2021年全球及中国1,3-丙二醇（PDO）行业现状及趋势分析

2021年全球及中国1,3-丙二醇（PDO）行业现状及趋势分析一、PDO产业链概览1,3-丙二醇是一种聚合物单体合成性能优异的高分子材料，产品附加值高。1,3-丙二醇（PDO）一种无色透明无味液体，可与水、醇及多种有机溶剂混溶，稍溶于苯和氯仿，具备醇和二醇的典型性能。作为一种重要的化工原料，1,3-丙二醇主要可用于增塑剂、洗涤剂、防腐剂、乳化剂的合成，也用于可食品、化妆品和制药等行业。但其最主要的用途是作为聚合物单体合成性能优异的高分子材料，替代乙二醇、丁二醇生产多醇聚酯，用于制造性能优异的新型聚酯纤维PTT，进而应用于服装、地毯、电子、汽车等市场。具体来看，2020年中国1,3-丙二醇（PDO）大约90%左右的PTT聚酯用来生产PTT纤维，少量1，3-丙二醇用于化妆品和医药等领域。其中PPT聚酯2021年下游需求结构为合成纤维和工程塑料，分别占比90%、10%。注：图中数据为2020年国内PDO下游应用占比，以及2021年国内PTT聚酯下游应用占比。二、PDO生产工艺1，3-丙二醇的生产技术主要有化学法和生物发酵法两种。化学法以德固赛的丙烯醛水合氢化法和壳牌公司的环氧乙烷羰基化法为代表。由于原料不可再生、生产过程污染严重、生产成本高等因素，这两家公司当前已经退出1，3-丙二醇市场。生物法因为具有反应条件温和、过程绿色无污染、生产成本低、产物易于分离、合成的PTT色泽较化学合成法更好等优点，现在已经成为生产1，3-丙二醇的主流工艺，以杜邦的发酵工艺为代表，杜邦在1，3-丙二醇行业依靠其成本优势、产品优势处于垄断地位。具体来看，以生物法制造1,3-丙二醇为例，自然界一些微生物将甘油转化为1,3-丙二醇的理论转化率为0.75mol/mol；杜邦公司开创了以葡萄糖为原料的生物合成途径，构建出的细胞工厂1,3-丙二醇产量达135g/L，并将转化率提高至0.83mol/mol；近日，国内清华大学应用化学研究所团队首次实现了以谷氨酸棒杆菌为底盘细胞通过系统的代谢网络模拟1,3-丙二醇合成过程，将原料转化率提高至0.99mol/mol。近年国内部分院校和企业在PDO的生物法技术突破和规模化量产方面逐渐取得积极进展。例如，清华大学相关团队开发出甘油法PDO的生物发酵法工艺，同时基于甘油价格波动较大等问题，进一步改进工艺并开发甘油+葡萄糖为原料，或直接以葡萄糖为原料的糖法等工艺，该团队与苏震生物（隶属于东方盛虹）、清大智兴等合作推广工业化应用取得积极进展。三、PDO行业现状分析从全球市场规模来看，根据GII的报告，全球1，3丙二醇的市场规模在2020年达到了4.02亿美元，并预计在2025年将达到6.91亿美元，CAGR为11.4%。增长的动力主要来源于PTT市场规模的增长。除此之外，1，3丙二醇在化妆品、个护、清洁产品领域的市场拓展也会在2020-2025年间保持较快的速度。从国内市场规模来看，据统计，2020年中国PDO需求量约4.3万吨，15-20年CAGR达26%，而受限于国内工业化技术和量产瓶颈，PDO仍主要依赖进口，20年进口依赖度约78%，进口产品主要来自杜邦，并由其在中国地区的PTT聚酯代工企业加工生产PTT聚酯。四、PDO行业竞争格局从行业产能分布情况来看，PDO的传统化学合成工艺为丙烯醛水合加氢或环氧乙烷羰基化法，分别由德固赛和壳牌开发并实现量产，但由于转化率低、反应条件苛刻和污染等问题，化学法工艺逐渐退出市场。目前主流的PDO工艺为生物发酵法，相对成熟的技术包括杜邦的糖法、清华大学的甘油/糖法和中科院天工所的糖法工艺等。华恒生物成立于2005年，主要产品为生物基产品，包括氨基酸系列产品（包括L-丙氨酸、DL-丙氨酸、β-丙氨酸、缬氨酸等）、维生素（D-泛酸钙）、医美原料（α-熊果苷）等，并广泛布局新产品，应用领域涉及日化、医药及保健品、食品添加剂、饲料等。根据公司22年9月份公告，拟向智合生物增资（获得25%股权并实际拥有100%表决权），推动1,3-丙二醇（PDO）及玫瑰精油等产业化。1，3-丙二醇市场需求的80%由下游PTT纤维拉动。1,3-丙二醇价格为PTT纤维主要弹性成本项目，因此1,3-丙二醇价格下降是推动下游PTT纤维放量的关键因素，华恒生物则是1，3-丙二醇价格下降推动者。根据相关数据，预计2025年华恒生物PDO业务销量预计达到5万吨，销售额达到7.5亿元，净利润约为1.5亿元。五、PDO行业未来发展趋势1、从生产工艺成本对比来看，原材料葡萄糖较甘油价格优势明显。根据相关数据，甘油路径PDO的甘油单耗约2.10g/g，葡萄糖路径PDO的糖单耗约2.08g/g，可以看出葡萄糖路径PDO成本显著低于甘油路径，且2021年以来由于甘油价格的大幅上涨，葡萄糖工艺的成本优势进一步突显。从原料来源可得性等角度，葡萄糖可来自植物淀粉等，来源更加广泛且成本占优，因此长期而言发酵糖法PDO工艺亦有望成为未来PDO工业化更具竞争力的路径。2、从下游驱动来看，PTT相较PET、PBT、PA6等纤维多方面性能占优，但受限于PDO供给等因素，PTT价格较PET、PBT和PA6不占优势，限制了其应用拓展，且原料短缺、成本高价及产品比价优势不足等亦导致国内PTT行业开工率低迷，16-19年国内PTT行业开工率均不足50%，PDO技术和量产能力突破成为PTT/PDO市场拓展的“卡脖子”环节。在发酵法自产PDO并生产PTT的条件（苏震生物和杜邦公司均为该种模式）下，自19年以来的原料价格水平下，葡萄糖路径的PTT合成成本基本能