小丝束。48K大丝束最大的优势,就是在相同的生产条件下,可大幅度提高碳纤维单线产能和质量性能,并实现生产低成本化,从而打破碳纤维高昂价格导致的应用局限。

  上海石化是国内特大型炼化一体化企业之一,也曾是国内最大的腈纶生产企业。依托腈纶产业优势,该公司早在上世纪八十年代就率先开展对碳纤维的交流调研和技术研究工作。2007年,中国石化决策部署聚丙烯腈基碳纤维的研发和产业化攻关工作,并将建设项目落实在了上海石化。上海石化与上海石化研究院、上海工程公司、复旦大学等数十家科研院所、高校、企业等一起,在各方团队的齐心协力下,碳纤维攻关快速推进:2008年11月,建成中试装置;2009年3月,成功研制出12K原丝。2012年9月,采用自行开发的国内独有的硫氰酸钠湿法工艺和自主知识产权的成套技术,上海石化年产3000吨原丝、1500吨碳纤维项目一阶段工程建成投产,形成了每年3000吨聚合物、1500吨原丝、500吨碳纤维的工业化生产能力。

  2016年5月,上海石化开展碳纤维48K大丝束原丝工业化研究试验。2018年1月,成功开发了大丝束碳纤维的聚合、纺丝、氧化碳化工艺技术,形成了千吨级聚丙烯腈基48K大丝束碳纤维成套技术工艺包的技术基础。3月份,成功试制出了国内真正意义上的48K大丝束碳纤维,并贯通工艺全流程。

  据了解,一阶段千吨级碳纤维装置开车以来,截至2018年5月,装置已累计生产原丝4286吨,生产碳纤维709吨。

  迎来更广阔的应用前景

  上海石化碳纤维已经在传统能源领域显现身手。在莫桑比克N6公路、天津津滨高速立交桥、沈阳至丹东铁路线、辽宁蓡窝水库等9个病险基础设施维修工程中,采用碳纤维拉挤板材加固,不仅施工高效便捷,而且结构承载力明显提高;在碳纤维齿轮替代进口塑料齿轮,以及加固修补液相丙烯、抽余碳四、火炬气、甲烷氢、氮气、污水等石化管道、高腐蚀设备、化工车间受腐蚀建筑等方面得到示范应用,效果良好。

  上海石化还与胜利油田分公司及其改制企业新大管业科技有限公司合作,截至2017年底,胜利油田已使用上海石化碳纤维连续抽油杆试验应用共93口井,累计用杆20.9万米,目前正在进一步推广应用,特别是西北高腐蚀深井。

  随着48K大丝束碳纤维的面世,上海石化碳纤维技术有了支撑产业发展的强大动力,迎来更加广阔的应用前景。目前,该公司已与海上风电、大型风电、汽车行业等相关项目展开合作意向。

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