近日,我国首个万吨级48K大丝束碳纤维工程第一套国产线,在中国石化上海石化碳纤维产业基地投料开车,并生产出合格产品。
据悉,产品的性能媲美国外同级别产品,质量达到国际先进水平。这标志中国石化大丝束碳纤维从关键技术突破、工业试生产、产业化,成功走向规模化和关键装备国产化,一举破除我国碳纤维生产和装备受制于人的被动局面,真正实现自主可控。
在碳纤维行业内,通常将每束碳纤维根数大于4.8万根(简称48K)的称为大丝束碳纤维。该条48K大丝束碳纤维国产线可实现规模化、高品质生产。该项目采用中国石化自主开发的PAN (聚丙烯腈)基大丝束原丝、碳纤维技术,分两个阶段实施,计划于2024年全部建成投产,届时共达到2.4万吨/年原丝、1.2万吨/年大丝束碳纤维产能。
大丝束碳纤维性能优越,是新材料之王,被称为“黑黄金”。上海石化研发生产的大丝束碳纤维,是一种含碳量在95%以上的高强度新型纤维材料。其力学性能优异,比重不到钢的四分之一,强度却是钢的7至9倍,并且还具有耐腐蚀的特性。此外,48K大丝束最大的优势是在相同的生产条件下,不仅可以大幅度提高碳纤维单线产能和质量性能,还可以实现生产低成本化,从而打破碳纤维高昂价格带来的应用局限。
“黑黄金”应用场景广泛,如风能、太阳能、高铁动车、飞机部件等。长期以来,中国的碳纤维发展主要是在小丝束碳纤维方面实现了突破,但是由于小丝束碳纤维成本高,影响了下游企业应用碳纤维的积极性。碳纤维国产化使得碳纤维在新能源等下游市场应用逐渐爆发, 随着碳纤维应用率的不断提升,相关行业将迎来长跨度的高景气阶段,有力助推了我国相关产业的快速发展和相关产业结构调整。
中国石化碳纤维专家、上海石化副总经理黄翔宇介绍,为了让大丝束碳纤维真正拥有“中国技术”,上海石化从装备到工艺,为大丝束量身定制了专用生产线,如根据大丝束的要求自行设计氧化炉、碳化炉,不仅成功掌握了控制温度场的关键核心技术,而且配置了节能型设计可实现能源综合利用,这在国内外装备也是绝无仅有。
记者了解到,中国石化集中各种资源,奋力攻克碳纤维关键核心技术,顶层设计,大兵团组织上海石化、上海石油化工研究院、上海工程公司、国内知名设备制造企业等,并在上海市委和市政府的大力支持下,联合北京化工大学、复旦大学等10余家高校、科研院所、企业,走出了一条以企业为主体的“产、学、研、用”相结合的协同创新之路,于2018年取得技术重大突破,成功试制出48K大丝束碳纤维,并贯通工艺全流程。
经过十余年努力,我国碳纤维实现了从12K到48K的重大突破,成功实现研发生产技术从量变到质变的飞跃。截至目前,中国石化已累计拥有碳纤维相关专利251项、碳纤维复合材料专利46项,专利排名国内第一、世界第三。