上海石化啟動3萬噸/年大絲束碳纖維項目建設(shè)，助力我國新材料產(chǎn)業(yè)升級發(fā)展。

5月28日，上海石化3萬噸/年大絲束碳纖維項目在內(nèi)蒙古鄂爾多斯市簽出第一張作業(yè)票?！斑@標(biāo)志著項目建設(shè)正式拉開帷幕，進(jìn)入實質(zhì)性施工階段?！鄙虾Ｊ笨偨?jīng)理黃翔宇表示，“我們將以建設(shè)國內(nèi)頭部碳纖維公司為目標(biāo)，力爭做到單線產(chǎn)能國內(nèi)第一、單位產(chǎn)品投資和生產(chǎn)成本行業(yè)最低，持續(xù)擴(kuò)大品牌效應(yīng)和市場占有率。”

項目依托上海石化自有大絲束碳纖維專利技術(shù)及內(nèi)蒙古地區(qū)豐富的綠電資源，主要原料是上海石化生產(chǎn)的碳纖維原絲，投產(chǎn)后可為風(fēng)電、儲能、低空產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域提供大絲束碳纖維材料，為新能源產(chǎn)業(yè)提供關(guān)鍵材料支撐，助力我國新材料產(chǎn)業(yè)升級發(fā)展，預(yù)計2027年全部建成投產(chǎn)。

碳碳材料再拔頭籌

一手抓項目建設(shè)、一手抓產(chǎn)品應(yīng)用，兩手抓、兩手硬。

5月底，上海石化煉油部烷基化裝置的K-8300酸霧風(fēng)機(jī)換上了由碳碳復(fù)合新材料制造的抗酸防腐風(fēng)機(jī)葉輪?！叭~輪直徑75厘米、厚度20厘米，看上去不起眼，卻能抗沖刷、耐強酸?！毖b置主任陶嶸指著剛剛安裝的黑色風(fēng)機(jī)葉輪說。

因涉酸工況，K-8300又稱酸霧風(fēng)機(jī)。原設(shè)計為不銹鋼SS316L材質(zhì)，壽命一般不超過3個月；對葉輪進(jìn)行防酸涂層，但過幾個月后涂層會出現(xiàn)局部起皮剝離甚至腐蝕開裂。

制造碳纖維葉輪，有什么技術(shù)含量？“碳纖維最廣泛的應(yīng)用是采用‘碳纖維 + 樹脂’傳統(tǒng)工藝制備成碳纖維樹脂復(fù)合材料，而碳纖維葉輪采用的是碳碳復(fù)合新材料，是由碳纖維和基體碳組成的多相材料，技術(shù)含量高、制備工藝難。”上海石化先進(jìn)材料創(chuàng)新研究院碳纖維專家黃勝德介紹說。

黃勝德與上海石化設(shè)備動力部、煉油部相關(guān)人員共同參與了K-8300風(fēng)機(jī)葉輪技術(shù)攻關(guān)。針對生產(chǎn)難題，攻關(guān)小組與科研單位、制造企業(yè)協(xié)同，創(chuàng)造性地將高性能碳碳復(fù)合新材料應(yīng)用到葉輪領(lǐng)域?！疤继紡?fù)合新材料在風(fēng)機(jī)葉輪領(lǐng)域的應(yīng)用是碳纖維深化應(yīng)用的又一次創(chuàng)舉，再拔頭籌。”先進(jìn)材料創(chuàng)新研究院總經(jīng)理沈偉表示。

據(jù)了解，中國石化系統(tǒng)內(nèi)6家企業(yè)建有烷基化裝置，均存在風(fēng)機(jī)K-8300葉輪腐蝕問題。有的企業(yè)對葉輪進(jìn)行防腐涂層處理、有的企業(yè)對葉輪材料進(jìn)行更換，但前者運行時間短、后者材料價格高?！疤祭w維葉輪使用壽命是現(xiàn)有材料的10倍以上，性價比高?！鄙騻フf，“這將解決烷基化裝置因風(fēng)機(jī)葉輪腐蝕造成運行時間短的難題，為國內(nèi)同類裝置提供借鑒。”

創(chuàng)新應(yīng)用技術(shù)支撐

緩緩轉(zhuǎn)動的葉輪，在風(fēng)中翩翩起舞。

2024年10月8日，在吉林通榆風(fēng)場，全球最長、單片葉直徑達(dá)131米的陸上風(fēng)電葉片進(jìn)行掛機(jī)試驗。一座葉輪直徑270米、高度達(dá)90層樓的風(fēng)電機(jī)組拔地而起，巍然聳立，掃風(fēng)面積相當(dāng)于8個標(biāo)準(zhǔn)足球場，年發(fā)電量可滿足10多萬個家庭全年用電需求。

碩長的葉片會不會斷裂？據(jù)三一重能工藝工程師吳玉明介紹，該風(fēng)電葉片采用上海石化大絲束碳纖維風(fēng)電專用料，主梁經(jīng)過拉擠工藝制作而成。傳統(tǒng)的玻璃纖維材質(zhì)葉片長度受剛性限制，超過120米有變形、斷裂風(fēng)險，而上海石化大絲束碳纖維以其超強剛性打破了這一極限，使葉片長度可以達(dá)到131米?！安粌H葉片不會變形，而且同等體積葉片還比玻璃纖維材質(zhì)重量輕10噸?！?/p>

在上海石化碳纖維展示館，專利墻上數(shù)百張專利證書勾畫出碳纖維產(chǎn)業(yè)迭代升級和產(chǎn)品應(yīng)用的足跡，從碳纖維樹脂復(fù)合材料應(yīng)用到碳纖維碳碳復(fù)合新材料，碳纖維在多個領(lǐng)域得到創(chuàng)新應(yīng)用。

-碳纖維復(fù)合材料抽油桿，工藝技術(shù)達(dá)到領(lǐng)先水平，可綿延數(shù)千米，推進(jìn)到地層深處。油田采油工表示，這不僅解放了幾十年來工人要將金屬套桿一根根連接起來的重體力活，而且碳纖維耐腐蝕、質(zhì)量輕，降低了采油成本。

一采用大絲束碳纖維筋制作的碳纖維吊桿，成功應(yīng)用于青島?？诼房顼L(fēng)河大橋，成為我國首個應(yīng)用大絲束碳纖維索錨體系的橋梁工程。

一采用輕質(zhì)高強碳纖維復(fù)合材料制成的車頭罩，為廣州高速地鐵“灣區(qū)藍(lán)”列車減重，在國內(nèi)尚屬首列。

“在碳纖維市場激烈的競賽中，只有深化創(chuàng)新應(yīng)用才能不斷發(fā)展。”沈偉表示。2024年，公司投用碳纖維復(fù)合材料實驗基地，滿足實驗需求且具備批量生產(chǎn)能力，形成了從復(fù)合材料開發(fā)到應(yīng)用的系列解決方案，進(jìn)一步發(fā)揮“產(chǎn)學(xué)研用”一體化優(yōu)勢，為打造世界一流碳纖維產(chǎn)業(yè)基地提供技術(shù)支撐。

追求卓越 做強做大

上海石化大絲束碳纖維項目于2021年1月開工建設(shè)。2022年10月，首條萬噸級48K大絲束碳纖維全國產(chǎn)化生產(chǎn)線投產(chǎn)，由此一躍成為國內(nèi)第一家、全球第四家掌握大絲束碳纖維生產(chǎn)技術(shù)的企業(yè)。目前，生產(chǎn)能力達(dá)6000噸/年。

在大絲束碳纖維生產(chǎn)基地原絲工廠生產(chǎn)線上，一股股原絲如小白龍飛快游走，到終點后自動裝箱，然后自動輸送到碳纖維生產(chǎn)線，自動上位，經(jīng)過氧化爐、碳化爐氧化碳化再經(jīng)表面處理、上漿、烘干、卷繞，自動分樣，打包輸送。一切宛如行云流水，令人驚嘆。

“整個過程采用自主開發(fā)的DCS控制技術(shù)和智能化輸送、存儲、包裝系統(tǒng)，”

上海石化碳纖維事業(yè)部總經(jīng)理李鵬自豪地說：“上海石化大絲束碳纖維生產(chǎn)技術(shù)，實現(xiàn)了高水平的科技自立自強?！?/p>

上海石化科技部副總經(jīng)理王麗麗表示，經(jīng)過十幾年如一日的苦練內(nèi)功，截至2024年年底，中國石化已累計擁有碳纖維相關(guān)專利265項、碳纖維復(fù)合材料專利140項，專利申請數(shù)排名全國第一、全球第三?！皟H2024年，我們就申請了《一種解決雙股大絲束原絲長短絲的引絲裝置和引絲方法》等碳纖維專利24件、《環(huán)氧樹脂組合物及其應(yīng)用、環(huán)氧樹脂材料及其制備方法與應(yīng)用》等碳纖維復(fù)合材料專利41件，展示出蓬勃的創(chuàng)新活力?！?/p>

黃翔宇表示，技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品迭代，瞄準(zhǔn)的是產(chǎn)品應(yīng)用市場?！皣@新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，我們已經(jīng)超前做好了5-10年的碳纖維產(chǎn)業(yè)布局，正加快推進(jìn)大絲束 + 小絲束‘高性能 + 通用級’碳纖維產(chǎn)品系全覆蓋?！?/p>