功能性专用活性炭行业市场突围战略研究

功能性专用活性炭行业市场突围战略研究

多孔碳行业市场规模多孔碳是近年来发展迅速的一类重要的多孔材料。它们具有孔结构可调、物理化学稳定性好、比表面积可变、易功能化等优点。多孔碳材料在不同的科学技术领域有着广泛的应用。在现代，多孔碳有不同的品种，包括活性炭、碳分子筛、软、硬模板介孔碳、活性炭纤维或多孔纳米碳。到目前为止，在所有类型的纳米多孔材料中，多孔碳在科学、技术和工业领域的不同部门的应用最大。多孔碳代表活性炭优越的应用特性及生产利用的经济性，使其成为众多产业门类中难以替代的产品。活性炭主要应用领域涵盖了食品饮料、化工、冶金、轻纺、水处理、医药等众多产业门类，近年来随着环保节能成为经济社会发展的核心理念，活性炭在水处理、大气污染防治等领域的应用价值也日益凸显。此外，随着新材料技术、医药科学等领域的技术进展，活性炭在能源储存、天然气回收、血液净化等方面应用逐步拓展，将为行业的前景注入新的活力。活性炭产业的发展大致经历了导入期（1900初-1950s）、成长期（1950s-1990s）、成熟期（1990s至今）三大阶段。欧美发达国家主导了产业发展的前两个阶段，大致在上世纪90年代，随着全球产业转移的进一步扩展，以中国为代表的发展中国家活性炭产业发展突飞猛进，成为活性炭行业的新增长极。美国、荷兰、日本是活性炭传统生产大国，随着中国活性炭产业的快速发展，当前已成为世界上最大活性炭生产国和出口国。当前全球活性炭的主要产能已经由发达国家转移到以发展中国家，特别是中国和东南亚国家。上世纪90年代由于欧美发达国家的环境监管愈发严厉、人工成本的攀升、活性炭生产赖以持续的资源匮乏，活性炭传统生产大国美国、日本、荷兰等国家纷纷将能耗较高、附加值较低的中低端活性炭产能向发展中国家转移，特别是煤炭资源丰富的中国及林业资源丰富的东南亚。与此同时，发达国家国内的活性炭需求仍在稳步增加，因此仍然是全球活性炭的主要需求方。国内的活性炭目前以低端产品为主，产品专用性差，与国际巨头的差距较大。新技术新产品的开发是企业生存的基础，必须重视。在技术研究上可以采取两条腿走路的方针，一方面依托高校和科研院所的科技力量，瞄准国际上的前沿产品和高技术产品为开发目标；另一方面建立自己的研发中心，以技术难度不高的产品为开发对象。建立自己研发中心的最大好处是可以在高校等单位实验室小规模研究的基础上进行中试放大，为工业生产提供可靠的工艺参数，可以尽快将技术转化为生产力。另外，由于高校和科研院所受财力、人力、物力的限制，新产品的研制周期一般较长。如果在研发时间紧迫时，可以利用研发中心的人力优势，可以大大缩短研发周期。建议聘用高校科技人员作为研发中心的客座研究员，定期来中心进行指导和学术交流。从我国多孔碳材料行业的发展历程来看，虽然我国多孔碳工业逐步发展成为全球最大生产国，但是与发达国家相比，我国的多孔碳工业仍然存在很大差距，主要表现在生产技术和产品质量方面。我国大多数生产企业规模小、生产工艺较为落后、生产设备自动化程度低、不利于大规模、连续化生产，造成较大的资源浪费和环境污染。我国多孔碳产品整体品质较低且专用性差，产品销售无序竞争严重，众多小企业为了生存相互之间恶性竞争，造成整个行业利润率下降，既影响了国内多孔碳制造业的发展和市场的培育，也影响了我国多孔碳企业的整体竞争力。随着我国经济发展，人们对生存环境认识水平不断提高和国家政策的导向作用，环境治理工程越来越得到广泛重视。目前我国正在逐步完善各类污染物的排放标准，但治理工程设备和设施的规范还没有跟上。近年来，国家高度重视环保问题，许多区域环保已经被提上最为重要发展位置。安全、高效、方便、简介、快速的多孔碳是目前环保行业所热捧的对象。根据QYR调查，2021年全球多孔碳销量市场，中国占据了26．71%的市场份额，北美占据了18．84%的市场份额，欧洲占据19．61%的市场份额。预计2028年在中国市场需求的推动下，中国将占据全球约30．95%的市场份额。全球多孔碳的销量从2017年的180．54万吨增加到2021年的205．42万吨，复合年增长率为3．28%。2021年全球多孔碳市场规模达到了41．12亿美元，预计2028年将达到61亿美元，年复合增长率（CAGR）为4．88%。碳素材料行业集中度不高当前我国石墨及碳素制品行业存在行业竞争无序、宏观管理失控等问题。作为一种宝贵的不可再生资源，石墨具有重要的战略价值。但是，长期以来国家对石墨资源的管理没有纳入一个规模的渠道，造成了石墨主产区各自为政的局面。随着，国家对石墨及碳素制品行业的日渐重视，加强宏观管理和控制已成必然趋势。因此，今后重点企业的竞争战略将会以大力推进石墨工业结构调整为重点；积极开拓国际市场，组建石墨大型企业集团为趋势。碳素材料具有电和热的良传导性、电特性、润滑性、高温特性、耐化学腐蚀性、耐热性、耐高温热剥落性、电化学性能等基本特性。碳素尤其是特种石墨已经成为现代工业不可或缺的重要物料和工业材料，依靠其固有特性，经常以基础原料、模具、用具、部件、构件以及结构材料等形式被广泛应用在各种行业不同环境、不同生产条件的工业产品制造过程。碳素行业是一个非常多元化的产业，既有传统工业的基础，又具备高技术、高科技发展的机遇和空间，行业发展前景长期向好。同时，碳素行业也是对石化和煤化工行业的废渣进行深加工再利用，是一项能源二次利用、符合循环经济理念的产业。电火花加工对特种石墨的需求稳定增长。电火花加工的主要优势在于能适用于难切削材料的加工，工具电极与工件不接触，两者间作用力很小，适用于加工特殊及复杂形状的零件。在电火花加工工艺中，作为阳极的工具电极可以使用铜质材料，也可使用石墨材料。石墨电极与铜电极相比具有比铜轻，密度只有铜的20%、易加工、切削加工不易产生应力及热变形、熔点在3，000℃以上时热膨胀系数小的特点。在特种石墨的需求结构中，电火花加工占比约15%，是需求量最大的下游用户之一。电火花加工石墨产品中使用高档石墨约为25%，使用中低档石墨约为75%。核安全加快石墨材料在核电中的应用。日本福岛核事故引发核电危机，核安全成为未来核电发展的关键因素。欧洲一些国家放缓或停止了核电站的建设，德国甚至宣布2020年关闭核电站，我国也在重新审视核电发展的规划。但从长期看，核电依然是发电效率最高、最有前途的发电机组，我国大力发展核电的长期规划没有改变。在核电建设中，核安全是首位。高温气冷堆是国际核能界公认的目前安全性最高的新型核反应堆，是未来核电装置的发展趋势。石墨是中子的慢化剂和优良的反射剂，其自身很多优良特性确立了它在核工业领域中关键材料之一。在高温气冷堆中，炭材料是不可缺少的减速材料、反射材料和结构材料。高温气冷堆需要大量的高级石墨材料，可以说没有核石墨材料就无法建成高温气冷堆。在高温气冷堆中由于用氦气作为冷却剂，用碳素及陶瓷材料作为燃料的包覆材料，用石墨或炭质材料作为减速材料和炉芯结构材料，可以把接近1，000℃的高温气体导出反应堆外作为能源使用。国际上已经建立了多座开发研究用高温气冷堆。此外，核石墨可以用来制作热结构件，各向同性炭石墨材料用于制作石墨球、堆芯材料、电极等核石墨制品。其他需求：模具、连铸和人造金刚石石墨增长潜力不容忽视）其他需求：模具、连铸和人造金刚石石墨增长潜力不容忽视。我国用于制造模具和连铸的石墨数量较大，石墨模具和连铸用各类石墨约占总需求量26%。机械工业中的铸造行业大量使用石墨材料作为加压铸造、离心铸造、超硬合金的热挤压等加工模具。生产大规格的纯铜、青铜、黄铜等主要采用连铸的方法，其中对产品质量起着至关重要影响的结晶器就是用等静压石墨材料制成的。由于等静压石墨在热传导、热稳定、自润滑、抗浸润及化学惰性等方面具有良好的性能，使之成为制作结晶器不可替代的材料。等静压石墨还用于制作金刚石工具和硬质合金的烧结模具，光纤拉丝机的热场部件（加热器、保温筒等），真空热处理炉的热场部件（加热器、承载框等），以及精密石墨热交换器、机械密封部件、活塞环、轴承、火箭喷嘴等。碳素材料行业发展概况碳素材料是一种古老的材料，又是一种新型材料。早在史前，人类就与炭物质发生了关系。公元前8000年，人类就已经将木炭用于取暖、煮食等；公元前3000年开始，有色金属冶炼就用炭加热或还原制取金属；公元2世纪，中国汉代已经开始用煤烟制墨，16世纪中国明代的冶炼工业已用天然石墨和粘土制成耐火坩锅，这是人类早的碳素制品。虽然人类很早就利用碳素材料，但从原始、粗糙的碳素材料发展到近代的、高质量的工业碳素材料，从世界范围看也仅有一百多年的历史。1842年德国人本生（R．H．Bunsen）用2份能结焦的煤粉和1份焦炭粉混合在钢模中加压成型，然后焙烧制成炭质电极，这是近代碳素制品工业的先驱。此后，伴随着冶金、电化学、电器机械等行业的发展，碳素材料开始得到开发利用，尤其在这段时间后期人们进行了大量的有关电能利用的开拓性工作，如碳刷、碳电阻柱、电热和电化学用电极等相继得到发明和利用，碳素材料开始工业化生产1896年，爱迪生的学生艾奇逊（E．G．Acheson）利用其发明的箱式电阻炉制造出第一只人造石墨电极，使得碳素材料从碳质跨越到石墨质，此后逐步利用其导电性、耐腐蚀性、耐热性、润滑性和导热性等特性，在炼钢电极、电解板、发热体、坩埚、电刷、密封圈等石墨制品方面取得突破性进展，并作为工业材料被广泛应用在炼钢、制碱、电气以及机械等领域。人造石墨的出现为碳素工业的发展揭开了新的一页。中国碳素工业起步较晚但发展较快。中国碳素工业起步于国家一五期间建设的156项重点工程。引进前苏联技术的吉林炭素厂1952年筹建、1955年建成投产，成为中国碳素工业的摇篮，之后我国又陆续兴建了兰州、上海炭素厂和南通炭素厂，这四家国有碳素企业成为中国碳素企业的四大骨干企业。与行业发展历程相适应，自起步以来，国内碳素企业以石墨电极等传统碳素产品生产为主，主要以钢铁和金属冶炼行业为下游。我国是石墨生产和出口大国，同时也是进口大国，大部分以中碳或高碳形式直接出口，而高、精、尖工艺需要的石墨产品大部分从国外进口。一些发达国家把石墨列入战略储备资源，严格限制其开采、加工与出口，并且对石墨研发技术做了严格的保密规定。我国虽然是石墨大国，但不是石墨强国。目前仅能加工初级产品，缺少高附加值精深加工石墨产品及制品，石墨高技术产品需要大量进口，进口价约为出口价格的24．6倍。我国石墨及碳素制品行业，一方面低端产品产能过剩、市场供大于求，如普通功率石墨电极、铝用阳极和普通阴极炭块等；另一方面高技术含量、高附加值的产品，如大规格大功率炭电极、核石墨、航空航天用石墨和各领域用特种石墨及炭复合材料等又有相当数量的缺口。石墨及碳素制品行业产品结构不合理的深层次原因在于技术开发投入不足，产业自主创新和技术集成创新能力弱，产品结构的优化升级缺乏强有力的技术支撑。多孔碳应用前景广阔多孔碳是指具有不同尺寸孔结构的碳材料。多孔碳是一种新型多孔材料，具有孔结构可调、易功能化、比表面积大、导电性优、稳定性好等特点。多孔碳特点突出，在造纸、陶瓷、骨修复、污水处理、能量储存、药物缓释、电化学、分子吸附等领域具有广阔应用前景。多孔碳孔径大小可变，根据孔径不同，多孔碳可分为微孔碳、中孔碳以及大孔碳三种，在类型上，多孔碳又分为活性炭、碳分子筛、活性炭纤维、多孔纳米碳、分级多孔碳等品种。多孔碳制备方法较多，包括模板法、激光烧蚀法、活化法、凝胶结晶法、盐析法、共沉淀法、乳状液膜法等。多孔碳类型较多，在消费升级下，具有绿色、高效、安全、环保等特点的高端多孔碳发展空间更大。由于应用领域广泛，近年来，多孔碳市场销量保持增长趋势，2021年，全球多孔碳市场销量达到200万吨以上，同比增长3．0%，市场规模约为42．4亿美元，预计2026年，全球多孔碳市场规模将达到55．6亿美元。早期全球多孔碳产能主要集中在发达国家，如荷兰、美国、日本等地区，后随着环保监管日益严格、人工成本上涨，多孔碳产能逐渐向东南亚、印度、中国等地区转移。目前我国已成为多孔碳生产大国，产能占比超过四成，其中活性炭生产规模和出口规模位居全球首位。在全球多孔碳市场上，日本可乐丽、美国卡博特、大阪燃气化学等海外企业具有先发、技术优势，占据高端市场主要份额。我国虽是多孔碳生产大国，但企业规模普遍较小、生产设备自动化水平低、生产工艺较为落后，行业在技术、创新能力、产品质量等方面与发达国家相比仍存在较大差距。目前，国内多孔碳生产企业有神华宁夏煤业、山西新华化工、福建鑫森炭业、江苏竹溪活性炭等。多孔碳种类多、特点突出，应用领域广泛，在消费升级背景下，多孔碳市场发展前景较好。多孔碳是国内外研究热点，国外企业起步早、技术先进，占据高端市场主要份额，我国是多孔碳生产大国，但企业规模普遍较小、产品性能较低，未来我国多孔碳产业结构仍需优化，环保、绿色、高效将成为其重要升级方向。中国碳材料行业发展现状分析碳碳材料（碳/碳复合材料）具有高密度、高轻度、高导热、低膨胀、摩擦性及抗热冲击性及尺寸稳定较好等这种新型碳/碳复合材料，理论温度高达2600℃，是现如今高温超1650℃以上少数备选高温材料。碳/碳复合材料行业是国家重点扶持，优先发展的行业之一。政府主管部门先后出台了一系列政策对行业的发展予以支持，要求积极开发新型超大规格、特殊结构材料的一体化制备工艺，推进高性能复合材料生产制备低成本化、产品品种多样化和装备设计自主化。中国碳碳材料市场结构分析碳碳复合材料是结构功能一体化的新型材料，具有密度低、比强度大、摩擦特性优良、耐高温等一系列优异性能，广泛用于航空航天、机械制造、交通运输和化工等领域。近年来，市场规模速增增长稳定，2019年我国碳碳材料市场规模达到30．1亿元，到2021年规模超40亿元，增速16．94%，2022年规模超40亿元，达41．5亿元。多孔炭行业市场规模（一）全球多孔炭材料市场规模传统多孔炭主要应用领域涵盖了食品饮料、化工、冶金、轻纺、水处理、医药等众多产业门类，近年来随着环保节能成为经济社会发展的核心理念，在水处理、大气污染防治等领域的应用价值也日益凸显。此外，随着新能源、新材料技术、医药科学等领域的技术进展，多孔炭在能源储存、天然气回收、血液净化等方面应用逐步拓展，将为行业的前景注入新的活力。由于应用领域广泛，近年来，多孔炭市场销量保持增长趋势，根据市场研究机构QYR（恒州博智）发布的《2022-2028全球及中国多孔碳行业研究及十四五规划分析报告》，全球多孔碳的销量从2017年的180．54万吨增加到2021年的205．42万吨，复合年增长率为3．28%。2021年全球多孔碳市场规模达到了41．12亿美元，预计2028年将达到61亿美元，年复合增长率（CAGR）为4．88%。（二）我国多孔炭材料市场规模从我国多孔炭材料行业的发展历程来看，虽然我国多孔炭工业逐步发展成为全球最大生产国，但是与发达国家相比，我国的多孔炭工业仍然存在很大差距，主要表现在生产技术和产品质量方面。我国大多数生产企业规模小、生产工艺较为落后、生产设备自动化程度低、不利于大规模、连续化生产，造成较大的资源浪费和环境污染。我国多孔炭产品整体品质较低且专用性差，产品销售无序竞争严重，众多小企业为了生存相互之间恶性竞争，造成整个行业利润率下降，既影响了国内多孔炭制造业的发展和市场的培育，也影响了我国多孔炭企业的整体竞争力。随着我国经济发展，人们对生存环境认识水平不断提高和国家政策的导向作用，环境治理工程越来越得到广泛重视。目前我国正在逐步完善各类污染物的排放标准，但治理工程设备和设施的规范还没有跟上。近年来，国家高度重视环保问题，许多区域环保已经被提上最为重要发展位置。安全、高效、方便、快速的多孔炭是目前环保行业所热捧的对象。根据QYR（恒州博智）调查，2021年全球多孔炭销量市场，中国占据了26．71%的市场份额，北美占据了18．84%的市场份额，欧洲占据19．61%的市场份额。预计2028年在中国市场需求的推动下，中国将占据全球约30．95%的市场份额。多孔炭行业产业链情况多孔炭的原材料主要包括林产三剩物、果壳、生物提取物、煤、树脂等含炭材料，另外，多孔炭生产过程中各类专用设备也不可或缺；而多孔炭行业的下游则包括VOCs治理、油气回收、饮用水处理、污水处理、化工、医药、食品、饮料、电极材料、环保设备等多个行业。由于多孔炭原材料供给的经济半径较短，我国多孔炭生产企业主要围绕原料丰富的地域选址设厂，因此产业布局相对比较集中，生产企业的区域特征明显。针对当今石油资源短缺，能源严重依赖进口、白色污染严重的现状，合理开发和利用可循环利用的生物质及其废弃物等天然资源具有良好的经济、社会和生态效益，乃至可以催生一个新的生物质材料产业。在生物质多孔炭方面，国内生物质多孔炭生产企业主要位于福建、江西、浙江和江苏等有丰富森林资源的省份，其中福建、江西和浙江三省的产量占全国生物质多孔炭总产量的比重超过了85%；而在煤质多孔炭方面，国内煤质多孔炭生产企业主要位于山西省、宁夏回族自治区及华北地区等煤炭资源丰富的省份，其中山西省和宁夏回族自治区两地的产量占全国煤质多孔炭产量的比重也高达80%以上。下游方面，传统多孔炭以活性炭为主，活性炭具有特殊的微晶结构、孔隙发达、比表面积巨大，因此被作为优良的吸附剂，具有物理吸附和化学吸附的双重特性，可以有选择的吸附液相和气相中的各种物质，以达到脱色精制、消毒除臭和去污提纯等目的，已广泛应用于食品、饮料、医药、水处理、气体净化与回收、化工、冶炼、国防、农业等生产生活的方方面面。近年来，随着经济的不断发展和人们生活水平的逐步提高，人们对食品、药品、饮用水的安全性、纯净度等生存环境提出更高要求，活性炭的市场需求不断扩大。新型多孔炭材料，尤其是炭分子筛、炭催化剂、活性炭纤维、多孔纳米碳、碳电极材料、多孔石墨烯、多孔炭黑，具有优异的导电性、物理和化学稳定性、气液渗透性等优势，由于孔结构可调控和其优异的性能，已然在解决全球能源和环境问题中发挥着重要和多样化的作用。在能量储存与转化和多相催化等领域，多孔碳材料被认为是一种很有前景的材料。多孔炭行业发展趋势（一）产业结构进一步优化，多孔炭行业整体竞争力增强近十几年来，虽然我国多孔炭材料工业逐步发展成为全球最大的多孔炭材料生产国，但是与发达国家相比，我国的多孔炭材料工业仍然存在很大差距，主要表现在：一方面企业规模小、生产工艺比较落后、生产设备自动化程度低、不利于大规模、连续化生产，造成较大的资源浪费和环境污染；另一方面多孔炭材料产品整体品质较低且专用性差，产品销售无序竞争严重，小企业为了生存相互之间恶性竞争，从而引起整个行业利润率下降，既影响了国内多孔炭材料工业的发展和市场的培育，也影响了与国外多孔炭材料厂商的竞争力。面对着日益激烈的国际竞争环境，随着国内多孔炭材料消费市场的逐渐成熟，我国多孔炭材料工业必将进一步调整优化产业结构：一部分规模小、耗能大、污染严重的小型多孔炭材料生产企业必将被市场所淘汰，而行业内技术先进的优势企业必将通过联合、兼并、收购等方式进一步扩大生产规模和市场份额，增强自身竞争力，产业资源将向着规模较大、技术先进、产品结构优化并具有品牌优势和良好售后服务的产业龙头企业集中。随着多孔炭材料行业产业结构的进一步优化，市场恢复正常竞争秩序，一批优势企业必将引导科研生产和贸易转型升级，通过科技创新和产品结构优化两方面推进工作，使多孔炭材料产业走经济、环境、社会三赢的可持续发展之路，并逐步形成若干优势互补、内外结合、附加值高、创新能力强的多孔炭材料经济增长带和产业群。在保持多孔炭材料贸易持续发展的前提下，我国多孔炭材料工业正朝着科技含量高、环境污染少、比较优势大、人力资源得到充分发挥的新型工业迈进。具备技术优势的多孔炭材料生产企业正积极加大技术研发投入，致力于生产工艺的改进，生产设备大型化、生产过程连续化，使资源得到最大限度地利用，最终实现生产流水线的自动化和清洁化，在降低生产成本和显著提高劳动生产率的同时提高产品质量的稳定性，使得各项经济技术指标达到国际先进水平。（二）内需和出口保持同步增长，多孔炭未来市场空间广阔在多孔炭材料下游市场需求方面，多孔炭材料的应用领域不断拓展、不断深化，尤其是在水处理