活性炭產(chǎn)品行業(yè)發(fā)展基本情況

活性炭產(chǎn)品行業(yè)發(fā)展基本情況

碳材料行業(yè)市場需求現(xiàn)狀2019年我國碳碳材料市場需求量2967萬噸，2020年3458萬噸，增速16．54%，2021年需求量超4000萬噸，增速17．66%。碳碳復(fù)合材料是一種以碳作為基礎(chǔ)材料、碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料，具有高壁模量、高比強(qiáng)度、高耐溫性、高傳熱性等優(yōu)點(diǎn)，不僅可以最為功能材料使用，同時也可以作為結(jié)構(gòu)材料來對負(fù)荷進(jìn)行承載，可以在高溫環(huán)境下使用，應(yīng)用前景十分廣闊。未來隨著碳碳復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展和延伸，其需求量將不斷增加，預(yù)計(jì)至2027年，中國的碳基復(fù)合材料產(chǎn)量將超過8000噸。多孔炭行業(yè)概況多孔炭材料是指具有不同尺寸孔結(jié)構(gòu)的炭材料，多孔炭孔徑大小可變，根據(jù)孔徑不同，多孔炭可分為微孔炭、中孔炭以及大孔炭三種，在類型上，多孔炭材料又分為活性炭、炭分子篩、活性炭纖維、多孔納米碳、碳電極材料、多孔石墨烯、多孔炭黑等品種。多孔炭按制造使用的主要原材料分為三類：煤質(zhì)多孔炭、生物質(zhì)多孔炭和其他類多孔炭，目前市面上主要的多孔炭類別是煤質(zhì)多孔炭和生物質(zhì)多孔炭。多孔炭按外觀形狀可分為粉狀多孔炭、顆粒狀多孔炭（包含柱狀多孔炭、球狀多孔炭）和其他形狀多孔炭（如多孔炭纖維、多孔炭布、蜂窩狀多孔炭、多孔炭納米管等）；多孔炭廣泛應(yīng)用于VOCs治理、油氣回收、飲用水處理、污水處理、化工、醫(yī)藥、食品、飲料、電極材料、環(huán)保設(shè)備等國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。近年來，隨著新能源、新材料、節(jié)能環(huán)保等戰(zhàn)略新興領(lǐng)域的快速發(fā)展，新型多孔炭材料的應(yīng)用得到了極大豐富和發(fā)展，尤其是炭分子篩、活性炭纖維、多孔納米碳、碳電極材料、多孔石墨烯、多孔炭黑逐漸成為下游諸多細(xì)分領(lǐng)域中不可或缺的功能性新型材料。多孔炭材料產(chǎn)品主要為功能性專用活性炭、炭催化劑及催化劑載體、炭基儲能材料，其以可再生的林產(chǎn)三剩物、果殼等生物質(zhì)為原料，生產(chǎn)高附加值的生物質(zhì)多孔炭材料產(chǎn)品，對于充分利用林產(chǎn)三剩物資源、節(jié)約化石能源、提高林農(nóng)收入、促進(jìn)林業(yè)資源的綜合開發(fā)利用均具有積極作用。生物質(zhì)多孔炭材料行業(yè)屬于國家發(fā)改委頒布的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2019年本）》鼓勵類第一條農(nóng)林業(yè)第36項(xiàng)次小薪材、沙生灌木及三剩物深加工與產(chǎn)品開發(fā)、第40項(xiàng)松脂林建設(shè)、林產(chǎn)化學(xué)品深加工以及第四十三條環(huán)境保護(hù)與資源節(jié)約綜合利用第22項(xiàng)節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材環(huán)保及資源綜合利用等技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用及設(shè)備制造，為國家產(chǎn)業(yè)目錄鼓勵類行業(yè)。多孔炭行業(yè)壁壘由于VOCs治理及回收用活性炭進(jìn)入下游機(jī)動車輛VOCs治理及油氣回收配套產(chǎn)品市場需要經(jīng)過炭罐廠家和整車廠商的雙重認(rèn)可，準(zhǔn)入周期通常需要2-4年之久，而且下游廠商對備貨要求較高，導(dǎo)致生產(chǎn)企業(yè)備貨成本高、生產(chǎn)線投入及技改成本較高。因此，VOCs治理及回收用活性炭市場的進(jìn)入壁壘較高。（一）多孔炭行業(yè)技術(shù)和人才壁壘多孔炭材料行業(yè)在我國國民經(jīng)濟(jì)中屬較小行業(yè)，無完整標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)裝備，各個企業(yè)都有自己的特點(diǎn)、技術(shù)水平差異大，企業(yè)的技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新主要取決于企業(yè)自身研發(fā)能力的大小。由于多孔炭材料在生產(chǎn)、精制、研發(fā)過程涉及的技術(shù)領(lǐng)域非常廣泛，包括林產(chǎn)化工、應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)工程、熱力學(xué)、生物化學(xué)、醫(yī)藥學(xué)等，因此多孔炭材料企業(yè)要生產(chǎn)出高品質(zhì)、低成本、多品種的多孔炭材料產(chǎn)品，在日益激烈的市場競爭中占據(jù)優(yōu)勢，必須研發(fā)和掌握一系列核心技術(shù)，如連續(xù)自動化生產(chǎn)技術(shù)、能源綜合回收利用技術(shù)、炭化活化過程的控制技術(shù)、多孔炭材料新產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)等。這些技術(shù)的掌握需要多孔炭材料生產(chǎn)企業(yè)培育和擁有一批經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人才，技術(shù)的積累和人才的儲備通常需要較長時間，因此技術(shù)和人才成為進(jìn)入多孔炭材料行業(yè)的重要壁壘之一。（二）多孔炭行業(yè)原材料供應(yīng)壁壘生物質(zhì)多孔炭材料行業(yè)屬于資源密集型行業(yè)。在生物質(zhì)多孔炭材料的生產(chǎn)中，林產(chǎn)三剩物即在林業(yè)采伐、制材、加工等過程中的剩余物是最主要的原材料，同時也是替代燃煤節(jié)約成本的重要燃料，其充足穩(wěn)定的供應(yīng)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)連續(xù)化、穩(wěn)定化的重要保障，尤其是對于生產(chǎn)規(guī)模較大、主要應(yīng)用連續(xù)化生產(chǎn)線的生物質(zhì)多孔炭材料企業(yè)而言。由于林產(chǎn)三剩物的單位價值較小、供應(yīng)分散，生物質(zhì)多孔炭材料生產(chǎn)企業(yè)一般必須貼近森林資源豐富的地區(qū)，或是貼近重要的林木集散地和木材加工區(qū)，以便以合理的成本保障原材料供應(yīng)；同時，由于木材品質(zhì)對生物質(zhì)多孔炭材料產(chǎn)品品質(zhì)影響較大，生物質(zhì)多孔炭材料生產(chǎn)企業(yè)還需要在長期的采購積累中建立起一批穩(wěn)定的供應(yīng)商和一套適合其自身發(fā)展的原材料供應(yīng)體系，這對于新進(jìn)入的企業(yè)而言，要打破目前的供應(yīng)格局，建立自己的供應(yīng)體系存在較大的困難。所以原材料供應(yīng)渠道也是進(jìn)入本行業(yè)的重要壁壘之一。（三）多孔炭行業(yè)規(guī)模壁壘生物質(zhì)多孔炭材料行業(yè)屬于林產(chǎn)化工行業(yè)，雖然相對于其他化工行業(yè)來說投資規(guī)模較小，但仍具有化工行業(yè)普遍具有的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益特征。隨著新工藝、新技術(shù)的不斷應(yīng)用，傳統(tǒng)小型生物質(zhì)多孔炭材料生產(chǎn)企業(yè)將面臨兩難選擇，要么在技術(shù)研發(fā)、新型生產(chǎn)設(shè)備上投入巨額資金，并與其他企業(yè)進(jìn)行激烈的市場份額爭奪戰(zhàn)；要么在規(guī)模經(jīng)濟(jì)以下生產(chǎn)，成本居高不下，在競爭中處于劣勢，被市場所淘汰。同時，隨著我國對環(huán)保政策的日益重視以及對林產(chǎn)化學(xué)品生產(chǎn)和銷售標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，提高了生物質(zhì)多孔炭材料生產(chǎn)企業(yè)的環(huán)保成本及對產(chǎn)品質(zhì)量控制的投入。從發(fā)展趨勢看，由于各種成本投入的要求逐步提高，不具規(guī)模和技術(shù)優(yōu)勢的小型企業(yè)將逐步被淘汰。因此，企業(yè)投資規(guī)模構(gòu)成進(jìn)入本行業(yè)的壁壘。碳材料行業(yè)下游需求旺盛根據(jù)碳達(dá)峰的目標(biāo)，《中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖》（2020年版）預(yù)計(jì)十四五期間我國光伏年均新增光伏裝機(jī)量將在70-90GW之間。隨著光伏行業(yè)的迅速發(fā)展，碳/碳復(fù)合材料正快速形成在晶硅制造熱場系統(tǒng)中對石墨材料部件的進(jìn)口替代與升級換代。新冠疫情對經(jīng)濟(jì)的主要影響是非固定人群集中活動及相關(guān)的產(chǎn)業(yè)民用航空首當(dāng)其沖，飛機(jī)訂單的大量減少，直接導(dǎo)致對航空復(fù)材需求的大幅度降低。相關(guān)的主要碳纖維供應(yīng)商，東麗及美國赫氏的業(yè)績大幅度下滑。綜合判斷，該市場的下降幅度為30%。在體育用品市場方面，全球絕大部分體育比賽的取消或延遲，使體育產(chǎn)業(yè)總體上遭遇重挫。而對于碳纖維器材的影響，網(wǎng)球、冰雪、水上項(xiàng)目等群體運(yùn)動器材的應(yīng)用下降，高爾夫、自行車、釣魚等個人體育器材由于休閑時間的增多，則不降反升，總體上，依然保持了2．7%的增長。風(fēng)電葉片，依然保持在勢不可擋的發(fā)展。其中的關(guān)鍵推動者是丹麥風(fēng)電巨頭維斯塔斯，綜合其他廠家的需求，這個市場的增長率在20%。碳纖維其他應(yīng)用市場，疫情影響不是很大，大致保持在以往的增長速率，其中壓力容器、碳碳復(fù)合材料（主要是熱場材料）高速增長。碳材料行業(yè)前景碳復(fù)合材料是具有特殊性能的新型超高溫材料，既有纖維增強(qiáng)復(fù)合材料優(yōu)良的力學(xué)性能，又有碳材料優(yōu)異的高溫發(fā)到有，特別是高溫下優(yōu)異的熱物理性能。所以碳/碳復(fù)合材料的正在由航空航天領(lǐng)域進(jìn)入普通航空和一般工業(yè)領(lǐng)域以及民用領(lǐng)域中，廣泛取代其他材料，有著重大的商業(yè)價值，許多技術(shù)都被專利所保護(hù)。碳碳復(fù)合材料立足航空航天、光伏、半導(dǎo)體、化工、汽車工業(yè)等產(chǎn)業(yè)。提升碳基新材料等產(chǎn)品質(zhì)量，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級化產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化。搶抓發(fā)展機(jī)遇，不斷拓展高質(zhì)量發(fā)展新應(yīng)用領(lǐng)域。多孔炭行業(yè)發(fā)展沿革傳統(tǒng)多孔炭產(chǎn)業(yè)主要以活性炭為主，活性炭于二十世紀(jì)初起步于歐洲，長期以來歐美國家主導(dǎo)了活性炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。從全球活性炭供應(yīng)結(jié)構(gòu)來看，歐、美、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)廠商供應(yīng)的主要為高端活性炭產(chǎn)品；中國大部分廠商供應(yīng)的活性炭主要為中低端活性炭產(chǎn)品，專用性差，產(chǎn)品單位附加值、人才、技術(shù)、企業(yè)規(guī)模等方面仍與發(fā)達(dá)國家存在較大差距。從20世紀(jì)90年代起，活性炭產(chǎn)業(yè)逐漸從歐美發(fā)達(dá)國家向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移，特別是煤炭資源豐富的中國及林業(yè)資源豐富的東南亞，以中國為代表的發(fā)展中國家活性炭產(chǎn)業(yè)突飛猛進(jìn)，成為活性炭產(chǎn)業(yè)新的增長極。經(jīng)過近30年的發(fā)展，中國已經(jīng)成為世界上最大的活性炭生產(chǎn)國和出口國。國內(nèi)活性炭行業(yè)處于成長期，行業(yè)整體競爭較激烈。2010年以來，受宏觀環(huán)境影響，我國生物質(zhì)活性炭行業(yè)面臨需求下滑和成本高企的壓力，大批小廠家停產(chǎn)；生物質(zhì)活性炭行業(yè)經(jīng)歷了自2012年來的大規(guī)模強(qiáng)制洗牌后，隨著供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的有序推進(jìn)，市場環(huán)境逐步轉(zhuǎn)暖；2017年以來，國家環(huán)保政策日趨嚴(yán)格，活性炭行業(yè)一批不符合環(huán)保要求的中小型工廠被淘汰整合，加快了產(chǎn)業(yè)資源向技術(shù)水平先進(jìn)的活性炭企業(yè)集中，國內(nèi)活性炭行業(yè)迎來向高質(zhì)量發(fā)展的新階段。近年來，隨著新能源、新材料、節(jié)能環(huán)保等戰(zhàn)略新興領(lǐng)域的快速發(fā)展，新型多孔炭材料的應(yīng)用得到了極大豐富和發(fā)展，尤其是炭分子篩、活性炭纖維、多孔納米碳、碳電極材料、多孔石墨烯、多孔炭黑逐漸成為下游諸多細(xì)分領(lǐng)域中不可或缺的功能性新型材料。多孔碳應(yīng)用前景廣闊多孔碳是指具有不同尺寸孔結(jié)構(gòu)的碳材料。多孔碳是一種新型多孔材料，具有孔結(jié)構(gòu)可調(diào)、易功能化、比表面積大、導(dǎo)電性優(yōu)、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。多孔碳特點(diǎn)突出，在造紙、陶瓷、骨修復(fù)、污水處理、能量儲存、藥物緩釋、電化學(xué)、分子吸附等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。多孔碳孔徑大小可變，根據(jù)孔徑不同，多孔碳可分為微孔碳、中孔碳以及大孔碳三種，在類型上，多孔碳又分為活性炭、碳分子篩、活性炭纖維、多孔納米碳、分級多孔碳等品種。多孔碳制備方法較多，包括模板法、激光燒蝕法、活化法、凝膠結(jié)晶法、鹽析法、共沉淀法、乳狀液膜法等。多孔碳類型較多，在消費(fèi)升級下，具有綠色、高效、安全、環(huán)保等特點(diǎn)的高端多孔碳發(fā)展空間更大。由于應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，近年來，多孔碳市場銷量保持增長趨勢，2021年，全球多孔碳市場銷量達(dá)到200萬噸以上，同比增長3．0%，市場規(guī)模約為42．4億美元，預(yù)計(jì)2026年，全球多孔碳市場規(guī)模將達(dá)到55．6億美元。早期全球多孔碳產(chǎn)能主要集中在發(fā)達(dá)國家，如荷蘭、美國、日本等地區(qū)，后隨著環(huán)保監(jiān)管日益嚴(yán)格、人工成本上漲，多孔碳產(chǎn)能逐漸向東南亞、印度、中國等地區(qū)轉(zhuǎn)移。目前我國已成為多孔碳生產(chǎn)大國，產(chǎn)能占比超過四成，其中活性炭生產(chǎn)規(guī)模和出口規(guī)模位居全球首位。在全球多孔碳市場上，日本可樂麗、美國卡博特、大阪燃?xì)饣瘜W(xué)等海外企業(yè)具有先發(fā)、技術(shù)優(yōu)勢，占據(jù)高端市場主要份額。我國雖是多孔碳生產(chǎn)大國，但企業(yè)規(guī)模普遍較小、生產(chǎn)設(shè)備自動化水平低、生產(chǎn)工藝較為落后，行業(yè)在技術(shù)、創(chuàng)新能力、產(chǎn)品質(zhì)量等方面與發(fā)達(dá)國家相比仍存在較大差距。目前，國內(nèi)多孔碳生產(chǎn)企業(yè)有神華寧夏煤業(yè)、山西新華化工、福建鑫森炭業(yè)、江蘇竹溪活性炭等。多孔碳種類多、特點(diǎn)突出，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，在消費(fèi)升級背景下，多孔碳市場發(fā)展前景較好。多孔碳是國內(nèi)外研究熱點(diǎn)，國外企業(yè)起步早、技術(shù)先進(jìn)，占據(jù)高端市場主要份額，我國是多孔碳生產(chǎn)大國，但企業(yè)規(guī)模普遍較小、產(chǎn)品性能較低，未來我國多孔碳產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)仍需優(yōu)化，環(huán)保、綠色、高效將成為其重要升級方向。碳素材料行業(yè)發(fā)展概況碳素材料是一種古老的材料，又是一種新型材料。早在史前，人類就與炭物質(zhì)發(fā)生了關(guān)系。公元前8000年，人類就已經(jīng)將木炭用于取暖、煮食等；公元前3000年開始，有色金屬冶煉就用炭加熱或還原制取金屬；公元2世紀(jì)，中國漢代已經(jīng)開始用煤煙制墨，16世紀(jì)中國明代的冶煉工業(yè)已用天然石墨和粘土制成耐火坩鍋，這是人類早的碳素制品。雖然人類很早就利用碳素材料，但從原始、粗糙的碳素材料發(fā)展到近代的、高質(zhì)量的工業(yè)碳素材料，從世界范圍看也僅有一百多年的歷史。1842年德國人本生（R．H．Bunsen）用2份能結(jié)焦的煤粉和1份焦炭粉混合在鋼模中加壓成型，然后焙燒制成炭質(zhì)電極，這是近代碳素制品工業(yè)的先驅(qū)。此后，伴隨著冶金、電化學(xué)、電器機(jī)械等行業(yè)的發(fā)展，碳素材料開始得到開發(fā)利用，尤其在這段時間后期人們進(jìn)行了大量的有關(guān)電能利用的開拓性工作，如碳刷、碳電阻柱、電熱和電化學(xué)用電極等相繼得到發(fā)明和利用，碳素材料開始工業(yè)化生產(chǎn)1896年，愛迪生的學(xué)生艾奇遜（E．G．Acheson）利用其發(fā)明的箱式電阻爐制造出第一只人造石墨電極，使得碳素材料從碳質(zhì)跨越到石墨質(zhì)，此后逐步利用其導(dǎo)電性、耐腐蝕性、耐熱性、潤滑性和導(dǎo)熱性等特性，在煉鋼電極、電解板、發(fā)熱體、坩堝、電刷、密封圈等石墨制品方面取得突破性進(jìn)展，并作為工業(yè)材料被廣泛應(yīng)用在煉鋼、制堿、電氣以及機(jī)械等領(lǐng)域。人造石墨的出現(xiàn)為碳素工業(yè)的發(fā)展揭開了新的一頁。中國碳素工業(yè)起步較晚但發(fā)展較快。中國碳素工業(yè)起步于國家一五期間建設(shè)的156項(xiàng)重點(diǎn)工程。引進(jìn)前蘇聯(lián)技術(shù)的吉林炭素廠1952年籌建、1955年建成投產(chǎn)，成為中國碳素工業(yè)的搖籃，之后我國又陸續(xù)興建了蘭州、上海炭素廠和南通炭素廠，這四家國有碳素企業(yè)成為中國碳素企業(yè)的四大骨干企業(yè)。與行業(yè)發(fā)展歷程相適應(yīng)，自起步以來，國內(nèi)碳素企業(yè)以石墨電極等傳統(tǒng)碳素產(chǎn)品生產(chǎn)為主，主要以鋼鐵和金屬冶煉行業(yè)為下游。我國是石墨生產(chǎn)和出口大國，同時也是進(jìn)口大國，大部分以中碳或高碳形式直接出口，而高、精、尖工藝需要的石墨產(chǎn)品大部分從國外進(jìn)口。一些發(fā)達(dá)國家把石墨列入戰(zhàn)略儲備資源，嚴(yán)格限制其開采、加工與出口，并且對石墨研發(fā)技術(shù)做