大絲束，落戶內蒙古

上海石化啟動3萬噸/年大絲束碳纖維項目建設，助力我國新材料產業升級發展。

5月28日，上海石化3萬噸/年大絲束碳纖維項目在內蒙古鄂爾多斯市簽出第一張作業票。“這標志著項目建設正式拉開帷幕，進入實質性施工階段。”上海石化副總經理黃翔宇表示，“我們將以建設國內頭部碳纖維公司為目標，力爭做到單線產能國內第一、單位產品投資和生產成本行業最低，持續擴大品牌效應和市場占有率。”

項目依托上海石化自有大絲束碳纖維專利技術及內蒙古地區豐富的綠電資源，主要原料是上海石化生產的碳纖維原絲，投產后可為風電、儲能、低空產業等領域提供大絲束碳纖維材料，為新能源產業提供關鍵材料支撐，助力我國新材料產業升級發展，預計2027年全部建成投產。

碳碳材料再拔頭籌

一手抓項目建設、一手抓產品應用，兩手抓、兩手硬。

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

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

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

黃勝德與上海石化設備動力部、煉油部相關人員共同參與了K-8300風機葉輪技術攻關。針對生產難題，攻關小組與科研單位、制造企業協同，創造性地將高性能碳碳復合新材料應用到葉輪領域。“碳碳復合新材料在風機葉輪領域的應用是碳纖維深化應用的又一次創舉，再拔頭籌。”先進材料創新研究院總經理沈偉表示。

據了解，中國石化系統內6家企業建有烷基化裝置，均存在風機K-8300葉輪腐蝕問題。有的企業對葉輪進行防腐涂層處理、有的企業對葉輪材料進行更換，但前者運行時間短、后者材料價格高。“碳纖維葉輪使用壽命是現有材料的10倍以上，性價比高。”沈偉說，“這將解決烷基化裝置因風機葉輪腐蝕造成運行時間短的難題，為國內同類裝置提供借鑒。”

創新應用技術支撐

緩緩轉動的葉輪，在風中翩翩起舞。

2024年10月8日，在吉林通榆風場，全球最長、單片葉直徑達131米的陸上風電葉片進行掛機試驗。一座葉輪直徑270米、高度達90層樓的風電機組拔地而起，巍然聳立，掃風面積相當于8個標準足球場，年發電量可滿足10多萬個家庭全年用電需求。

碩長的葉片會不會斷裂？據三一重能工藝工程師吳玉明介紹，該風電葉片采用上海石化大絲束碳纖維風電專用料，主梁經過拉擠工藝制作而成。傳統的玻璃纖維材質葉片長度受剛性限制，超過120米有變形、斷裂風險，而上海石化大絲束碳纖維以其超強剛性打破了這一極限，使葉片長度可以達到131米。“不僅葉片不會變形，而且同等體積葉片還比玻璃纖維材質重量輕10噸。”

在上海石化碳纖維展示館，專利墻上數百張專利證書勾畫出碳纖維產業迭代升級和產品應用的足跡，從碳纖維樹脂復合材料應用到碳纖維碳碳復合新材料，碳纖維在多個領域得到創新應用。

-碳纖維復合材料抽油桿，工藝技術達到領先水平，可綿延數千米，推進到地層深處。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，成功應用于青島海口路跨風河大橋，成為我國首個應用大絲束碳纖維索錨體系的橋梁工程。

一采用輕質高強碳纖維復合材料制成的車頭罩，為廣州高速地鐵“灣區藍”列車減重，在國內尚屬首列。

“在碳纖維市場激烈的競賽中，只有深化創新應用才能不斷發展。”沈偉表示。2024年，公司投用碳纖維復合材料實驗基地，滿足實驗需求且具備批量生產能力，形成了從復合材料開發到應用的系列解決方案，進一步發揮“產學研用”一體化優勢，為打造世界一流碳纖維產業基地提供技術支撐。

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。2022年10月，首條萬噸級48K大絲束碳纖維全國產化生產線投產，由此一躍成為國內第一家、全球第四家掌握大絲束碳纖維生產技術的企業。目前，生產能力達6000噸/年。

在大絲束碳纖維生產基地原絲工廠生產線上，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線，自動上位，經過氧化爐、碳化爐氧化碳化再經表面處理、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的DCS控制技術和智能化輸送、存儲、包裝系統，”

上海石化碳纖維事業部總經理李鵬自豪地說：“上海石化大絲束碳纖維生產技術，實現了高水平的科技自立自強。”

上海石化科技部副總經理王麗麗表示，經過十幾年如一日的苦練內功，截至2024年年底，中國石化已累計擁有碳纖維相關專利265項、碳纖維復合材料專利140項，專利申請數排名全國第一、全球第三。“僅2024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、《環氧樹脂組合物及其應用、環氧樹脂材料及其制備方法與應用》等碳纖維復合材料專利41件，展示出蓬勃的創新活力。”

黃翔宇表示，技術創新、產品迭代，瞄準的是產品應用市場。“圍繞新興產業和未來產業發展方向，我們已經超前做好了5-10年的碳纖維產業布局，正加快推進大絲束 + 小絲束‘高性能 + 通用級’碳纖維產品系全覆蓋。”