国内煤基活性炭生产现状和发展

罗 鹏，贾智刚，严 明

（肇庆市顺鑫煤化工科技有限公司，广东 肇庆 526238）

国内煤基活性炭生产现状和发展

罗 鹏，贾智刚，严 明

（肇庆市顺鑫煤化工科技有限公司，广东 肇庆 526238）

总结了煤基活性炭的生产原理，分析了各种生产原理的优缺点。详细论述了煤基活性炭生产的五种工艺，并解释了各种生产工艺的应用条件、产品特点以及应用情况。从发展简史、产量、主要 产地和产品品种等五个方面论述了我国煤基活性炭生产的现状，并指出目前我国煤基活性炭生产存在的问题，分析了我国煤基活性炭行业今后的发展趋势。

煤基活性炭；工艺；发展

煤炭是我国目前乃至今后相当长时间内最主要的一次能源，作为煤炭加工的初级产品，往往技术含量及附加值均不高。长期以来，我国绝大部分煤炭生产、加工企业形成了单一的煤炭产品结构，在国家法律法规日益严格以及市场竞争日益激烈的条件下，这种生产低附加值单一产品结构的企业很难快速发展并壮大。

煤基活性炭作为以优质煤炭为原料生产的高附加值、高技术含量的煤炭深加工产品，由于其具有丰富的孔隙结构、良好的物理化学稳定性及优良的吸附性能，广泛用于国防、宇航、食品安全、医药卫生、环境保护、治理和日常生活等各个领域[1]。随着我国森林保护法律法规的不断健全以及环保力度的深入，木质活性炭的可用原材料势必会受到越来越多的限制；与此同时，煤基活性炭制造工业蓬勃发展，生产技术受到人们越来越普遍的重视，以煤为原料生产活性炭的技术取得了很大进步[2,3]；另一方面，人类对生活环境要求的日益提高，使得活性炭应用的领域越来越广，需求量增加导致活性炭企业的规模以及数量逐渐增大，有效促进煤基活性炭产品性能提高、产量增加、应用领域扩大[4]。

1 煤基活性炭生产

1.1 煤基活性炭生产原理

煤基活性炭的生产一般包括备煤、成型、炭化、活化及产品后处理 5个过程。根据活化方式的不同，煤基活性炭生产可分为物理活化法、化学活化法以及物理化学活化法。物理活化法的基本原理是采用水蒸气、CO2、烟道气等气体在高温下与炭化料中碳接触发生氧化还原反应进行活化，生成 CO、CO2、H2等气体，通过碳的烧失达到造孔的目的[5]；化学活化法是将原料与化学试剂浸渍、混合以后，再经过炭化、活化以及回收化学药品等过程制造活性炭[6]的方法，常用的活化剂有 KOH、ZnCl2、H3PO4等化学药品；物理化学活化法是将上诉两种方法结合起来制造活性炭的方法[7]。虽然化学活化法制备的活性炭比表面积很大，但是生产对设备腐蚀性大，而且活性炭产品中会残留部分活化药剂，需要用大量的水洗涤，使得生产成本大大增加并且对环境造成了严重的污染，这种活化方法已经被逐渐淘汰[8]。目前国内外煤基活性炭生产企业基本上采用物理活化法。

1.2 煤基活性炭生产工艺

目前煤基活性炭的生产以物理活化法为主，主要工艺有原煤破碎活性炭生产工艺、成型活性炭生产工艺以及粉状活性炭生产工艺。

1.2.1 原煤破碎活性炭生产工艺

原煤破碎活性炭生产工艺[9]就是原煤经过破碎处理后直接通过炭化、活化、破碎、包装的一种工艺过程。该生产工艺流程图如1所示。

图 1 原煤破碎活性炭生产工艺流程Fig.1 The production process of broken activated carbon

此工艺简单、投资少、成本低，适合物理强度高、反应性强的原煤。生产的活性炭成品主要用于废水处理，部分大粒径活性炭产品也可用于食品工业的脱色、味精精制等。

1.2.2 成型活性炭生产工艺

成型活性炭根据其形状不同可分为压块活性炭、柱状活性炭和球形活性炭，也衍生出相对应的生产工艺。

（1）压块活性炭生产工艺

压块活性炭生产工艺流程如图2所示，此工艺在国外活性炭生产应用比较普遍，国内最早应用于上世纪90年代后期，目前应用较少。由于生产过程中需要干法造粒，故要求原煤具有一定的粘结性。

图 2 压块活性炭生产工艺流程Fig.2 The production process of briquette activated carbon

（2）柱状活性炭生产工艺

柱状活性炭生产工艺是国内应用最为广泛、最为复杂的一类生产工艺。生产企业主要集中在宁夏活性炭生产基地，原料以太西无烟煤为主。该工艺技术成熟，生产设备也相对可靠，其工艺流程如图3所示。

图 3 柱状活性炭生产工艺流程Fig.3 The production process of extruded activated carbon

由于本工艺对原料的要求较低，而且生产出的活性炭孔隙分布合理，产品的吸附性能可调性高，机械强度高；产品应用范围广，既可用于液相吸附，也可用于气相吸收。

（3）球形活性炭生产工艺

该工艺流程和柱状活性炭生产流程相似，其工艺流程如图4所示。

图 4 球状活性炭生产工艺流程Fig.4 The production process of spherical activated carbon

1.2.3 粉状活性炭生产工艺流程

粉状活性炭生产工艺简单，原煤通过磨粉达到粒度要求后进行炭化、活化即可制得（图 5）。

图 5 粉状活性炭生产工艺流程Fig.5 The production process of powdered activated carbon

粉状活性炭一般作为副产品生产，由于市场售价较低，单独生产粉状活性炭在经济上不可行。一般原煤破碎活性炭、成型活性炭的活化料筛下物磨粉后制成粉状活性炭出售。用途多以上、下水处理、土壤改良和垃圾焚烧的烟气处理为主[10]。

2 我国煤基活性炭生产现状

煤基活性炭自 20 世纪初投入工业生产以来，已经有50多个国家生产活性炭，其中美国、日本、西欧等国家的生产技术水平处于领先地位[11]。特别是进入 21 世纪以来，世界各国对环境保护的逐渐重视，使得活性炭工业有了更快的发展。目前煤基活性炭已成为全球生产量和消费量最大的活性炭产品，约占全球活性炭总产量的 70%[3]，并且随着技术的进步，煤基活性炭产量及质量仍有进一步的提升空间。

我国活性炭工业起步较晚，于 20 世纪 80 年代后期开始飞速发展，至 2008 年已拥有 100 多家煤基活性炭厂商，年产能达到 35 万 t，出口量超过 26万 t，已成为了全球最大的煤基活性炭生产国和出口国。近年由于环保法律法规日益严格，国内对活性炭的需求量还将不断增长。同时，由于我国煤炭品种齐全、储量丰富，为煤基活性炭生产提供了优质的原料；而且我国人力成本相对便宜，使得我国中、低档煤基活性炭产品在国际活性炭市场上具有较强的竞争力。目前我国 80%左右的煤基活性炭产品用于出口，特别是近几年出口量都在 20 万 t 以上，煤基活性炭出口量已跃居世界第一[12]。

国内煤基活性炭企业主要集中在山西、宁夏和河南三大生产基地，其中山西和宁夏煤基活性炭产品产量已占全国产量的 90%左右。山西的煤基活性炭生产原料以弱粘煤为主，企业集中在太原和大同，采用物理活化法，生产破碎炭、压块炭和粉状炭，至 2008 实际产量已达 12 万 t。宁夏煤基活性炭厂商主要集中在石嘴山附近，生产原料为太西无烟煤，采用水蒸气活化，产品以柱状活性炭为主，2008 年实际产量已达 14 万 t。河南也有 10 多家煤基活性炭厂商，主要生产煤气脱硫用活性炭[13]。

3 我国煤基活性炭发展存在的问题

经过近 60 多年的发展，我国活性炭生产技术已日渐成熟，特别是近年来国外煤基活性炭工业的缓慢发展，以及国内煤基活性炭工业的快速发展，使得我国煤基活性炭生产工艺及技术与发达国家的距离在逐渐缩小。与发达国家相比，我国煤基活性炭发展现阶段主要有以下问题：

（1）生产工艺技术基础薄弱，对生产所需煤种依赖性大；生产设备落后，单台设备产能较小，自动化程度低，不利于大规模生产。

（2）煤基活性炭企业数量多而分散，企业规模小，大多为年产几百到几千吨的小企业，在市场竞争中抗风险能力差。

（3）煤基活性炭产品品种少，尤以中、低档活性炭为主，缺乏低灰、高强度、高吸附性、具有特殊用途的品种，使得活性炭的价格低廉，利润低，出口多作为生产高档活性炭的原料。

（4）从事活性炭生产人员的文化程度普遍偏低，对煤基活性炭工业的长期发展而言极其不利。

（5）由于国家对对外贸易缺乏有效宏观调控，导致国产活性炭在国际市场中存在恶性竞争的情况，这些都不利于我国煤基活性炭行业的发展。

4 展 望

21世纪以来，随着我国工业的快速发展以及政府对环保要求的加大，国内活性炭的需求量快速增加。据有关数据表示，21世纪的前5年，我国活性炭的需求量以年均 14%～15%的速度增长，今后几年预计年需求量也以 15%左右的速度增长。国内新兴市场有城市自来水深度净化及活性炭的烟气脱硫脱硝，以及原有工业废水处理、制药、医用、净化气体、储能和催化剂载体等活性炭需求稳步增长，都将促使煤基活性炭产业快速发展。另外，由于国家生态环境保护力度加大，木质活性炭的可用原料将越来越少，代替木质活性炭的煤基活性炭数量将大幅增加。目前我国煤基活性炭年产量只有 30 万 t左右，远不足以满足未来国内活性炭的需求和出口需求，预计 2020 年我国活性炭年产量需要达到 50万t左右才能满足全球活性炭市场的需求。

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卢克石油搁置基础油升级计划

鉴于目前 API III类基础油供大于求的情况，俄罗斯卢克石油公司目前考虑搁置此前的基础油工厂升级改造计划。

卢克石油公司润滑油分公司 LLK-International总经理 Maxim Donde 表示：“考虑到全球市场的现况，我们不会在这个时候继续进行这些升级改造计划。”

该公司原计划，2017 年前增加其伏尔加格勒基础油工厂 API III类基础油产能。

Production Status and Development Trend of Coal-based Activated Carbon in China

LUO Peng, JIA Zhi-gang, YAN Ming
(Zhaoqing Shunxin Coal Industry Technology Co.,Ltd.,Guangdong Zhaoqing 526238, China)

The manufacturing theory, advantages and disadvantages of coal-based activated carbon were summed up. Five main production processes and application situation were discussed.The development, production, main producing places and product varieties of coal-based activated carbon were introduced. The existing problems and future trend of coal-based activated carbon production were analyzed.

Coal-based activated carbon; Process; Development

TQ 523

： A文献标识码： 1671-0460（2014）07-1277-03

2013-11-29

罗鹏（1989-），男，江西新余人，硕士，2012 年毕业于中国矿业大学化学工程专业，研究方向：从事洁净煤技术工作。E-mail：luop519313890@126.com。