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碳纖維生產項目節能報告

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2018-01-22
簡介
本報告是對新建年產2000t 碳纖維項目的節能評估,項目主要建設原液配制單元、紡絲單元和碳化單元等主要生產裝置以及總降、綜合樓、原料罐區、汽車裝卸棧臺、污水處理、消防水站、循環水站、事故池、變配電站、焚燒、冷凍站、成品倉庫、化學品庫房、空壓制氮站、脫鹽水站、鍋爐房(包括煤場、渣場)等公用工程及輔助設施區。主要消耗能源種類有電、水和煤炭;項目聚丙烯腈基原絲技術采用自動化程度較高的DMAC二步法水相聚合濕紡工藝路線;聚合采用高轉化率的丙烯腈水相連續聚合工藝,以保證原絲質量。紡絲采用濕紡工藝,原液凝固成形截面均勻,避免了皮芯結構的產生。原絲后處理工段配置蒸汽高倍牽伸工藝,保證原絲產品的質量。原絲采用世界先進預氧化、低溫碳化和高溫碳化成套設備,提高產品質量,降低能耗。

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*************化工股份有限公司2000t/a碳纖維項目節能專項報告 *************項目管理集團有限公司二零一一年四月目錄1項目基本情況11.1項目名稱、主辦單位及法人11.2項目簡介21.3項目建設地點41.4工程方案41.5工藝技術方案、設備方案201.6勞動定員341.7原輔材料消耗351.8投資及經濟效益分析362項目所在地能源供應條件422.1電力供應現狀、規劃及預測分析422.2水供應現狀及預測分析422.3煤炭供應現狀及預測分析422.4項目用能品種供應可靠性分析423合理用能標準和節能設計規范443.1相關法律、法規、規劃和產業政策443.2合理用能標準及節能設計規范454項目能源消耗種類、數量及能源使用分布情況464.1項目能源消耗種類和數量分析464.2企業能耗分析475項目采用的技術工藝先進性分析和評價506項目節能措施516.2節電措施526.3節水措施536.5建筑節能536.5能源管理547節能效果分析結論551項目基本情況1.1項目名稱、主辦單位及法人(1)項目名稱:*************化工股份有限公司2000t/a碳纖維項目(2)項目性質:新建(3)主辦單位:*************化工股份有限公司(4)主辦單位概況*************化工股份有限公司(以下簡稱“*****”)是*****(集團)有限責任公司的控股子公司(集團控股56.16%)。2001年由*****(集團)有限責任公司作為主發起人,聯合*****管理公司、*****有限公司、*****管理公司、*****研究總院、*****共同設立。2009年1月21日,*****有限公司正式更名為“*************化工股份有限公司”。截止2009年底,*****股份擁有資產134.35億元,年營業收入110億元(其中煤化工收入76億元),已成為*****集團發展最快的產業領域之一。隨著*****集團在內蒙、新疆、陜西和河北等地所獲取的煤炭資源量的增加,在煤化工領域的投資規模還會進一步加強。*************化工股份有限公司依據新的發展模式,對國內外碳纖維市場進行了詳細調查,與國內外碳纖維商進行了充分的技術交流,充分了解國內碳纖維產品生產和市場的現狀,決定擬建設2000t/a碳纖維裝置。碳纖維現已廣泛應用于航天航空、新型紡織機械、石油化工、醫藥器械、汽車、機械制造、建筑行業、文體用品、電信、電加熱等高新技術領域。2007年國家發改委發布《化纖工業“十一五”發展指導意見》提出,“從以增加數量為主轉向大力發展高新技術纖維”,特別是把事關國家產業安全的高新技術纖維材料作為重中之重,而且碳纖維被列為首位,是國家迫切需要短期內突破的高新技術纖維品種,為我國碳纖維的發展創造了條件。國家“863計劃”以及有關部委都在關心我國碳纖維工業的發展及其產業化步伐,并給予強有力的支持。由此可見,根據國家產業發展和產業政策投資碳纖維項目是符合國家產業結構政策的,同時對于*****股份延伸自己的產業鏈在碳纖維行業內的發展和壯大是非常有益的。1.2項目簡介1.2.1項目建設內容本項目2000t/a碳纖維項目主要建設內容包括:聚合單元、原液單元、紡絲單元、碳化單元的主裝置和配套的給排水、配電、儀表空壓站、冷凍站、總圖運輸、安全衛生及消防設施等。1.2.2生產規模本項目建設規模為年產2000t聚丙烯腈基碳纖維產品。1.2.2產品方案及質量標準本項目產品為聚丙烯腈基碳絲(碳纖維),項目達產后,其總生產能力為碳纖維2000t/a,聚丙烯腈原絲600t/a。原絲質量規格序號項目單位A級1纖度g/9000m(Denier)1.0±0.072單絲直徑偏差值%CV≤103油劑含量%0.5–1.54含水量%1.0–2.05殘留溶劑ppm≤0.106韌性g/Denier≥607伸長百分比%8-128絲束根數根12,0009單絲直徑μm10.8-11.610纖維密度g/cm31.15–1.1911單位長度的質量-g/m(干基聚合物)1.3212含雜ppm≦50碳纖維產品質量規格項目A級環氧樹脂-%0.75含水-%<0.5%絲束抗張強度(GPa)3.5絲束拉伸模量(GPA)230-2501.3項目建設地點本項目位于*******工業區。****位于***地帶,毗鄰京津冀城市群,距***市中心區80公里,距***220公里,距***120公里,距***170公里。交通便利發達,鐵路有***等國鐵干線東西貫通,***4條國鐵支線南北相連;公路可與***高速和正在建設的***高速互通;****區25萬噸級礦石碼頭實現了國內國際通航。從國際海運看,距***400海里,距***680海里、***935海里,與礦石出口國澳大利亞、巴西、秘魯、南非、印度等國海運航線也十分順暢,構成運輸便捷、成本較低的海陸一體化的交通運輸體系。本項目廠區東側為***路,南側為***路,西側為***路,北側為***路。鐵路專用線直達廠區內,廠區公路直接連接國家骨干公路,具有交通便利、市場廣闊、廠區臨近原料生產基地的優勢。1.4工程方案1.4.1總圖運輸認真執行國家基本建設的方針、政策和規定。符合總體規劃,滿足生產工藝流程要求,遵循防火、防爆、環保和安全等有關規范,充分考慮生產操作、檢修、消防等作業需求;充分利用地形、地質、氣象等自然條件,因地制宜,節約用地。1.4.1.1總平面布置全廠主要由三部分組成:主裝置區、公用工程及輔助設施區、廠前區。(1)主裝置區包括***配制單元、紡絲單元和碳化單元等;(2)公用工程及輔助設施區包括總降、綜合樓、原料罐區、汽車裝卸棧臺、污水處理、消防水站、循環水站、事故池、變配電站、焚燒、冷凍站、成品倉庫、化學品庫房、空壓制氮站、脫鹽水站、鍋爐房(包括煤場、渣場)等;(3)廠前區包括辦公樓、倒班宿舍、機電儀維修等。主裝置區布置:***。公用工程及輔助設施區布置:公用工程及輔助設施主要布置在用地的南側,自西向東依次為污水處理、脫鹽水站、事故池、化學品庫房、冷凍站、空壓制氮站、循環水站、消防水站和機、電、儀維修;總降靠近進線位置,布置在用地的西北角;原料罐區和汽車裝卸棧臺布置在總降的東側;其南面為鍋爐房;成品倉庫布置在鍋爐房的東面;變配電站和綜合樓靠近裝置布置在紡絲單元東側;焚燒布置在碳化單元的東面。廠前區布置在用地的東南角。在廠區東、西方向各開一個出入口,東面入口作為人流出入口,西面入口作為貨運出入口。廠區內設環形消防道路。廠區主干道道路路面寬度為12.0m,次干道道路路面寬度為7.0m,道路內緣轉彎半徑不小于12m,管架跨越道路凈高不小于5m。1.4.1.2豎向布置設計原則:在保證生產運輸的條件下,確保裝置內標高與裝置外道路標高的連接;保證各界區的標高相互協調,并使地面雨水順利排除,不受洪水威脅。本項目場址現有地勢較為平整,豎向設計采用連續式平坡式設計,豎向設計采用箭頭圖示的方法。場地雨水排除采用暗管式排水。由于缺少現有場地的地形圖,故場地整平土方量不包括在本次設計范圍內。1.4.1.3道路布置廠區新建主干道道路路面寬度為12.0m,次干道道路路面寬度為7.0m,使裝置周圍形成環形消防通道,滿足消防通道設置和寬度要求;工藝裝置各交叉口內緣轉彎半徑均≧12.0m,滿足消防車轉彎半徑要求;道路與架空管廊交叉處的凈空高度為5.0m,滿足消防車通行的凈空要求。新建道路采用城市型水泥混凝土路面。 *********項目平面布置圖主要建構筑物一覽表序號構建筑物名稱生產類別占地面積工程量層數建構筑物形式備注耐火等級構筑面積(m2)建筑面積(m2)1***配制單元甲3鋼筋砼框架封閉二級2***化單元甲1鋼筋砼框架封閉二級3***絲單元甲1鋼筋砼框架封閉二級4***灌區甲////5汽車卸車棧臺甲1鋼筋砼框架開敞式二級6化學品庫房甲1鋼筋砼框架封閉不采暖二級7成品倉庫丙1鋼筋砼框架封閉二級8總降丙2鋼筋砼框架封閉二級9空壓制氮站丁1鋼筋砼框架封閉二級10循環水站戊1鋼筋砼框架封閉二級11污水處理(加藥間)戊2鋼筋砼框架封閉采暖二級12脫鹽水站戊1鋼筋砼框架封閉采暖二級13冷凍站丁1鋼筋砼框架封閉采暖二級14機、電、儀維修丁1鋼筋砼框架封閉采暖二級15消防水站戊1鋼筋砼框架封閉采暖二級16焚燒甲1鋼筋砼框架封閉采暖二級17事故池////鋼筋砼40×20×3.5(深)/18鍋爐房(包括煤場、渣場)丁1鋼筋砼框架封閉采暖二級19變配電站丙2鋼筋砼框架封閉二級20辦公室民用3鋼筋砼框架封閉二級21綜合樓丙3鋼筋砼框架封閉采暖二級22倒班宿舍民用5鋼筋砼框架封閉采暖二級23大門及門衛1民用1鋼筋砼框架封閉采暖二級24大門及門衛2民用1鋼筋砼框架封閉采暖二級主要存儲設施一覽表序號貯罐名稱物料名稱貯罐容量(m3)貯罐臺數(臺)結構形式罐體材質1****貯罐***2002立式容器Q245-R2DMAC貯罐***501固定頂罐Q235-B3***貯罐***501固定頂罐Q235-B1.4.2給排水擬建的2000t/a碳纖維項目用水由****南區凈水廠供給,近期年供水能力達到8200×104m3,遠期供水能力1.8×108m3,完全能滿足本項目生產、生活用水需求。1.4.2.1給水系統(1)生活給水系統:生活用水主要是生活用水及裝置洗眼器用水;按每人每天用水量***L設計,生活總水量15m3/d。(2)生產給水系統:主要供裝置生產用水、脫鹽水站補水、循環水補水。生產用水量正常203m3/h,最大249.8m3/h。(3)循環水系統:循環冷卻水系統包括冷卻塔、循環水泵、水穩設備等。本項目新建循環水站一座。循環水補充水量正常51.3m3/h。水量消耗表序號裝置或主項名稱新鮮水(m3/h)循環水(m3/h)生活水(m3/h)1生產裝置741387.52空壓站2663冷凍站5754*****54.45*****1.56*****7未見用水量8生活用水小計2228.5本項目新鮮水年用量為1628960m31.4.2.1排水系統按清污分流原則,將排水系統劃分為生活污水系統、生產污水、初期雨水系統和清凈下水、清凈雨水系統。(1)生活污水、生產污水和初期污染雨水排入新建污水處理站進行預處理,達到****污水處理廠接管標準后,送到****污水處理廠處理。(2)循環水排污水、脫鹽水站排水和鍋爐房排水一并排入廠區清凈下水管網,最終送到****污水處理廠。(3)罐區及裝置區內后期的清凈雨水排入廠區雨水管網,最終排入園區雨水管網。污水排放量表序號主項名稱排放量(m3/h)污水處理站1生產污水*****污水43*****污水2.5152*****污水0.53合計46.045清凈下水管線3清凈下水*****水站排污10.3*****水站排污10鍋爐房1.5合計21.8 ****水平衡圖1.4.3供配電1、供電電源*************化工股份有限公司2000t/a碳纖維項目建設在****工業區內,工業區內現有****公共220kV變電站一座,安裝主變壓器終期3×180MVA,變電站內設220/110/10kV三個電壓等級,該變電站距項目用地范圍約6公里,現運行負荷約130MW。本工程擬建一座3****裝置總變電所和一座0.4kV變配電站,供電方案簡述如下:新建總變電所位于主裝置附近,兩路35kV進線電源從220kV變電站不同的35kV母線段接引,內設35kV、10kV配電裝置、****及****變壓器和低壓成套配電裝置。高、低壓系統均為分段單母線接線,以放射式方式為本工程所有的高、低壓用電設備供電;****kV變配電站位于廠前區,內設****變壓器和低壓成套配電裝置,分段單母線接線,以放射式方式為本工程所有的低壓用電設備供電,其供電能力和可靠性能滿足本工程供電要求。2、用電負荷本工程用電負荷裝機容量37818.7kW,實際運行負荷為36601.00kW,計算視在功率25351.82kVA。其中高壓設備實際運行負荷為32769kW,計算視在功率為22215.62kVA;低壓設備實際運行負荷為3832kW,計算視在功率3136.2kVA。用電情況詳見用電負荷表。用電負荷表序號用電設備名稱設備功率(kW)計算系數計算負荷KxcosψtgψPjQjSj(kW)(kVAr)(kVA)1原絲生產1.1****220.000.750.850.62165.00187.001.2****600.000.700.850.62420.00260.291.3****100.000.700.850.6270.0085.001.4****1.500.800.800.751.200.901.5****33.500.700.850.6223.4528.481.6****2.700.700.850.621.891.171.7****11.000.700.850.627.709.351.8****5.500.600.830.673.302.221.9****11.000.700.850.627.709.351.10****75.000.600.830.6745.0030.241.11****55.000.700.850.6238.5046.751.12****5.400.700.850.623.782.342碳纖維生產2.1****11.000.700.850.627.704.772.2****680.000.700.850.62476.00295.002.3****16744.000.700.850.6211720.807263.902.4****12995.000.700.850.629096.505637.502.5焚燒爐55.000.600.850.6233.0020.452.6表面處理槽37.000.700.850.6225.9016.052.7****110.000.700.850.6277.0047.722.8****90.000.600.750.8854.0047.622.9****37.000.700.850.6225.9016.052.10****37.000.600.750.8822.2019.583公輔設施3.1空壓制氮站1806.000.700.800.751264.20948.153.2冷凍站860.000.850.900.48731.00354.043.3****70.000.750.800.7552.5039.383.4****423.500.800.800.75338.80254.103.5焚燒100.000.600.750.8860.0052.923.6****600.000.750.800.75450.00337.503.7****26.900.750.800.7520.1815.133.8消防水站242.000.750.800.75181.50136.133.9汽車棧臺66.000.750.800.7549.5037.133.10照明490.000.901.000.00441.000.004合計36601.0025915.2016206.205乘以同時系數Ky=0.9Kw=0.9523323.6815395.896無功補償5460.057補償后0.9223323.689935.8425351.828變壓器容量31500.009變壓器負荷率0.80經計算本項目全廠實際運行負荷為36601.00kW。計算有功功率為23323.68kW,計算視在功率為25351.82kVA。本項目全年耗電量****4kWh。功率因數補償采用高、低壓補償相結合的補償方式。除總配電站35kV側設高壓電容補償裝置外,在各電氣室母線處設并聯靜電電容器及功率因數自動補償裝置,使功率因數不小于0.92。3、微機監控及繼電保護配置所有高壓設備的監控及保護采用全微機分布式監控及保護系統。電源進線保護:裝設速斷、過流保護及單相接地保護10/0.4kV干式變壓器的保護:裝設速斷、過流、溫度及單相接地保護。4、低壓用電設備的操作、保護用電設備的保護采用****等相應的組合作為短路、過負荷、斷相、堵轉及漏電保護。功率≥30kW的電機和重要電機現場安裝電流表。功率≥75kW的電機采用軟起動器,并根據工藝專業要求采用變頻器,以利于節能增效。所有電機設現場開停控制。連續運行電機在DCS顯示運行信號,重要電機根據工藝專業要求在DCS顯示電流信號及可在DCS可實現緊急停車。5、檢修電源在各主要裝置區,選擇能適應本車間環境特征的檢修箱或檢修插座。任何一點距檢修箱的距離≤30m。6、照明根據廠房結構特征分設正常照明及事故照明。照明電源電壓采用交流220V,一般檢修照明及環境惡劣場所電壓為36V。7、配電線路配電線路采用放射式方式敷設。廠區內的電纜采用電纜橋架、穿管埋地和直埋敷設相結合的方式。各車間的電纜采用沿橋架與穿鋼管明暗配相結合敷設方式。照明導線敷設方式為穿鋼管暗配或明配。并根據場所的不同選用普通型、阻燃型、耐火型以及是否帶鎧裝的電纜。8、防靜電、防雷及接地所有工藝生產裝置及其管線,按工藝及管道要求做防靜電接地。接地點一般不少于兩點。本項目建構筑物主要按第二類防雷建構筑物設計,部分按第三類防雷建構筑物設計。屋面采用避雷帶或避雷針作為防直擊雷措施。屋內分級采用電涌保護器作為防感應雷及操作過電壓措施。接地系統采用TN-S系統,電氣設備的工作接地、保護接地以及防雷接地共用接地極,接地電阻≤4歐姆。并根據其它專業的要求采取相應的接地措施。DCS系統的工作接地根據儀表專業要求設置。1.4.4熱力系統1.4.4.1生產熱耗本項目生產用熱主要集中在工藝生產中給工藝裝置加熱置換。熱力介質為蒸汽,根據項目各裝置消耗定額計算本項目熱負荷見下表:項目生產熱負荷一覽表序號項目壓力P(MPaG)溫度(℃)蒸汽量(t/h)1工藝裝置****裝置0.81712.720.414317.06****裝置0.81715合計24.78本項目生產年運行8000小時,計算全年蒸汽消耗量為:****×104t/a。1.4.4.2采暖熱耗(1)采暖熱耗分析本項目需采暖的建構筑物包括污水處理(加藥間)、鍋爐房、宿舍等,合計****m2,采暖熱耗取20.5W/m2,采暖熱負荷合計****kW。(2)采暖全年耗熱量計算****市計算采暖期為****天,采暖熱負荷為****kW,計算采暖期總熱耗為:****GJ經計算,本項目冬季采暖總消耗熱力為****GJ。采暖總消耗蒸汽量為****采暖每小時消耗蒸汽量為****0.34t/h蒸汽平衡表序號裝置名稱參數及蒸汽量(t/h)產出消耗10.8MPa,171℃A15t/h鍋爐23.12B****2C****2.72D****5E減溫減壓17.4小計25.1225.1220.4MPa,143℃A0.8MPa,171℃蒸汽減溫減壓17.4B裝置17.06C裝置0.34小計17.417.41.4.4.3鍋爐選型****工業區目前基礎設施欠完善,通過與****工業區管委會協商,根據本項目熱負荷,初步配備3臺DZL15-1.00-AⅡ型蒸汽鍋爐,兩用一備,待****工業區基礎設施完善后,蒸汽由園區統一供應。DZL15-1.00-AⅡ型鍋爐參數型號DZL15-1.00-AⅡ給水溫度104℃蒸汽壓力1.0MPa蒸汽溫度180℃蒸汽焓值2777.67kJ/kg鍋爐熱效率85%本項目正常生產消耗蒸汽量為19.824×104t/a,采暖期采暖消耗蒸汽量為0.101×104t/a,合計19.925×104t/a。鍋爐選型能夠滿足項目需求。1.4.4.4焚燒爐本項目配有一臺焚燒爐,焚燒溫度控制在850~1100℃,廢氣廢液在爐內的燃燒停留時間≥2S,有機物及有害物質被完全燃燒分解,焚燒后的高溫煙氣余熱產生蒸汽,為碳化爐提供部分熱量。產生蒸汽量2t/h,蒸汽壓力0.8MPa,蒸汽溫度171℃。1.4.4.5耗煤量本項目全年消耗蒸汽19.925×104t/a,其中鍋爐提供蒸汽量為18.325×104t/a,焚燒爐余熱提供蒸汽量為1.6×104t/a。項目用煤平均低位發熱量為21361.87kJ/kg(0.7289kgce/kg),鍋爐效率為85%,管路效率為95%,則本項目年消耗煤量為:t/a。1.5工藝技術方案、設備方案1.5.1工藝流程圖原絲生產工藝流程圖碳纖維生產工藝流程圖1.5.2工藝技術方案擬建項目以丙烯腈為原料,采用水相沉淀聚合兩步法紡絲生產原絲,再經碳化生產出碳纖維。生產裝置分為以下四個單元,聚合單元、原液單元、紡絲單元、碳化單元,每個單元下設若干個工序,詳見下表:裝置組成序號單元名稱工序1聚合單元助劑配置聚合、漿料汽提、水洗、過濾、干燥2原液單元粉料儲存輸送、原液配制廢絲回收和處理3紡絲單元溶劑牽伸、水洗、熱水牽伸、上油、干燥、卷繞、打包溶劑回收4碳化單元預氧化低溫碳化、高溫碳化表面處理及上漿1.5.2.1原絲生產工藝流程1.聚合單元(1)助劑配制工序(2)聚合工序(3)漿料汽提工序為了除去漿料中未反應的單體,將漿料送去汽提塔,漿料由塔的頂部進入,蒸汽由底部進入向上流動,單體被汽提脫除,在塔底獲得的聚合物漿料,輸送到帶攪拌器的再漿化罐,而塔頂排出的單體和水蒸汽由脫鹽水,冷卻水,冷凍水逐級冷凝。(4)漿料水洗過濾工序利用真空轉鼓過濾機除去聚合物中殘留的化合物,從再漿化罐將聚合物漿料打到過濾機,使用熱的脫鹽水沖洗聚合物并使之通過轉鼓抽真空脫水,形成聚合物濾餅,這樣就從漿料中分離過濾出聚合物,濾餅落入螺旋送料器,再被送到造粒機。(5)聚合物干燥工序造粒后的聚合物落到帶式輸送機,然后送入鏈板式干燥機。干燥機分為5個區,每區的風機強制熱風循環,穿透鏈板上的聚合物,而使之逐次干燥,干燥好的聚合物經氣動輸送到聚合物料倉。(6)放空淋洗系統工序含有有機物氣體送洗塔淋洗除去AN氣體并使之冷卻,回收的AN送到回收單體罐中回用。2.原液制備單元(1)聚合物風送及儲存工序風送聚合物干粉經袋式過濾器,使聚合物與輸送的空氣分離而落入料倉。料倉的容積要足夠,以便保證紡絲生產不間斷。(2)原液配制(3)原液過濾原液經過壓濾機過濾,濾出的原液從紡絲原液罐的底部進入,以便容易地脫除原液中的氣泡,紡絲原液儲罐采用氮氣封閉,紡絲原液用齒輪泵供料,經過雙聯精密過濾器輸送到紡絲機。(4)廢絲回收工序3.紡絲單元(1)紡絲和水洗浴液循環。(2)牽伸,上油和干燥(3)卷饒和包裝絲束經過卷饒機,分束卷繞成筒,自動落筒,檢驗合格,包裝送入原絲半成品倉庫。(4)噴絲板清洗和組裝噴絲板使用一定時間后需要清洗,以便保證紡絲成型的質量。4.溶劑回收單元(1)水的分離(2)除雜為了保證低的雜質含量,從高壓蒸發器的底部取出一股物料,進入夾套管蒸汽加熱器的除固體雜質系統。DMAC被蒸發掉,雜質被濃縮,而DMAC的氣體被送回到高壓汽化器。這樣,含有雜質的濃縮液被送往盤式干燥機干燥,殘留的DMAC被蒸發餾出,而雜質被排放處理。原絲公用工程消耗定額表序號名稱規格單位消耗定額(噸原絲)消耗量每小時每年1電380V/10kVkWh1134708.755.67×1062循環水Δt=10℃t21001312.501.05×1073****t900562.504.5×1064****t118.4745.92×1055****t4528.132.25×1056軟化水t35.722.311.79×1057蒸汽0.8MPa(G)t4.352.722.18×1040.4MPa(G)t27.317.061.37×1051.5.2.2碳纖維生產工藝流程1.預氧化單元(1)反應機理聚丙烯腈基基碳纖維氧化反應機理如下:聚丙烯腈基原絲在氧化爐中通空氣進行氧化反應,制備阻燃性的預氧化纖維。聚丙烯腈基原絲預氧化是一個脫氫、環化的過程。(2)預氧化單元流程說明。2.碳化單元(1)碳化反應機理如下:預氧化纖維在碳化爐中進行碳化,制備碳纖維。預氧化纖維碳纖維混合氣體。另外,在反應過程中還有上百種的副反應。(2)碳化單元流程說明預氧化纖維通過低溫碳化爐和高溫碳化爐進行兩道碳化處理制得碳纖維。將纖維經傳動輥送預氧化爐,預氧絲首先進入低溫碳化爐在600~800℃的條件下碳化0.5~4h,在一定張力下線性高分子發生交聯、環化、氧化、脫氧等化學反應,由于熱解反應有大量分解產物如CO2、H2O、CO、CH4產生,分解產物的瞬時排出是碳化過程的技術關鍵之一。形成熱穩定性良好的梯形高分子結構,其中含氧量為8~10%,稱之為預氧化纖維。整個碳化過程都是在惰性氣體保護下進行。高純N2垂直于纖維運行方向流過,可及時帶走分解產物,有利于建立新的動平衡,促進反應進行。碳化爐帶有排氣焚燒和除塵裝置,處理排放廢氣以滿足排放要求。3.表面處理及上漿工藝流程碳纖維經表面處理后能顯著改善纖維和基體材料之間的界面粘合性,增強層間剪切強度,提高碳纖維強度利用率。碳纖維的表面處理方法很多,在工業生產上得到實際應用的主要有陽極電解氧化法和氣相氧化法(O3)等。陽極電解氧化也叫做電化學氧化法,這種方法的優點是氧化反應速度快,處理時間短,可與碳纖維生產線相匹配,氧化反應緩和均勻,易于控制,處理效果顯著,可使層間剪切強度得到大幅度提高,已在工業生產中得到普遍應用。經表面處理后的碳纖維進入洗滌槽洗滌,烘干后進入上漿槽。上漿劑多為改性環氧樹脂,不含固化劑。上漿可保護碳纖維表面防止毛絲、及損傷,又是重要的界面層,使碳纖維與基體材料緊密結合。上漿劑的種類根據碳纖維用途加以選擇。碳纖維的碳絲在進行陽極氧化等表面處理后,再進行熱水洗滌和干燥處理、用集束劑對碳絲進行表面處理,最后進行干燥處理,產品通過卷繞機,分級檢驗后最終產品包裝入庫。碳纖維公用工程消耗定額表序號名稱規格單位消耗定額(噸碳纖維)消耗量每小時每年1電380V/10kVkWh7754019385155.08×1062****Δt=10℃t300756.0×1053****t5012.51.0×1054****t61.51.2×1045****t102.52.0×1046蒸汽0.8MPa(G)t2054.0×104 1.5.3物料平衡原絲生產物料平衡圖碳絲生產物料平衡圖1.5.4主要耗能設備主要耗能設備表序號設備名稱數量開備情況設備型號單機功率(kw)總功率(kw)1原絲生產1.1聚合釜11.2脫單塔11.3****1XGP-2202202201.4****1SS753-6006006001.5****11.6****1KRZ20-100真空過濾機1001001.7原液齒輪泵1****1.51.51.8紡絲機1****33.533.51.9計量泵15****0.182.71.10牽伸機1****11111.11水洗機15.55.51.12熱牽伸機1VD701型七輥牽伸機11111.13上油裝置175751.14干燥機155551.15卷繞機150.365.4小計1120.62碳纖維生產2.1退絲架111112.2****爐4680kVA680kVA2.3*****爐116744kVA16744kVA2.4*****爐112995kVA12995kVA2.5***爐155552.6****槽137372.7水洗裝置11101102.8***裝置190902.9干燥裝置137372.10絲束卷繞機13737小計307963公輔設施3.1空壓制氮站3.1.1空氣壓縮機21用1備1803603.1.2空氣壓縮機256011203.1.3空氣干燥機21用1備6123.1.4純化器2250500小計19923.2冷凍站3.2.1冷水機32開1備35510653.2.2循環泵32開1備75225小計12903.3純水站3.3.1反滲透機122223.3.2清洗裝置111113.3.3脫鹽水泵27.5153.3.4軟化水泵21122小計703.4鍋爐房3.4.1蒸汽鍋爐32開1備額定蒸發量:15t/h,額定壓力:1.0MPa額定溫度:184℃3.4.2引風機32開1備3.4.3鼓風機32開1備3.4.4上煤機32開1備3.4.5除渣機32開1備3.4.6給水泵3Q=20m3/h、H=210m3.4.7軟化水泵21開1備Q=10m3/h、H=54m3.4.8循環水泵27.5153.4.9凝結水泵2Q=30m3/h、H=58m11223.4.10減溫水泵21開1備Q=2m3/h、H=160m36小計5773.5焚燒1003.6循環水系統3.6.1逆流機械通風冷卻塔2Q=1500m3/h3.6.2循環水泵32開1備Q=1500m3/h、H=55m小計3.7污水處理站3.7.1微電解塔2Q=25m3/h3.7.2催化氧化塔23.7.3*****泵32用1備6.63.7.4******泵32用1備123.7.5*****泵32用1備93.7.6*****泵32用1備4.53.7.7壓濾機污泥泵42用2備Q=30m3/h、H=7m0.7533.7.8外排污水泵21用1備Q=30m3/h、H=35m48小計43.13.8消防水站3.8.1電動消防泵13.8.2柴油機消防泵組21用1備3.8.3穩壓泵21用1備小計3743.9汽車棧臺3.9.1***卸車泵1Q=45m3/h3.9.2二***卸車泵1Q=45m3/h3.9.3****卸車泵1Q=45m3/h小計3.10照明合計37818.71.6勞動定員1.6.1生產倒班制度及人力資源配置本項目生產操作崗位按四班三運轉配置,成品倉庫按兩班制計算定員,年操作時間8000小時。…
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