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国内外活性炭应用发展趋势分析

发布时间:2021-05-31点击:

摘要:介绍了美国、日本和西欧等工业发达国家活性炭应用现状,分析了我国活性炭生产技术及产品的发展趋势。

我国是世界活性炭生产大国,活性炭总产量仅次于美国位居世界第二,但出口量位居世界第一,每年出口活性炭约7~8万t,因此国外活性炭市场的需求,对中国活性炭生产发展影响很大。本文介绍了美国、日本和西欧等工业发达国家近几年活性炭应用现状及发展趋势,分析预测了中国活性炭的发展趋势。由于配煤技术、催化活化技术、原料煤处理技术及新型成型技术在我国活性炭厂的广泛应用,我国活性炭正向着种类越来越多,质量越来越好的方向发展,以满足国内外不同用户的需求。

1、国外活性炭应用现状

活性炭是以煤、木材和果壳等含碳材料为原料制备的炭质吸附材料,其广泛用于气体吸附分离净化及液体净化、溶质富集等。目前工业应用的活性炭有颗粒活性炭、粉状活性炭成型活性炭和活性炭纤维等,活性炭主要应用在:水处理、化工制药、采矿、气体净化、食品加工、糖脱色、气体溶剂回收等领域。

工业发达国家近几年活性炭的应用表明,环保问题是推动活性炭生产发展及消费量增加的主要推动力,而且在今后几年内环保向题仍然是活性炭生产发展及消费量增加的主要推动力。

据统计,美国在1994年至1998年期间活性炭消费增长率约3.5%,颗粒活性炭消费增长率高于粉状活性炭增长率为3.7%,粉状活性炭消费增长率为3.3%。美国活性炭主要应用领域和数量及数量见表1。其主要应用领域为水处理,其中粉状活性炭用量约占50%,其余为颗粒活性炭;在气相领域主要采用颗粒活性炭。近几年美国从中国和东南亚进口的廉价活性炭数量增加;国外权威机构预测美国今后几年活性炭的消费年增长率为4%~4.5%。

表1美国活性炭应用领域和数量(1×103t)

应用领域 1990 1994 1998 1998-2000年均增长率
颗粒炭 粉状炭 合计 颗粒炭 粉状炭 合计 颗粒炭 粉状炭 合计
液相
饮用水 5.448 15.436 20.884 15.890 21.338 37.228 19.068 23.154 42.222 6
工业废水 6.356 8.626 14.982 7.718 13.62 21.338 9.998 14.074 24.062 5-6
生活废水 0.908 2.270 3.178 1.362 3.632 4.994 1.816 4.086 5.092 4
糖脱色 6.356 8.816 14.982 6.356 8.626 14.982 6.356 8.636 14.982 0
地下水 0.908 3.178 4.086 4.54 3.632 8.172 8.172 3.632 11.804 3-4
家庭用水 2.724 1.816 4.540 3.178 2.27 5.448 3.178 4.994 8.172 5
食品饮料 0.908 3.859 4.767 0.908 4.086 4.994 1.362 5.902 7.264 2-3
采矿 3.632 1.816 5.448 4.086 2.27 6.656 4.540 1.362 5.092 2
制药 2.043 2.27 4.313 2.270 2.27 4.540 2.270 2.270 4.540 0-1
干洗 1.816 0.454 2.270 1.816 0.454 2.27 1.362 0.454 1.816 0
电镀 0.227 0.454 0.681 0.454 0.454 0.907 0.454 0.454 0.908 2.0
化工及其它 4.086 2.27 6.356 4.540 2.724 7.264 4.540 2.724 7.264 2.5
总计 35.412 51.075 86.487 53.118 65.376 118.494 63.106 71.732 134.838 4%
气相
气体净化 4.767 1.135 5.902 5.902 1.362 7.264 8.172 4.540 12.712 5
汽车 4.540   4.540 4.994   4.994 6.356   6.356 5
溶剂回收 4.994   4.994 6.356   6.356 4.086   4.086 4-5
香烟 0.8172   0.8172 0.454   0.454 0.454   0.454 0
其它 4.313 1.589 5.902 4.540 1.362 5.902 4.994 1.362 6.356 3
合计 19.4312 2.724 22.1552 22.246 2.724 24.97 24.062 5.902 29.964 4.5%
总计 54.8432 53.799 108.6422 75.364 68.1 143.464 87.168 77.634 164.802 4%-4.5%

西欧活性炭的消费增长速度在1994~1998年间低于美国为0.7%,西欧主要活性炭应用领域和数量见表2。面对从中国进口廉价活性炭数量的增加,1995年欧共体对中国出口活性炭实行了反倾销;国外权威机构预测今后几年内西欧活性炭需求增长率为2%。欧洲严格的环保法规和传统工业是欧洲活性炭需求增长的推动力。但在欧洲粉状活性炭需求量将下降,颗粒活性炭需求量将增加。

表2 1998年西欧活性炭应用领域和数量

应用领域 数量(1×104t) 市场份额(%)
食品工业 2.76 32.1
化工/制药工业 2.08 24.2
水处理 1.92 22.3
气体处理 1.84 21.4
合计 8.6 100

从1994年~1998年日本活性炭年需求增长率为1.9%,日本主要活性炭应用领域和数量见表3。在这个时期由于水处理和气相吸附用活性炭的增加,使粒状活性炭需求量增加,而粉状活性炭需求量下降,在2003年以前活性炭的总需求量仍会增加,其中水处理用活性炭需求量增加较快。

表3 日本活性炭应用领域和数量(1×104t)

  水处理 气体吸附 化学工业 溶剂回收 食品 催化 其他 合计
1970 0.10 0.16 0.07 0.04   0.15 0.06 0.58
1975 0.76 0.80 0.07 0.05   0.06 0.07 1.84
1980 1.28 1.35 0.14 0.15 0.02 0.09 0.14 3.17
1981 1.43 1.37 0.12 0.15 0.10 0.10 0.18 3.41
1982 1.39 1.32 0.14 0.16   0.06 0.08 3.15
1983 1.56 1.42 0.14 0.15 0.1 0.07 0.06 3.41
1984 1.89 1.44 0.14 0.14 0.08 0.08 0.06 3.83
1985 1.65 1.69 0.09 0.16 0.09 0.08 0.08 3.84
1986 1.68 1.54 0.11 0.16   0.07 0.13 3.69
1987 1.73 1.49 0.10 0.17 0.06 0.07 0.07 3.69
1988 2.00 1.61 0.12 0.18 0.07 0.07 0.08 4.13
1989 2.13 1.71 0.13 0.19 0.07 0.06 0.13 4.42
1990 2.22 1.88 0.12 0.19 0.07 0.06 0.12 4.66
1991 2.74 1.89 0.15 0.13 0.06 0.04 0.09 5.10
1992 2.73 2.07 0.17 0.11 0.07 0.04 0.07 5.26
1993 2.79 1.97 0.18 0.13 0.08 0.03 0.09 5.27
1994 2.93 1.96 0.17 0.12 0.08 0.03 0.09 5.38
1995 3.03 1.96 0.22 0.14 0.09 0.05 0.14 5.63
1996 3.22 1.85 0.23 0.15 0.08 0.05 0.16 5.74
1997 3.65 1.83 0.23 0.13 0.08 0.04 0.13 6.09
1998 3.94 1.88 0.22 0.13 0.08 0.04 0.18 6.47

2、我国活性炭发展趋势

我国是世界最大的活性炭出口国,每年出口活性炭约7~8万t,因此国外活性炭市场对我国活性炭生产发展影响很大,我们应根据国际活性炭市场需求,生产国外市场畅销的活性炭产品,这样我国活性炭企业才会取得好的经济效益。

活性炭产品用途广、种类多,从表1可以看出,在美国水处理用活性炭、汽车用活性炭、废水净化用活性炭及溶剂回收用活性炭需求增长较快,我国活性炭企业近期应加强活性炭生产技术和产品开发力度,生产用于上述领域的各种活性炭产品,一定会取得好的经济效益。

我国活性炭工业生产起步于50年代,按生产原料划分有煤基活性炭、木质活性炭、果壳活性炭等。我国产量很大的煤基活性炭产品主要采用物理活化法生产,活化装置则主要采用我国50年代从前苏联引进的斯列普炉,经过多次改进,炉体性能有了很大提高。我国煤基活性炭生产技术发展主要经历了单种煤生产活性炭、配煤生产活性炭及催化活化生产活性炭3个阶段。

单种煤生产活性炭是我国较早采用的一种生产工艺,至今许多工厂仍在采用,但受原料煤性质的限制,活性炭产品性能很难大幅度提高。为了弥补单种煤生产活性炭产品性能的缺陷,人们研究把性质不同的煤,按一定比例配合生产活性炭,采用这种生产工艺可以在一定范围内改善、提高活性炭产品性能,我国许多活性炭厂已采用这种新工艺生产活性炭产品。为了生产某些具有特殊吸附性能的优质活性炭产品,在活性炭炭化,活化生产过程中加人催化剂,催化炭与水蒸气的活化反应改变活化成孔机理,提高活性炭产品吸附性能,这种活性炭生产方法被称为催化活化法,目前煤炭科学研究总院北京煤化学研究所开发的这一生产工艺技术正在我国活性炭厂推广应用。

在活性炭生产用原料煤处理方面,我国正在研究开发煤的深度脱灰技术、新型成型技术。煤经过特殊洗选处理灰分可降至2%左右,以这种低灰煤为原料,可生产出性能优良的活性炭产品;采用新型成型技术可生产多种性能优异的活性炭新产品。

由于配煤技术、催化活化技术、原料煤处理技术及新型成型技术在我国活性炭厂的广泛推广应用,使我国活性炭正向质量越来越好、品种越来越多的方向发展,,以满足国内外不同用户的需求。

虽然近几十年来我国活性炭工业有了很大发展,但和工业发达国家相比,在活性炭产品质量、品种方面仍存在许多问题,缺少低灰、高强度高吸附性能、具有特殊用途的活性炭产品,致使我国活性炭产品在国际市场上缺乏竞争力,售价低。因此活性炭行业急需提高产品性能和质量的新技术,以提高产品质量和性能,增强我国活性炭产品在国际市场上的竞争力。

3、结论

国外活性炭产品种类多、用途广,消费量逐年增加,环保问题是近年来国外活性炭需求增长的主要推动力;由于配煤技术、催化活化技术、原料煤处理技术及新型成型技术在我国活性炭厂的广泛推广应用,使我国活性炭产品正向质量越来越好、品种越来越多的方向发展,以满足国内外不同用户的需求;但和工业发达国家相比,我国在活性炭产品种类质量方面仍存在很大差距;我们应加强活性炭产品的开发力度,以增强我国活性炭产品在国际市场上的竞争力。