新材料行業(yè)市場分析

新材料行業(yè)市場分析1.投資分析LAO作為烯烴關鍵材料可用于提高烯烴共聚物性能，也是生產POE/POP，PAO，洗滌劑醇，油田化學品等關鍵原料。國內LAO供給集中于C4以下中低端產能，高碳LAO供給長期存在缺口。隨著下游聚乙烯樹脂性能要求提升，光伏，風電對POE、PAO需求的拉動，國內廠商在乙烯齊聚工藝突破，國產化高碳LAO產能有望自2024起陸續(xù)落地。國內高端烯烴聚合物市場為藍海市場，產品附加值高，空間廣闊。產業(yè)鏈相關公司有望受益。2.LAO：線性α-烯烴，下游應用廣泛2.1.定義：高碳直鏈烯烴，同頻發(fā)展聚乙烯LAO（α-烯烴，α-olefins）指C4及以上高碳直鏈端烯烴，是最近30年來發(fā)展最迅速的一種重要化工原料。LAO的分子式是R-CH=CH2，其中R為烷基。若R為直鏈烷基，即分子鏈內部僅有一個雙鍵并且位于分子鏈端部的烯烴稱之為線性α-烯烴（linearalphaolefin，LAO）。目前商業(yè)化的LAO主要為C4到C6，包括1-丁烯，1-己烯和1-辛烯。LAO因其碳鏈長度不同而具有多種下游應用，目前主要用作合成線性低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯（HDPE），LAO作為共聚體結合LLDPE比例在8%-10%，結合HDPE比例在1%-2%，LAO的衍生物POE中含量在20%-30%。此外lAO還可用作生產合成洗滌劑醇類、高級潤滑油、聚α-烯烴(PAO)等精細專用化學品等，作為有機原料領域發(fā)展迅速。LAO在1950年后得到迅速發(fā)展：20世紀初科學家就發(fā)現(xiàn)聚烯烴材料。經過近半個世紀的發(fā)展，1953年，德國人K.Ziegler以四氯化鈦-三乙基鋁[TiCl4-Al(C2H5)3]作引發(fā)劑獲得了高密度聚乙烯(0.94～0.96g/cm3)。1954年意大利人G.Natta進一步以TiCl3-Al(C2H5)3作引發(fā)劑，得到等規(guī)聚丙烯（熔點175℃)，隨后廣泛應用于食品包裝、家用物品、汽車、光纖等領域。1963年，Ziegler和Natta由于在烯烴聚合領域的貢獻而獲得諾獎，配位聚合開始蓬勃發(fā)展。隨后催化劑的發(fā)展，甲基鋁氧烷（MAO）提搞了乙烯聚合活性以及負載策略，、限定幾何構型（CGC）催化劑則使α-烯烴獲得更強的共聚能力的限定幾何構型，大幅度推動聚合機理的研究。2.2.工藝集中于少數(shù)企業(yè)，乙烯齊聚為主流乙烯齊聚法占據(jù)全球LAO產能95%以上。LAO商業(yè)化生產工藝包括乙烯齊聚法、費拖合成法、蠟裂解法、混合C4分離法、植物油法。不同工藝在原料選擇，分離方式，產物純度，催化劑選擇上具有較大差異。乙烯齊聚法原料來源廣發(fā)，分離費用低，且直鏈產物多，便于控制產物分布，目前全球95%以上的LAO采用乙烯齊聚法，其次為費托合成法。LAO成熟的生產工藝集中于歐美化工巨頭。LAO的生產過程中異構體多，組分復雜，分離難度高，以商業(yè)化最為成熟的乙烯齊聚法為例，代表性企業(yè)主要包括CPChem、UOP、BP、Shell以及日本出光等。乙烯齊聚法生產占LAO總產能95%乙烯齊聚法是以精制乙烯為原料，在聚合催化劑的作用下進行有規(guī)立構共聚，生成目的產物是C4～C30+的偶數(shù)碳LAO。該方法具有分離費用低、產品純度高、碳數(shù)分布窄等優(yōu)點，目前已成為工業(yè)界生產線性α-烯烴的最主要工藝，利用該工藝生產的LAO占整個LAO生產總量的95%以上。乙烯齊聚工藝又可分為非選擇性齊聚和選擇性齊聚。其中非選擇性齊聚是生產1-辛烯的傳統(tǒng)工藝，該方法可分為金屬絡合物催化法、烷基鋁催化法和SHOP法。擁有乙烯四聚工藝的公司包括美國ChevronPhillip公司、英國BPAmoco公司，荷蘭Shell公司、日本出光Idemitsu公司等。Ziegler一步法：ChevronPhillip公司的Ziegler一步法是在三乙基鋁的催化作用下，在反應器內同時進行鏈增長和鏈置換2個反應，一步完成齊聚，其產品中C4～C8的直鏈α-烯烴質量分數(shù)高于96%。Ziegler二步法：BPAmoco的兩步法則將鏈增長和置換反應分兩步進行，產品分布通過循環(huán)乙烯控制，操作相對復雜，產品C6～C10的直鏈α-烯烴質量分數(shù)高于96%。SHOP工藝：Shell的SHOP法是迄今為止最先進的LAO生產技術，保護齊聚、烯烴異構化和烯烴歧化3個基本反應。該工藝路線最長，但操作條件相對溫和，產品的分布可靈活選擇，產品純度高，線性率可達99%，其中α-烯烴質量分數(shù)高于98%，產品碳數(shù)范圍較寬，可滿足不同的市場需求。Idemitsu工藝：日本出光石化公司的Idemitsu工藝采用鋯絡合物催化劑，先均相反應生成C4～C20的線性α-烯烴，然后經分離獲得不同碳數(shù)組分的產品，特點是催化劑活性高、反應條件較溫和、產品雜質少、C10以下α-烯烴質量分數(shù)可以達到85.9%。CPChemical的工藝最為簡單，但靈活性低，BPAmoco工藝靈活性高，且易于進行1-辛烯的生產，但過程復雜。SHOP工藝最為復雜，但靈活性高，且產品范圍寬，經濟性強，且所用催化劑更為安全。乙烯選擇性齊聚包括乙烯二聚制1-丁烯，乙烯三聚制1-己烯和乙烯四聚制1-辛烯。選擇性齊聚工藝為生產特定碳數(shù)的LAO提供可能。乙烯三聚：CPChemical公司采用獨特的鉻基催化劑用作聚乙烯單體的1-己烯的生產，己烯的選擇性可達90%～95%，己烯中1-己烯約占99%。另外，此工藝還可生產9%～15%的C10α-烯烴。這種新工藝的特點是碳數(shù)分布相對較窄，生產靈活性增大，操作條件有所緩和，但仍存在單程轉化率較低及催化劑需分離回收等問題。此外，出光公司、BPAmoco公司等也分別開發(fā)出各自的選擇性三聚工藝。乙烯四聚：利用成熟的選擇性三聚工藝和設備加以特定的催化劑體系（PNP結構等）實現(xiàn)，但目前仍存在高溫穩(wěn)定性差且選擇性低，有效的助催化劑甲基鋁氧烷價格昂貴，副產物可能引起反應釜壁以及管道堵塞等問題。目前背廣泛接受的基于PNP配體結構的鉻基催化劑體系選擇性催化乙烯四聚反應機理是金屬環(huán)化催化反應和雙金屬催化反應機理。費托合成法：高溫費托合成法對烯烴選擇性較高費托合成法由南非Sasol公司開發(fā)的，是從煤制油中利用費托技術生產富含α-烯烴的中間產品后，利用選擇加氫、水洗、醚化、甲醇回收、超精餾萃取蒸餾、干燥和精煉等步驟分離出優(yōu)質的α-烯烴，主要產品包括1-己烯、1-丁烯等。費托合成法分為低溫法（190-230℃）、中溫法（260-280℃）和高溫法（310-350℃）三種工藝路線。低溫法產品以汽油、柴油、蠟等烴類為主。高溫法產品除油品外還副產大量含氧有機物和烯烴，α-烯烴等高附加值產品含量高，高溫費托合成法在產品多元化與高值化上相比低溫法具有明顯優(yōu)勢。蠟裂解法：最早實現(xiàn)LAO工業(yè)化生產的工藝蠟裂解法是由Chevron公司于1965年開始實現(xiàn)工業(yè)化生產。該工藝以餾程為350℃～480℃的精蠟為原料，最終能夠生成目的產物是C12、C14、C16等高碳數(shù)α-烯烴，該路線工藝成熟，成本較低。α-烯烴收率主要與反應條件和原料蠟的品質有關。因混合烯烴成分較為復雜，常常含有較多的內烯烴、雙烯烴、芳烴和環(huán)烯烴等雜質，這使得用其聚合得到的PAO，粘度指數(shù)低，氧化穩(wěn)定性差。目前國外因原料辣資源稀缺多數(shù)轉向乙烯齊聚法的工藝路線。我國曾在20世紀70年代建成石蠟裂解裝置用于合成潤滑油與烷基苯生產，但高質量的下游產品仍然值得探究。混合C4分離法：分離1-丁烯傳統(tǒng)工藝混合C4來自熱裂解裝置及流化催化裂化裝置，工業(yè)上采用熱裂解餾分作原料生產高純1-丁烯。工藝首先用萃取法脫除丁二烯得到抽余液，用化學法脫除異丁烯，最后用精密精餾或催化萃取法制得高純1-丁烯；也可用物理方法直接從含異丁烯的混合餾分中吸附分離出純1-丁烯。用催化裂化C4餾分作原料，先經甲基叔丁基醚裝置脫除丁二烯，然后脫硫、脫水、加氫脫除二烯烴和炔后，再經二聚脫除殘余的異丁烯，最后精餾得到高純1-丁烯。植物油法：C12~C18高碳LAO的生產工藝該方法由植物油加氫制得脂肪醇，經脫水生成α-烯烴，反應具有高轉化率和易分離的特點。其生產最終產品的碳數(shù)取決于原料植物油的碳數(shù)，一般為C12-C18。3.供給端：全球產能約800萬噸，高碳LAO集中度高3.1.北美產能占比超過40%，高碳LAO被少數(shù)企業(yè)掌握2022年全球LAO總產能超過800萬噸（不考慮C4分離1-丁烯約在650萬噸）。其中北美約357萬噸，占比45%，其次為中東和中國均為112萬噸，占比為14%。中國產能集中在低碳領域的C4分離1-丁烯。美國由于其低成本乙烯和技術壁壘，其LAO產能超過300萬噸，成為全球主要高碳的LAO出口地區(qū)。西歐LAO總產能共70萬噸，在全球貢獻了9%的產能，其中30萬噸來自C4分離制1-丁烯。印度及東南亞由于技術問題，目前高碳LAO相對缺乏，主要α-烯烴產能都為C4分離1-丁烯，分別占據(jù)全球產能的4%、3%。中東LAO合計產能100萬噸，其中約50%為1-丁烯。高碳LAO市場高度集中于海外龍頭：根據(jù)IMARC集團的數(shù)據(jù)，C6以上高碳LAO在全球市場被CPChem、Shell、Sasol、INEOS、卡塔爾石油等企業(yè)占據(jù)，CR5達到78%。在占據(jù)全球產能44%的北美地區(qū)，LAO裝置主要集中于墨西哥灣地區(qū)，北美CPChem、Shell、INEOS三家企業(yè)產能合計達313萬噸，占北美總產能的88%。此外INEOS在西歐，中東，Sasol在南非分別具備82萬噸，56萬噸的產能?？ㄋ柺妥鳛榕cCPChemical合資公司，擁有比較齊全的LAO生產，此外SABIC擁有部分產能。中國高碳LAO尚未完全突破，產能以C4分離1-丁烯為主：目前我國LAO產能以C4分離1-丁烯為主，高碳LAO油氣是1-辛烯生產能能力被海外少數(shù)企業(yè)掌握。根據(jù)《中國α烯烴行業(yè)現(xiàn)狀分析與發(fā)展前景展望報告》數(shù)據(jù)顯示，2021年中國LAO總體產能87.5萬噸，但基本都為C4分離1-丁烯。從高碳LAO來看，國內現(xiàn)有1-己烯，1-辛烯名義產能12.5萬噸，主要集中于中石油，中石化。3.2.全球LAO仍在擴容，主要增量來自中國海外龍頭積極擴產LAO滿足新增需求，中國貢獻主要增量：下游新興應用領域的爆發(fā)帶動LAO需求爆發(fā)，未來五年全球LAO仍有大體量擴容。其中北美地區(qū)產能增長主要是2023年C4以上LAO的增長，產能投放集中于CPChemical，Ineos，Sasol等海外龍頭，ExxonMobile的全系列LAO即將投產。除此之外，中國未來擬新增產能也成為主要新產能貢獻。目前國內1-丁烯分離為主，未來高碳LAO大幅高增：目前國內LAO總產能約112萬噸，不考慮低端的1-丁烯分離名義產能約在12.5萬噸，實際C6以上技術仍未完全突破，絕大部分高碳LAO依然依賴于進口。隨著技術的進步，未來幾年國內LAO將出現(xiàn)較大幅度增長，C6以上產能有望實現(xiàn)突破，而C4將出現(xiàn)過剩局面。4.需求端：下游升級推動LAO市場增長，亞洲是主要增量4.1.2021全球需求650萬噸，中國增長需求潛力大根據(jù)立木信息咨詢發(fā)布的《中國a-烯烴市場調研與投資預測報告（2022版）》，2021年全球LAO的需求量650萬噸，同比+3.8%。預計到2024年，世界LAO消費量將以年均約4.4%以上需求增速，到2024年LAO需求量近740萬噸。根據(jù)QYResearch的監(jiān)測數(shù)據(jù)，2022年全球的LAO市場規(guī)模為92.17億美元，預計于2029年將達到116.41億美元，CAGR為3.21%。北美為主要消費區(qū)域，中國潛力巨大。2022年北美占有全球38%的市場份額，是目前最大的消費市場。北美眾多制造公司具有全球領先技術優(yōu)勢，石油石化和天然氣基礎設施也在不斷升級，推動該地區(qū)市場需求增長率持續(xù)提，此外西歐與中國分別占有全球市場份額的15%與14%，是全球第二大和第三大消費市場。中國LAO需求量在90萬噸，高碳LAO依賴進口。2021中國LAO的需求量在90萬噸左右，其中消費市場來自LLDPE，其次是HDPE，合計占比90%。中國LAO市場空間預計在2029年達到15%市占率，約為17億美元。2022年中國LAO進口量17萬噸，其中1-丁烯5萬噸，其他LAO約12萬噸，主要是高碳α-烯烴，中國C8以上的LAO完全依賴進口，主要來自卡塔爾和美國。4.2.C4-C8為主要消費結構，PE共聚單體占比高C4-C8是LAO的主要消費結構：LAO結合PE共聚單體可以提升更好的拉伸、彎曲、扭轉、壓縮和沖擊強度等物理性能，其中1-己烯在共聚單體取得廣泛應用。此外LAO的下游POE具有優(yōu)異的耐候性，耐化學性，良好的透明度等。共聚單體（LLDPE、HDPE和POE）主要對應C4-C8的LAO，需求超過400萬噸，占比超過65%。C8-C14下游對應聚α-烯烴（PAO）以及烷基苯等，是LAO的第二大消費市場，消費占比超過11%，消費量近70萬噸，主要包括1-癸烯、1-辛烯、1-十二碳烯聚合產物。此外，C6-C10和C12-C20分別用于生產洗滌劑和增塑劑醇，為LAO的第三大消費市場，需求量超過40萬噸。不同地區(qū)需求差異較大，北美和西歐需求豐富，中國需求依賴PE共聚單體。北美和西歐PE和PAO為需求驅動。中國因為高碳LAO供給的驗證不足，LLDPE和HDPE占比超90%，且基本以1-丁烯為主。4.3.POE/POP、PAO新應用等會驅動高碳LAO需求POE、表活、PAO需求增速快于PE共聚單體。LAO結合聚乙烯（PE）共聚單體改其性能外，還可以作為聚α-烯烴（PAO）和洗滌劑、增塑劑醇的原料，這些烯烴的其他用途包括合成酸的制造，以及在紙漿、鉆井等中的應用。根據(jù)IHSMarkit對2019~2030年LAO不同下游產品的研究，預計PE聚合物需求年均增速為3.5%，表面活性劑(包括各類醇、AOS、LAB/LABS、烷基胺類)的需求年均增速為4%，其他如POP/POE、油田化學品、石油蠟等的需求年均增速為4.2%。POE：光伏、汽車等應用驅動高需求POE是乙烯/1-辛烯、乙烯/1-己烯、乙烯/1-丁烯的無規(guī)共聚物，特殊的兩相結構使其兼具良好熱塑性和橡膠般的高彈性POE分子結構飽和使其具備良好的耐候性，非極性分子的特點使其不易與水分子結合形成氫鍵，從而具備優(yōu)異的水汽阻隔能力。POE被廣泛應用在光伏、汽車、聚合物改性、發(fā)泡鞋材等諸多領域。POE相較于EVA，POE材料PID（電位誘導衰減）更高，電阻率更高，水汽阻隔率性能更優(yōu)，耐低溫耐黃變性能更好。但POE加工難度高于EVA，且價格通常較EVA高20%，從需求量來講仍舊是EVA的補充。N型組件對封裝膠膜的阻水性能、抗PID性能等要求更高，更適合用POE膠膜進行封裝；雙面組件占比提升也對POE膠膜及粒子的需求有拉動作用。此外根據(jù)CPIA，POE在汽車領域主要用于對車用塑料進行增韌改，POE是車用塑料良好的改性劑，在汽車領域需求到2025年也將近100萬噸。2025年全球整體需求增速達167萬噸。POE生產高壁壘，技術被海外巨頭壟斷。全球POE/POP總產能超過100萬噸/年，技術被海外巨頭壟斷，行業(yè)全球CR4高達96.0%。POE生產面臨茂金屬催化劑專利壁壘、C6+以上高碳LAO的不足，以及高溫溶液聚合工藝。目前技術主要被陶氏化學Dow、三井、LG、SK和ExxonMobil等壟斷。國內POE建設緊鑼密鼓，萬華化學、衛(wèi)星化學、東方盛虹、茂名石化等積極布局，2023年起國內POE進入建設高峰期。聚α-烯烴（PAO）：多元化合成基礎油貢獻增長動能PAO是目前使用最廣，性能最完善且價格適中的合成型基礎油。潤滑油作為石油化工終端產品之一，是石化行業(yè)中極具技術含量和品牌效應的產品。潤滑油成品由基礎油和添加劑調和而成，基礎油占比超過80%以上。潤滑油基礎油分為礦物型基礎油和合成型基礎油。合成型潤滑油可按用戶需求進行分子組成進行結構及性能和功能的設計，滿足不同工況的應用需求。合成型基礎油通常具有更好的低溫流動性、黏溫特性、抗氧化性和抗酸性，以及較低的油品揮發(fā)損失。PAO基礎油制取是高端潤滑油產品的關鍵核心技術之一，PAO是目前應用最廣的合成基礎油。PAO基礎油一直被海外幾大石油公司所掌控。PAO基礎油所需要的原料主要是C8~C12的線性α烯烴（LAO）。PAO最早在20世紀70年代由ExxonMobile公司用作“Mobil1號”發(fā)動機油的基礎油而引起業(yè)界關注的。根據(jù)Kline咨詢公司預計，PAO全球產能約100萬噸/年，但實際產量較小，預計在60萬噸左右。其中低黏度PAO約45.7萬噸/年，高黏度PAO約14.8萬噸/年。另據(jù)美國加州市場調查公司GrandViewResearch最新發(fā)布的研究報告預測，至2025年，PAO的使用量將以每年3.5%的速率遞增，全球PAO市場需求量將達到81.52萬噸。風電，汽車等高速發(fā)展，國內高碳LAO產能建設推動PAO加速落地。隨著風電行業(yè)在國內的快速發(fā)展，滿足風電要求的部分高黏度PAO的需求也將增加。此外汽車保有量的增加加速以PAO為基礎油的高檔內燃機油的需求仍將增長。當前國內95%的PAO基礎油需求依賴進口，2018年PAO基礎油需求3~4萬噸，，隨著國內LAO產能的陸續(xù)落地，PAO的技術研發(fā)有望提速。4.4.需求預測：2025年國內需求122萬噸LAO和