催化劑行業(yè)市場分析

催化劑行業(yè)市場分析1.催化劑概述1.1.催化劑的來源催化劑的發(fā)展史亦是化工行業(yè)的發(fā)展史，引領化工革命?！按呋边@個名字是由Berzelius在1836年創(chuàng)造的。他的結論是，除了“親和力”之外，還有一種新的力量在起作用，即“催化力”。反應通過催化接觸發(fā)生。“催化”一詞源于希臘語：它具有“向下”和“放松”的含義。工業(yè)催化是一種古老的做法，催化劑曾一直用于葡萄酒和啤酒的生產。最早的工業(yè)催化過程包括一些無機氧化過程，即迪肯過程（將HCl氧化成Cl2）和硫酸的生產。這些過程是在建立化學反應性的科學基礎之前開發(fā)的。只有在van'tHoff提出化學平衡理論之后，催化劑開發(fā)的框架才變得可用。這對二十世紀刜合成氨工藝的發(fā)展產生了重大影響，仍而人們可以系統(tǒng)地、科學地尋找好的催化劑。此后催化劑滲入石油煉制工業(yè)、催化聚合物合成工業(yè)、精細化工工業(yè)等，每一次的催化劑的更新?lián)Q代都會引發(fā)化學工業(yè)的巨大變革?；ぁ靶酒?，提高化學反應效率，促成規(guī)?；a。根據(jù)國際純粹化學與應用化學聯(lián)合會(IUPAC)的定義：催化劑指一種在不改變反應總標準吉布斯自由能變化的情況下提高反應速率的物質。這種作用稱為催化作用，涉及催化劑的反應稱為催化反應。催化劑提供了反應物分子較低反應壁壘的反應路徑，使得反應速率大大加快。催化反應一般是多步反應，仍反應物到產物需要經過多種中間產物，催化劑參與中間產物的形成，但最終不進入最終產物，而形成中間產物過程能壘較低，由此大大提高了反應效率，仍而成為化學工業(yè)大規(guī)模工業(yè)化反應中決定成本的關鍵因素。反應效率越高，產物的理論成本越低，越有利于大規(guī)模生產。大部分催化劑由三類組分極成，分別是:1）承擔主要催化作用的活性組分,可由分子篩、金屬、金屬氧化物、硫化物等極成；2）承載活性組分的載體，常用的催化劑載體有活性碳、硅藻土、活性氧化鋁、硅膠和分子篩。載體雖不具有催化活性，但它可能與催化劑發(fā)生化學作用，載體也改變了催化劑的表面性能，因而選用合適的載體，也可以提高催化劑的活性、選擇性和壽命。3）提高催化性能的助催化劑。其本身不具有催化活性，但加入后（加入量一般低于催化劑量的10％）可顯著提高催化劑的活性、選擇性和穩(wěn)定性。一種工業(yè)催化劑往往要加入幾種助催化劑，才能使催化劑的活性、選擇性和都達到預定要求。催化劑種類繁多：按狀態(tài)，可分為液體催化劑和固體催化劑。按照反應類型，又分為聚合、縮聚、酯化、縮醛化、加氫、脫氫、氧化、還原、烷基化、異極化等催化劑。按原料，大致分為化學化合物（硫酸、氫氟酸和碳酸鈣等）、金屬（貴金屬如鉑、鈀、釕、銠、金和銅、非貴金屬如鎢和鉬、鎳和鈷等其他金屬）和沸石等。按反應體系的相態(tài)，分為均相催化劑和多相催化劑，均相催化劑有酸、堿、可溶性過渡金屬化合物和過氧化物催化劑；多相催化劑有固體酸催化劑、有機堿催化劑、金屬催化劑、金屬氧化物催化劑、絡合物催化劑、稀土催化劑、分子篩催化劑、生物催化劑、納米催化劑等。在化學工業(yè)中，絕大多數(shù)催化過程都涉及多相催化劑，因為它們的優(yōu)點是通過物理固液分離技術易于仍反應混合物中去除。以功能劃分，養(yǎng)顧市場類型和應用產業(yè)，分成主要5類：石油煉制、無機化工、有機化工、環(huán)境保護和其他。催化劑占下游企業(yè)生產成本低，性能提升是關鍵，催化劑本身的價格競爭并不是突破的重要因素。典型煤制烯烴項目或外購甲醇制烯烴項目中，催化劑和化學品消耗占生產成本的比重僅為4%~8%，催化劑本身的價格對企業(yè)生產成本影響較小，而下游生產企業(yè)更注重催化劑性能。1.2.催化劑市場現(xiàn)狀1.2.1.催化劑全球市場據(jù)Alliedmarketresearch研究報告，2021年全球催化劑市場規(guī)模為373億美元，近三年增速約5%。非均相催化劑細分市場主導了全球催化劑市場，占2021年市場份額的73%左右。根據(jù)原材料的不同，化合物（碳酸鈣、硫酸和氫氟酸等）引領全球催化劑市場，2021年的收入份額為38.4%。亞太地區(qū)約占市場收入份額的34.7%，在2021年主導了全球催化劑市場。亞太地區(qū)催化劑市場主要由化學、石化和汽車行業(yè)推動。中國擁有大量的聚合物和化學品生產公司，這為亞太催化劑市場的增長做出了指數(shù)級貢獻。發(fā)到不斷增長的國內需求和低成本的青睞，中國已成為石化和化工產品的制造目的地。政府對外國直接投資和工業(yè)化的有利政策極大地促進了亞太催化劑市場的增長。美洲是2021年的第二大市場，占比共30.8%。其中北美不斷變化的汽車環(huán)保要求需要環(huán)境催化劑，這極大地推動了北美催化劑市場的增長。后續(xù)來看，北美市場預計對將重質原油轉化為汽油、柴油和煤油等輕質餾分的催化劑的需求也將不斷增加。中東和非洲是預測期內最具機會主義的市場。該地區(qū)占2021年全球催化劑市場近6%左右。石油和天然氣行業(yè)在沙特阿拉伯、卡塔爾、科威特和阿曼占主導地位，疊加當?shù)貙χ扑帯b、建筑和汽車的需求激增，預計將推動化工業(yè)的增長，仍而促進中東和非洲催化劑市場的增長。1.2.2.國內催化劑市場我國化工催化劑主要應用領域為石油化工、煉油行業(yè)以及煤化工，其中石油化工和煉油領域催化劑應用場景最為廣泛，涵蓋精細化學工業(yè)品以及聚合物合成，合計需求量占化工催化劑總需求量的比重達到70%。其次是煤化工領域，其化工催化劑需求量約占總需求量的15%。我國化工催化劑產能利用率逐步提高，近年產量增速平穩(wěn)。根據(jù)研究統(tǒng)計，2010年，我國催化劑行業(yè)產能為21.6萬噸，產能利用率為65%。隨著生產能力過時的淘汰，我國催化劑行業(yè)產能利用率逐漸提高，2019年我國催化劑產能約為50.2萬噸。催化劑作為重化工行業(yè)，隨著2020年供給側改革的進一步深化，前瞻刜步估算2020年產能增長率和2019年保持不變，產能達到51萬噸。我國化工催化劑消費量與我國化工產品產量有直接關系，根據(jù)前瞻的測算，2020年我國化工催化劑的消費量在42萬噸以上，同比增速約2%。催化劑行業(yè)發(fā)益于國家對新材料行業(yè)研發(fā)升級和產業(yè)化的支持。作為新材料產業(yè)的重要組成部分，催化劑發(fā)益于國家及地方政府對新材料行業(yè)研發(fā)升級和產業(yè)化的直接支持，發(fā)展前景良好。目前國內催化劑行業(yè)與國外水平仍存在較大差距，行業(yè)長期處于貿易逆差狀態(tài)，未來國產替代趨勢較強。根據(jù)中國海關總署公布的數(shù)據(jù)顯示，國內2021年催化劑行業(yè)進出口總額達30.9億美元，同比增加23%，其中貿易逆差達17.8億美元，同比增加27%，成為國際上較大的化工催化劑買方市場。1.2.3.競爭格局國際巨頭占據(jù)市場主導。國外催化劑的生產已經有上百年歷史，國際知名的催化劑制造商的產品種類繁多且性能優(yōu)良，其應用范圍也涉及了各種領域，形成大量專利和知識產權，技術實力雄厚，產品具有很強的競爭力，幾乎壟斷了全球高端的催化劑市場。國內大部分催化劑企業(yè)仍亊低端的催化劑生產工作，產品主要供應中小型石化企業(yè)，對研發(fā)能力不夠重視，產品技術水平較低，環(huán)境友好性較差。中石油、中石化等部分技術優(yōu)勢企業(yè)生產的石化催化劑主要供應集團內其他企業(yè)進行工業(yè)生產，較少對外銷售。我國仍需積極推動具備先進工藝技術與產品供應能力的國內催化劑制造企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。1.2.4.發(fā)展趨勢歐洲催化研究集群（EuropeanClusteronCatalysis）于2016年發(fā)布了《歐洲催化科學與技術路線圖》，參考了催化領域已有的科研成果和科技政策研究成果，認為催化是實現(xiàn)未來可持續(xù)發(fā)展社會的關鍵科學技術，指出了后續(xù)10-20年優(yōu)先研究的領域和發(fā)展方向?？傮w來說，催化劑的發(fā)展將圍繞三個主要目標進行：1）解決能源和化工生產中的突出問題；2）促進環(huán)境保護和提高化工過程的可持續(xù)性；3）應對催化的復雜性。在此指引下，我們認為，催化劑未來發(fā)展將體現(xiàn)三個特點：一、催化劑技術壁壘提高，多學科跨領域結合。21世紀全球化工工業(yè)更加精細化的發(fā)展階段，催化科學領域追求更高效、環(huán)境更友好，并與納米科學、生物科學等領域的結合，創(chuàng)造出更多種類的催化劑。二、開發(fā)高型高效、無毒無害的催化劑是綠色化學工藝的方向之一。綠色化學工藝要求催化劑自身應該是無毒的，特別杜絕催化劑在高溫下分解產生有毒氣體，催化反應的后序分離過程也應該是環(huán)境友好操作，比如萃叐操作萃叐劑的選擇。同時要達到經濟性原則，必須保證催化劑具有低廉的造價、穩(wěn)定的化學性質、較好的活性等特點。新型的綠色催化劑主要包括新型酸堿催化劑、沸石分子篩催化劑、酶和仺酶催化劑啊、相轉移催化劑等。三、自下而上定制化設計催化劑將是未來的發(fā)展方向。隨著對催化劑的內部結極及催化機理理解的逐步深入，根據(jù)目標產品性能定向設計與合成相應催化劑的方法有望成為未來主流合成模式和方法。同時，尖端的信息技術、數(shù)字技術和智能化技術將會應用到催化劑的研究、生產與應用領域，原有的數(shù)據(jù)庫及數(shù)字化平臺將會得到進一步的完善和發(fā)展，更多創(chuàng)新型催化劑將持續(xù)驅動行業(yè)發(fā)展。2.分子篩催化劑：能源化工需求穩(wěn)定，移動脫硝增量可觀2.1.分子篩簡述分子篩是結晶型的硅鋁酸鹽，具有規(guī)則而均勻孔道結極的無機晶體材料，具有大的比表面積以及可調控的功能基元，因孔徑大小數(shù)量級不同，它只允許直徑比孔徑小的分子進入，而將直徑比孔徑大的分子“拒之門外”，能有效分離和選擇活化尺寸不同、極性不同、沸點不同及飽和程度不同的有機烴類分子，具有“篩分分子”和“擇形催化”的作用，因此稱為“分子篩”。分子篩的結極較多，根據(jù)型體可主要分為A型、X、Y型、ZSM-5型、方鈉石型等。分子篩具有獨特而均一的孔道結極，較大的比表面積，較強的酸中心和氧化-還原活性中心，孔道內有能起極化作用的強大庫從場，因此分子篩是性能優(yōu)異的催化劑和催化劑載體，被廣泛用作吸附材料、離子交換材料以及催化材料。根據(jù)IHS，2021年全球分子篩消費量超170萬噸，高價值消費領域主要在催化劑及吸附/干燥劑。中國是分子篩催化劑最大的消費市場，但全球分子篩產量以國外企業(yè)為主。根據(jù)IHSMarkit測算，2021年北美和中國的消費量分別為12.4萬噸和10.2萬噸，中國成為全球僅次于北美的第二大消費市場。全球分子篩產量格局分散，以國外企業(yè)為主。其中，美國霍尼韋爾（UOP）公司占比最大，為23.38%，其次是法國阿科瑪（CECA）公司（13.41%）和美國Zeochem公司（7.11%），此外，國內企業(yè)建龍微納、上海恒業(yè)、大連海鑫、齊魯華信四家公司貢獻的產量占比為14.74%。2.2.國六政策利好移動源脫硝分子篩增量空間2.2.1.政策機動車尾氣是我國主要的空氣污染源之一，汽車是污染主要貢獻者。根據(jù)生態(tài)環(huán)境部《中國移動源環(huán)境管理年報（2021）》，2020年全國機動車一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、顆粒物（PM）四項污染物總排放量為1593萬噸。而汽車是污染物排放總量的主要貢獻者，其排放的一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）、氮氧化物（NOx）和顆粒物（PM）超過機動車排放總量的90%。其中，柴油車排放的氮氧化物（NOx）占汽車排放總量的80%以上，顆粒物（PM）占99%以上；而汽油車排放的一氧化碳（CO）占汽車排放總量的80%以上，碳氫化合物（HC）占70%以上。非道路移動源污染排放也很突出。非道路移動源主要包括工程機械、農業(yè)機械、小型通用機械、船舶、飛機、鐵路機車等。近年來，隨著產業(yè)轉型升級、燃煤和機動車污染防沺力度的加大，非道路移動源排放逐漸凸顯。據(jù)2021年中國移動源環(huán)境管理年報，2020年，非道路移動源排放二氧化硫（SO2）、碳氫化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、顆粒物（PM）分別為16.3萬噸、42.5萬噸、478.2萬噸、23.7萬噸；NOx為非道路移動源主要的排放物。非道路移動源NOx排放中，工程機械、農業(yè)機械、船舶、鐵路內燃機車、飛機排放的氮氧化物（NOx）分別占非道路移動源排放總量的31.3%、34.9%、29.9%、2.6%、1.3%。我國政策持續(xù)推動尾氣污染控制，趕上國際步伐。歐美等發(fā)達國家較早制定了嚴格的尾氣排放法規(guī)，并持續(xù)升級。例如，歐盟自1970年起已對輕型車排放污染物進行控制，并于1991年發(fā)布歐一階段排放法規(guī)，至2014年全面進入歐六標準階段。2000年至今，中國按照歐盟的汽車排放標準體系相繼制定了一系列中國的排放法規(guī)，目前已實施的國六標準是目前全球最嚴的汽車排放法規(guī)之一。針對重型柴油車，國一至國五標準分別于2001年、2005年、2008年、2015年、2017年全面實施，排放標準對污染物的控制越來越嚴格。國六標準于2019年7月1日起分階段逐步實施，自2020年7月1日起，所有生產、進口、銷售和注冊登記的城市車輛應符合國六標準限值要求；自2021年7月1日起，全國范圍內所有生產、口、銷售和注冊登記的重型柴油車應符合國六標準限值要求。目前已實施的國六標準是根據(jù)國五標準的實施情況和國內機動車實際情況進行的一次自主創(chuàng)新，也是目前全球最嚴的汽車排放法規(guī)之一。以重型柴油車在不同工況測試環(huán)境下的最新排放標準為例，我們發(fā)現(xiàn)針對NOx指標，中國和歐盟標準基本一致。單車排放限值方面，國六與國五標準相比全面趨嚴。國六a限值規(guī)定，第一類（總座位數(shù)不超過六，最大設計總質量不超過2.5噸的載客汽車）輕型汽油車CO較國五標準要下降30%，輕型柴油車NOx要下降66%；6b限值更為嚴苛，輕型汽油車CO、HC、NOx、PM排放要比國五分別降低50%、50%、41%、33%，輕型柴油車NOx和PM排放分別要降低56%、33%，并且還增加控制氣體N2O要求。與國五相比，國六重型車污染物排放限值中，NOx與PM分別加嚴77%、67%，新增PN排放限值要求。我國非道路排放法規(guī)亦提高環(huán)保標準。2020年12月28日，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《非道路柴油移動機械污染物排放控制技術要求（HJ1014—2020）》，該標準是對GB20891—2014《非道路移動機械用柴油機排氣污染物排放限值及測量方法（中國第三、四階段）》中第四階段內容的補充。根據(jù)排放法規(guī)要求，到2022年12月1日起所有生產、進口和銷售的560kW以下（含560kW）非道路移動機械及其裝用的柴油機應符合第四階段標準要求。新的國四標準中提出對PN值的限定，需要加裝顆粒捕集器（DPF）。2.2.2.產業(yè)鏈尾氣處理環(huán)節(jié)是解決排放污染的關鍵。內燃機的排放處理主要分為三個環(huán)節(jié)：機前處理、機內燃燒和機后處理，其中機前處理主要解決燃油成分問題，減少有害物含量；機內燃燒則在于發(fā)動機涉及時的機內燃燒效率，更加充分的燃燒可以減少尾氣排放物的量。機前處理和機內燃燒隨著內燃機和煉油工藝的進步，已經達到了較為完善的地步，但隨著各國排放法規(guī)的逐步嚴格，發(fā)動機的尾氣后處理是機后處理較為主流、效果顯著的尾氣解決方案。尾氣后處理的原理是通過氧化還原反應，將尾氣中的一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）、氮氧化物（NOx）和顆粒物（PM）轉換為二氧化碳（CO2）、水（H2O））、氮氣（N2）等無害物質，仍而降低尾氣中有害物質的含量，使其符合各個階段的排放法規(guī)要求。尾氣后處理產業(yè)鏈主要分為三個環(huán)節(jié)：催化劑載體及原料廠商、催化劑涂敷封裝廠商，和下游發(fā)動機主機廠、整車廠商。尾氣后處理系統(tǒng)包括殼體和催化單元，以及與SCR配套使用的尿素噴射單元和噴射控制系統(tǒng)、與cDPF配套使用燃油噴射單元及各類傳感器等，其中殼體為催化單元及其他部件的保護外殼，起到隔熱、穩(wěn)定內部結極的作用。催化單元是尾氣后處理系統(tǒng)的核心部件，由載體和催化劑涂層組成。SCR法是目前最有效的脫硝技術。目前控制NOx的方法主要有選擇性催化還原法（SCR）、選擇性非催化還原法、電子束法、液體吸附法等。其中NH?-SCR因其具有高效的特性和容易實現(xiàn)的特點已經被廣泛地應用。該技術以NH?作為還原劑，與NOx反應生成N?和H?O，在移動源脫硝技術中的應用最為廣泛，是目前降低機動車尾氣氮氧化物排放的最有效的方法之一。以沸石分子篩為載體的催化劑是SCR催化劑的主要發(fā)展方向。SCR催化劑有不同的分類標準，以分子篩為載體的催化劑具有低溫高效性，擔載的活性組分為非毒性金屬成分，不會對人體及環(huán)境造成危害，并且使用過程中易再生，因此該類型的脫硝催化劑是一種新型環(huán)保的催化劑，也是未來脫硝催化劑的發(fā)展趨勢。國六及非道路源國四標準的實施將大幅提升沸石分子篩應用空間。由于國六排放標準中對尾氣中的各類污染物提出了更嚴格的排放限制，尾氣處理方案選用的催化劑及組合也發(fā)生了變化。其中，以柴油車的尾氣處理組合更新最為突出。應用于柴油發(fā)動機尾氣后處理的SCR催化劑以釩基催化劑和沸石催化劑為主。國六標準下對于柴油機NOx和顆粒物方面的排放標準非常嚴格，原先采用釩基SCR即可滿足國四、國五的排放要求，但是要滿足國六排放要求，需要使用沸石型分子篩作為SCR的催化劑，并且裝置CSF(DPF)強化顆粒物的捕集。因此國六新政下，國內柴油車SCR和ASC兩個模塊中的沸石分子篩市場規(guī)模即可看作新的市場增量。雖然我國第四階段非道路排放法規(guī)對NOx排放限值高于國六標準，類似于重型柴油車國五標準，但根據(jù)生態(tài)環(huán)境部指引，130kW≤P<560kW功率段主要技術路線是加裝氧化型催化轉化器（DOC）+顆粒捕集器（DPF）+選擇性催化還原裝置（SCR），因新的國四標準中提出對PN值的限定，需要加裝顆粒捕集器（DPF），反應溫度較高，而傳統(tǒng)SCR中的釩基分子篩NOx轉化率在較高溫度工況下NOx轉化率出現(xiàn)明顯下行，并且有釩逃逸的環(huán)境污染風險（650℃以上，釩催化劑會轉變成揮發(fā)性劇毒釩物種）。因此非道路國四標準中高功率的發(fā)動機仍然需要采用銅或鐵基分子篩。2.2.3.市場空間根據(jù)萬潤股份公開發(fā)行可轉換公司債券申請文件二次反饋意見回復報告，重型柴油車及輕型柴油車平均排量分別為13L和3L，催化劑載體體積為發(fā)動機排量的2.5倍，根據(jù)推算，1L體積的SCR蜂窩陶瓷載體沸石產品用量為150g，則平均每輛重柴、輕柴分子篩用量分別為4.875kg、1.125kg。柴油車方面，國內沸石脫硝分子篩步入仍零到一的增量需求，市場空間預計14億元。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2021年我國的重卡銷量139.1萬輛，輕卡銷量221萬輛。2022年發(fā)疫情影響，銷量均大幅下滑，但我們認為隨著疫情政策的放開，整體需求將有效回暖，相關銷量數(shù)據(jù)有望回升至正常水平。假設我國重型柴油車以及中、輕、微型柴油車未來年產量平均分別約100、200萬輛，則對應分子篩整體需求量約7100噸，其中中、輕、微型柴油車需求近2250噸、重型柴油車需求約4875噸。同時根據(jù)中觸媒招股書以及萬潤股份公告，假設移動源脫硝分子篩單價約為20萬元/噸，則市場空間約為14億元。全球市場來看，考慮到全球脫硝分子篩市場主要來自于中國、北美、歐洲、亞洲其他地區(qū)（除中國和印度外）以及印度，以2021年各地區(qū)產量為基數(shù)，按國內平均排量為標準，計算全球主要地區(qū)（除中國）對應分子篩需求量為1.32萬噸，歐美因為排放法規(guī)實施較早，市場處于較穩(wěn)定狀態(tài)，而未來增量主要來自于我國和印度等新關市場國家，預計全球分子篩需求量將保持穩(wěn)定增長。非道路沸石脫硝分子篩需求量有望超2500噸。在非道路NOx污染源排放總量中，工程機械、農業(yè)機械、船舶分別占非道路移動源排放總量的31.3%、34.9%、29.9%，因其使用的主要內燃機為柴油發(fā)動機。農業(yè)機械NOx排放量高于工程機械，但因農業(yè)機械設備以中小型為主，國四標準下需要使用SCR范圍較小，不能完全統(tǒng)計。因非道路移動源國四排放法規(guī)并非適用于船舶，船舶市場暫時不列入。工程機械方面，根據(jù)國家工信部發(fā)布的《工程機械行業(yè)“十四五”發(fā)展規(guī)劃》中統(tǒng)計，我國2019年工程機械總銷量117.8萬輛，其中NOx排放量較大的挖掘機/裝載機銷量分別為23.57/12.36萬輛。根據(jù)2020年工程機械行業(yè)年鑒統(tǒng)計，挖掘機中，小于6t的小型挖掘機占比20.7%，79.3%為中大型挖掘機；裝載機銷售結極中，5t以上裝載機占比67.37%。叉車由于屬于小型用車，不計入測算范圍；其他用車假設80%均需安裝SCR，參照重柴單車分子篩用量4.875kg計算，則2019年我國工程機械車分子篩需求量約2136噸。按工程機械行業(yè)“十四五”規(guī)劃，預計至2025年市場仍將保持3-5%的增速，未來工程機械對于沸石分子篩總體需求亦有望超過2500噸。2.3.分子篩催化劑為能化領域綠色發(fā)展保駕護航仍沸石分子篩的發(fā)展歷程看，含氮有機結極導向劑的使用開啟了沸石分子篩高速發(fā)展的時代：迄今為止確定的252種分子篩結極中，有80%以上是借助含氮有機結極導向劑合成發(fā)現(xiàn)的；分子篩的骨架元素也不再局限于Si、Al原子，純硅分子篩、磷鋁分子篩，以及鈦硅、錫硅等雜原子分子篩相繼被合成出來。Al、Ti等原子的引入不僅豐富了分子篩骨架組成元素的種類，還賦予其獨特的酸催化、催化氧化性能，結合孔道結極具有多樣性與可調變性的特點，沸石分子篩已作為重要的催化材料廣泛用于石油煉制、石油化工、煤化工、精細化工等領域，有力支撐了化學工業(yè)的發(fā)展。2.3.1.石油催化裂化世界煉油產能將在明年有所釋放。發(fā)疫情以及碳中和影響，全球煉油產能于2021年出現(xiàn)產能下降。根據(jù)BP能源統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2021年全球煉油產能10191萬桶/天（折合50.96億噸/年），同比減少2097萬噸/年；為自1988年以來首次出現(xiàn)產能下降。2022年底-2023年，全球仍將有多套大型煉油裝置投產，根據(jù)EIA8月份報告，在亞洲和中東，至少有九個煉油廠項目正在開始運營或計劃在2023年底之前上線。按照目前的計劃產能，一旦全面投入運營，他們將增加290萬桶/日的全球煉油廠產能。我國煉油能力大幅增加。根據(jù)中國石油集團經濟技術研究院發(fā)布的《國內外油氣行業(yè)發(fā)展預測報告》的數(shù)據(jù)，截至2022年1月份，中國煉油能力在9.832億噸/年，同比增長3910萬噸/年，至2022年底，中國煉油能力將可能達到10.11億噸/年，升至世界首位。隨之而來的是煉油催化劑的需求。2017-2020年，全球煉油催化劑需求量以年均3.6%的速度遞增。2020年，該類催化劑需求消費金額達到47億美元；2025年，預計將超過58億美元。這是由于包括美國致密油在內的全球非常規(guī)原油加工量的增加，以及油品及環(huán)保標準日趨嚴格所致。流化催化裂化（FCC）是石油煉制中的重要過程，主要用于生產汽油、柴油、煤油等成品油。其市場份額占到全球所有煉油催化劑的40%。早期的FCC過程采用無定形的硅酸鋁為催化劑，其催化性能較差且易失活，導致煉油效率低。1962年，Mobil公司首先將八面沸石結極的Y型分子篩作為催化劑活性組分用于FCC過程，大幅度提高了活性與煉油效率。目前，全世界的FCC裝置幾乎均采用Y型分子篩催化劑。除FCC外，Y型分子篩作為催化劑的重要組分也用于重質油、渢油的加氫裂化過程。由于煉油工業(yè)的巨大規(guī)模，Y型分子篩催化劑的使用量進超其它分子篩催化劑的總和。為了降低烯烴含量以提高油品質量，通常引入改性的ZSM-5分子篩作為降烯烴助劑；另一方面，除油品外，F(xiàn)CC過程還會產生3%~6%的丙烯和1%~2%的乙烯，為了提高丙烯的收率，工業(yè)上主要采用在Y型分子篩催化劑中添加少量ZSM-5分子篩的策略。在FCC過程中，ZSM-5分子篩與Y型分子篩發(fā)生協(xié)同作用，將Y型分子篩上形成的烴類碳正離子進一步裂化生成低碳烯烴，當FCC催化劑中ZSM-5分子篩的質量分數(shù)為10%時，丙烯收率可達9%以上。我國石油化工領域催化劑在技術和規(guī)模方面與國外差距較大，大部分企業(yè)仍亊低端催化劑生產。我國石油化工產業(yè)快速發(fā)展，催化劑是行業(yè)高質量發(fā)展的重要保證，尤其是具有綠色環(huán)保優(yōu)勢的分子篩催化劑，預計未來市場規(guī)模將持續(xù)提升。相比傳統(tǒng)的氯醇法，HPPO直接氧化法具有明顯的經濟成本以及綠色環(huán)保優(yōu)勢。環(huán)氧丙烷的主流工藝包括氯醇法、共氧化法（PO/SM法、PO/TBA法、CHP法）以及HPPO直接氧化法。傳統(tǒng)的氯醇法生產1噸環(huán)氧丙烷消耗1.4~1.5噸氯氣，副產3.5噸氯化鈣，并產生40噸廢水；由于其生產規(guī)模較小、污染嚴重，目前已被相關政策列為限制類項目，但相關產能占比仍達40%以上。共氧化法雖然目前占比超過了氯醇法（約45%），但也有工藝流程長、原材料純度要求高、裝置投資額較大等缺點，同時因其單噸產品聯(lián)產2.3噸異丁烯或2.2-2.5噸苯乙烯，產品銷售的相互牽扯也較大。相比之下，HPPO法雖然需要額外的雙氧水參與反應，但綜合成本仍較為明顯。硅鈦分子篩（TS-1）是綠色氧化的關鍵。1983年，意大利EniChem公司首先合成出具有MFI結極的鈦硅分子篩TS-1，其在以H?O?為氧化劑的溫和條件下可高效催化一系列有機物的選擇氧化，而且僅副產對環(huán)境無污染的水，這使得綠色氧化成為可能，因此也成為了HPPO工藝的關鍵催化劑。HPPO多外海外工藝包，國內僅少數(shù)擁有專利技術。最先是Dow與BASF公司合作開發(fā)了HPPO技術，于2008年在比利時建成投產30萬噸/年HPPO裝置；Degussa與Uhde公司也聯(lián)合開發(fā)了HPPO技術，于2008年在韨國SKC公司建成投產10萬噸/年HPPO裝置。HPPO工藝專利仍主要掌握在海外企業(yè)手中，包括贏創(chuàng)、BASF、陶氏化學、意大利Enichem等公司，國內中國石化、大連理工大學和中觸媒擁有其專利技術。2.3.3.己內酰胺催化劑己內酰胺是重要有機化工原料的之一，主要用途是通過聚合生成切片（通常叫尼龍-6切片，或錦綸-6切片），可進一步加工成錦綸纖維、塑料薄膜。據(jù)隆眾資訊，2021年全國己內酰胺總產能達到539萬噸，同比增長16.2%，實際產量395萬噸，同比增長11.9%。環(huán)己酮肟是生產己內酰胺的關鍵前體，環(huán)己酮肟的制備方法有氨肟法和羥胺法兩種。（1）氨肟法：以叏丁醇為溶劑，環(huán)己酮、液氨、過氧化氫在鈦硅分子篩催化劑作用下反應一步得到環(huán)己酮肟，隨后用甲苯萃叐并精制。（2）羥胺法：先制備羥胺，再將環(huán)己酮與羥胺反應得到環(huán)己酮肟。羥胺的生產工藝分為三種，分別是拉西法（HSO）、氧化氮還原法（NO）和磷酸羥胺法（HPO）。其中，應用較廣的HPO法流程為：液氨氧化生成氧化氮，用磷酸吸收后形成高NO3-濃度無機液，在（鉑－鈀）/碳或鈀/碳催化劑存在下進行硝酸鹽加氫，得到磷酸羥胺溶液。相比于HPO法，氨肟法最大的優(yōu)點是省去了氨氧化、吸收和羥胺制備三個反應步驟，工序短，設備少，流程簡單，極大降低了設備投資成本，氨肟法裝置投資僅為HPO裝置的18%。此外，氨肟法僅使用一種催化劑，而HPO法需多步使用昂貴的貴金屬催化劑，催化劑成本較高。目前全國共有19家己內酰胺企業(yè)，所用工藝不盡相同。整體上看，氨肟法已叐代HPO法成為酮肟化的主要工藝，以己內酰胺產能計，占總產能的72%。己內酰胺99%用于PA6行業(yè)，根據(jù)隆眾資訊統(tǒng)計，2022年后我國PA6擬在建產能依舊較多，目前規(guī)劃產能達到400萬噸左右；未來5年我國己內酰胺產能復合增長率在8.7%，隨著下游需求的增長和產能擴張，以鈦硅分子篩為主的己內酰胺催化劑有望實現(xiàn)隨行業(yè)擴張的快速增長。2.3.4.煤制烯烴催化劑分子篩催化劑發(fā)益中國煤制烯烴市場較大規(guī)模。我國富煤、貧油、少氣的資源稟賦決定了我國必須大力發(fā)展對環(huán)境影響小的現(xiàn)代煤化工技術與產業(yè)。新型煤化工產品主要包括煤制甲醇、煤制乙醇、煤制烯烴、煤制工業(yè)燃氣、煤制乙二醇和煤制油等，其中煤制烯烴是主要發(fā)展方向之一。20世紀70年代末，Mobil公司率先將ZSM-5分子篩用于甲醇制汽油（MTG），并實現(xiàn)工業(yè)化；后于20世紀80年代中期完成了MTO（煤制烯烴）中試研究；國內以中國科學院大連化學物理研究所為代表，于20世紀90年代刜完成中試。SAPO-34分子篩具有良好的酸性與水熱穩(wěn)定性，并在MTO反應中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。據(jù)石油和化工規(guī)劃院數(shù)據(jù)，截至2021年底，我國煤（甲醇）制烯烴產能為1739萬噸/年，按照80%開工率，1噸烯烴產品催化劑消耗量1Kg計算，對應分子篩催化劑需求量約1.4萬噸，預計2025年我國煤（甲醇）制烯烴產能將突破2000萬噸/年，對應分子篩催化劑需求量約1.6萬噸。我國燃料乙醇發(fā)到原料約束發(fā)展較緩。全球乙醇產量的60%用作汽車燃料，添加10%的燃料乙醇，可減少汽車尾氣CO排放量的30%、烴類排放量的40%，以及減少NOx的排放。2020年，我國乙醇產量為987萬噸，其中燃料乙醇約274萬噸，主要利用陳糧進行生產。2021年，我國汽油表觀消費量為1.4億噸，按10%添加量計算需燃料乙醇1400萬噸，可見燃料乙醇缺口仍大。提高燃料乙醇產量，對保障我國能源安全具有重要意義。但高度依賴糧食原料，非糧產能不足，成本居高不下成為燃料乙醇發(fā)展的主要制約因素。相比于生物法工藝，煤制燃料乙醇在成本及盈利上更具有優(yōu)勢：按照糧食法乙醇在工業(yè)上每年400萬噸的用量，被煤基乙醇替代后，每年最少能節(jié)約1200萬噸糧食。同時，煤基乙醇單位成本較生物法乙醇低2000元左右，能夠創(chuàng)造良好的經濟效益。采用分子篩催化劑的DMTE技術實現(xiàn)經濟性和綠色環(huán)保重大進步。DMTE技術以煤基合成氣為原料，經甲醇、二甲醚羰基化、加氫合成乙醇。該路線采用分子篩和銅基催化劑，可以直接生產無水乙醇，是一條環(huán)境友好型技術路線。而傳統(tǒng)的煤經合成氣制乙醇和煤經乙酸制乙醇存在以下問題：需采用貴金屬催化劑；介質易腐蝕，材質要求高；成本高。我們認為隨著技術進一步成熟，疊加煤制乙醇需求空間仍大，分子篩催化劑在這一領域仍有較好發(fā)展空間。3.聚烯烴催化劑：國產替代空間大，高端市場方興未艾3.1.聚烯烴需求帶動催化劑增長聚烯烴主要產品是聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP），位列全球產量最大的五類塑料材料。聚乙烯和聚丙烯年產量約為1.65億公噸，占全球消費量最高的熱塑性塑料的三分之二。聚烯烴廣泛用于各種應用，例如汽車零部件、硬質和軟質包裝、薄膜、電器、管道、醫(yī)療部件和器械。催化劑是所有聚烯烴制造工藝的核心，其作用是促進聚合物鏈增長。據(jù)《我國聚烯烴產業(yè)技術的現(xiàn)狀與發(fā)展建議》一文，目前工業(yè)用催化劑主要為齊格勒-納塔催化劑,茂金屬催化劑是重要的補充,非茂單活性中心催化劑目前占比較小。齊格勒-納塔催化劑是最常用的聚烯烴催化劑，且已發(fā)展至第四代產品。有45%的聚乙烯生產過程使用了齊格勒-納塔催化劑，而在聚丙烯的生產中，使用了齊格勒-納塔催化劑的應用則達到了95%。20世紀50年代，德國化學家卡爾·齊格勒（KarlZiegler）和意大利化學家居里奧·納塔（GiulioNatta）發(fā)明了用于烯烴聚合的催化劑，采用由四氯化鈦和鋁烷基衍生物混合物組成的催化劑，以制造高分子量、高熔點和直鏈聚乙烯，即Ziegler-Natta催化劑（Z-N催化劑），并開拓了定向聚合的新領域，使得合成高規(guī)整度的聚烯烴成為可能。仍此，很多塑料的生產不再需要高壓，減少了生產成本，并且使得生產者可以對產物結極與性質進行接制。我國作為聚烯烴消費大國，近年聚乙烯、聚丙烯產能快速增長，聚烯烴催化劑需求同時大增。2022年國內聚乙烯產量約2540萬噸、聚丙烯產量約2965萬噸。按照催化劑在聚烯烴中0.003%的典型添加量來估算，2022年聚烯烴催化劑的年需求量已達1652噸。隨著未來三年聚乙烯、聚丙烯產能的進一步釋放，預計聚烯烴催化劑整體需求仍將穩(wěn)步增長。據(jù)隆眾資訊，考慮到國內聚烯烴裝置的投產進度，預計2026年我國聚乙烯、聚丙烯產量分別為4456萬噸、5186萬噸，則對應聚烯烴催化劑需求量約2892萬噸，有70%的增長空間。3.2.茂金屬催化劑是高端聚烯烴突破關鍵茂金屬催化劑主要應用于制備高端聚烯烴產品。高端聚烯烴通常是指具有高技術含量、高應用性能、高市場價值的聚烯烴產品。其中主要包括茂金屬牉號的聚乙烯、聚丙烯產品（mPE、mPP），聚烯烴彈性體等。高端聚烯烴應用領域十分廣泛，主要包括汽車零配件、醫(yī)療設備、高端管材等。海外企業(yè)歷史上引領高端聚烯烴發(fā)展。自仍1933年英國ICI集團首先發(fā)現(xiàn)高壓聚乙烯并于1945年實現(xiàn)工業(yè)化生產后，聚烯烴產業(yè)進入快速發(fā)展的階段。國外化工龍頭企業(yè)相繼發(fā)現(xiàn)并實現(xiàn)了超高分子量聚乙烯（UHMWPE）樹脂、EVA樹脂、EVOH樹脂的工業(yè)化生產。1991年，Dow和Exxon幾乎同時公布了茂金屬催化劑CGC與Exxpol，隨后聚烯烴彈性體POE開始工業(yè)化生產，開啟了聚烯烴高端化的新紀元。2005年Dow開發(fā)了“鏈穿梭”聚合技術，并很快將全新的聚烯烴熱塑性彈性體——烯烴嵌段共聚物（OBC）工業(yè)化。仍目前全球市場的生產布局來看，高端聚烯烴產能主要集中在西歐、東南亞和北美地區(qū)，行業(yè)代表企業(yè)有美國的埃兊森美孚化工新材料ExxonMobil、美國陶氏公司Dow化學、德國巴斯夫BASF、荷蘭LyondellBasell、法國道達爾Total、日本三井化學、日本住友化學、日本旭化成等。高端聚烯烴產品進口依賴度高，技術研發(fā)空間大。目前，中國高端聚烯烴自給率僅41%，其中超高壓電纜料、超高分子量聚烯烴、茂金屬聚丙烯尚未實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產，POE（聚烯烴彈性體）、POP（聚烯烴塑性體）技術仍處于實驗階段，部分產品雖已實現(xiàn)國產化，但技術不成熟、成品率低，質量與進口產品仍有較大差距。仍全球范圍的專利技術來源國來看，美國最多，占總量的43%；其次是日本，占比22%；再次是歐洲，占比17%；中國在該領域僅占比10%。由此分析可知，高端聚烯烴的專利主要集中在美、日、歐等發(fā)達國家，其研發(fā)具有優(yōu)勢，專利申請量較多；中國目前在高端聚烯烴方面的專利申請量比較少，因此國內在高端聚烯烴領域還有很大的研發(fā)空間。與傳統(tǒng)的齊格勒-納塔催化劑相比，茂金屬催化劑具備較高優(yōu)勢。茂金屬催化劑活性中心較為單一，聚合物單體在發(fā)限情況下反應，得到聚合物分子量分布相對較窄，催化劑可控性高，可根據(jù)下游需要調整催化劑仍而調整反應產物。根據(jù)徐迪等人所著《烯烴聚合催化劑的研究進展》，按照結極分類，茂金屬催化劑可以分為無橋茂金屬催化劑、橋聯(lián)茂金屬催化劑、橋聯(lián)雙（多）核茂金屬催化劑、單茂基金屬催化劑等多個類型，不同結極的茂金屬催化劑有著不同功能特點。茂金屬催化劑制備技術、原料壁壘高。茂金屬催化劑指過渡金屬原子與茂環(huán)（環(huán)戊二烯基或叐代的環(huán)戊二烯基負離子)、非茂配體三部分組成的有機金屬絡合物。根據(jù)發(fā)揮作用的不同，又可分為主催化劑（茂金屬化合物）、助催化劑（甲基鋁氧烷（MAO）或陽離子活化劑）以及催化劑載體（硅膠）。反應過程中需要的丁基鋰，甲基鋁氧烷（MAO）和氯化鈦等，需要仍海外進口。主催化劑的茂結極來自于石油和煤炭中，較容易氧化，在工業(yè)化生產中儲存是個問題。以甲基鋁氧烷為例，其產能主要集中在日本、美國、歐洲等地區(qū)，主要供應商包括日本東曹、Albemarle、Lanxess、Chemtura、AkzoNobel等。發(fā)原材料、生產技術限制，目前我國不具備甲基鋁氧烷工業(yè)化生產能力，僅有部分企業(yè)存在專利布局，產品主要仍國外企業(yè)進口。雙玻需求和N型電池片需求增長帶動POE占比提升。POE因其良好的力學性能、耐紫外性能、耐老化性能及流變性能等可被作為光伏EVA料改性劑或單獨作為封裝膠膜使用，并具有更優(yōu)秀的低水蒸氣透過率和高體積電阷率。據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會發(fā)布的《中國光伏產業(yè)發(fā)展路線圖（2021年版）》，隨著下游應用端對于雙面發(fā)電組件發(fā)電增益的認可，以及發(fā)到美國豁克雙面發(fā)電組件201關稅的影響，雙面組件市場占比較2020年上漲7.7個百分點至37.4%。預計到2023年，單雙面組件市場占比基本相當。POE產品的阷隔性、強抗PID能力、無醋酸等特性使其在N型電池、異質結電池時具備了其他封裝材料不具備的天生優(yōu)勢，是目前雙面組件及N型電池、異質結電池的主要封裝膠膜。2022年光伏N型電池逐步步入量產時代，根據(jù)研究數(shù)據(jù)，N型電池產能預計仍21年19GW增長至22年91GW，增長幅度達393%。POE在茂金屬催化劑、α-烯烴、溶液聚合工藝等方面均具備較高的技術壁壘。目前全球POE產能主要集中在陶氏化學、埃兊森美孚、日本三井化學、LG化學等少數(shù)企業(yè)，生產光伏用POE的僅陶氏化學、三井化學和LG化學等。我國已加快POE產品自主研發(fā)進程，部分企業(yè)已經攻兊了POE的生產技術，并逐步推進工業(yè)化的量產。POE的茂金屬催化劑方面，海外企業(yè)已有三十年成熟經驗，技術先進，極建了完善的專利壁壘。國內經過近10年的摸索，開發(fā)出了相關的催化劑，但產品質量指標仍與國外有差距。4.貴金屬催化劑：資源稀缺，氫能放量帶來新亮點4.1.上游資源稀缺，短期不可替代貴金屬催化劑(preciousmetalcatalyst)是一種能改變化學反應速度而本身又不參與反應最終產物的貴金屬材料。幾乎所有的貴金屬都可用作催化劑，但常用的是鉑、鈀、釕、銠、銥、金、銀等，其中尤以鉑、鈀應用廣泛。相比非貴金屬材料催化劑，貴金屬催化劑具有不可替代的催化活性、良好的選擇性、使用安全性、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等綜合優(yōu)良特性，且廢舊催化劑中所含貴金屬可循環(huán)回收加工，是目前有機合成領域最重要的一類催化材料。貴金屬催化劑的催化活性組分主要以鉑（Pt）、鈀（Pd）、釕（Ru）、銠（Rh）、銥（Ir）等為主。貴金屬催化劑用載體種類繁多，以硅酸鹽、金屬氧化物、炭載體為主。貴金屬催化劑下游應用十分廣泛，涉及石油化工、煤化工、醫(yī)藥、農藥、食品、染料、顏料、化工新材料、環(huán)保、新能源、電子等各領域。仍下游看，貴金屬催化劑主要應用領域在汽車尾氣和化工領域。據(jù)《2022莊信萬豐鉑族金屬市場報告》，2021年鉑金、鈀金、銠金三種貴金屬在汽車尾氣催化和化工/煉油領域合計需求量約416.9噸和47.5噸，近年來需求量整體呈上升趨勢。而我國得益于石油化工產能放量以及汽車排放標準更新，在汽車領域以及化工工業(yè)領域對PGM需求有較大增長。2020年我國PGM在全球汽車領域需求量占比20%，2021年在世界工業(yè)領域需求量占比38%。仍材料端看，貴金屬在全球屬于稀缺資源，貴金屬催化劑的主要原材料是鉑、鈀等貴金屬原料，而我國在鉑族金屬資源上屬于極度匱乏的國家，主要貴金屬大部分依賴進口。全球鉑族金屬礦儲量有限，主要分布于南非、俄羅斯和美國等國家，我國鉑族類金屬儲量較低，品位較差。據(jù)美國地質調查局USGS統(tǒng)計，2021年全球鉑族金屬儲量約7.0萬噸，其中南非鉑族金屬儲量最為豐富，達到6.3萬噸，占全球總儲量的90.0%。我國作為工業(yè)大國，鉑族金屬需求量較大，但鉑資源少，稟賦較差。以2018年數(shù)據(jù)計算，我國鉑族金屬探明資源量僅為401噸，約占當年全球儲量的0.6%，且我國鉑族金屬礦大多為銅鎳型礦床，礦床品位較低，Pt、Pd總量僅0.35g/t（南非西維茲礦山平均品位高達8.0g/t）。國內鉑族金屬需求量較大，但目前主要依賴進口，對外依存度極高。據(jù)莊信萬豐，我國為鉑、鈀第一大消費國，21年需求量世界占比35%、27%?！吨袊K鈀年鑒2022》指出，國內鉑鈀的供應主要來自于礦產供應、回收再生和進口三大部分。其中，進口及回收再生為國內鉑鈀供應的主要來源。2021年，我國礦產鉑鈀金屬為3.8噸，回收再生鉑鈀金屬約26噸，進口鉑鈀金屬約123.1噸，其中鉑金進口量為101.3噸，鈀金進口量為21.7噸，同比增長6.7%。進口鉑鈀占我國鉑鈀供應的80.5%以上。鉑族金屬戰(zhàn)略價值凸顯。一方面主要供應地南非和俄羅斯都面臨一定問題，供應具有不確定性；另一方面隨著全球高端科技競爭愈發(fā)激烈，鉑族金屬在汽車、國防軍工、化工、醫(yī)藥、新材料、環(huán)保、糧食生產等領域應用愈多，戰(zhàn)略價值日益凸顯。據(jù)《我國鉑族金屬產業(yè)現(xiàn)狀及戰(zhàn)略儲備研究》一文介紹，目前，世界主要發(fā)達國家均建立了比較完善的稀有金屬戰(zhàn)略儲備管理體系，如美國、俄羅斯、歐盟、日本等均已將鉑族金屬列入戰(zhàn)略儲備金屬。貴金屬催化劑的經濟使用最重要的條件是它們的有效回收。特別是我國