新材料行业市场分析

新材料行业市场分析1.投资分析LAO作为烯烃关键材料可用于提高烯烃共聚物性能，也是生产POE/POP，PAO，洗涤剂醇，油田化学品等关键原料。国内LAO供给集中于C4以下中低端产能，高碳LAO供给长期存在缺口。随着下游聚乙烯树脂性能要求提升，光伏，风电对POE、PAO需求的拉动，国内厂商在乙烯齐聚工艺突破，国产化高碳LAO产能有望自2024起陆续落地。国内高端烯烃聚合物市场为蓝海市场，产品附加值高，空间广阔。产业链相关公司有望受益。2.LAO：线性α-烯烃，下游应用广泛2.1.定义：高碳直链烯烃，同频发展聚乙烯LAO（α-烯烃，α-olefins）指C4及以上高碳直链端烯烃，是最近30年来发展最迅速的一种重要化工原料。LAO的分子式是R-CH=CH2，其中R为烷基。若R为直链烷基，即分子链内部仅有一个双键并且位于分子链端部的烯烃称之为线性α-烯烃（linearalphaolefin，LAO）。目前商业化的LAO主要为C4到C6，包括1-丁烯，1-己烯和1-辛烯。LAO因其碳链长度不同而具有多种下游应用，目前主要用作合成线性低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯（HDPE），LAO作为共聚体结合LLDPE比例在8%-10%，结合HDPE比例在1%-2%，LAO的衍生物POE中含量在20%-30%。此外lAO还可用作生产合成洗涤剂醇类、高级润滑油、聚α-烯烃(PAO)等精细专用化学品等，作为有机原料领域发展迅速。LAO在1950年后得到迅速发展：20世纪初科学家就发现聚烯烃材料。经过近半个世纪的发展，1953年，德国人K.Ziegler以四氯化钛-三乙基铝[TiCl4-Al(C2H5)3]作引发剂获得了高密度聚乙烯(0.94～0.96g/cm3)。1954年意大利人G.Natta进一步以TiCl3-Al(C2H5)3作引发剂，得到等规聚丙烯（熔点175℃)，随后广泛应用于食品包装、家用物品、汽车、光纤等领域。1963年，Ziegler和Natta由于在烯烃聚合领域的贡献而获得诺奖，配位聚合开始蓬勃发展。随后催化剂的发展，甲基铝氧烷（MAO）提搞了乙烯聚合活性以及负载策略，、限定几何构型（CGC）催化剂则使α-烯烃获得更强的共聚能力的限定几何构型，大幅度推动聚合机理的研究。2.2.工艺集中于少数企业，乙烯齐聚为主流乙烯齐聚法占据全球LAO产能95%以上。LAO商业化生产工艺包括乙烯齐聚法、费拖合成法、蜡裂解法、混合C4分离法、植物油法。不同工艺在原料选择，分离方式，产物纯度，催化剂选择上具有较大差异。乙烯齐聚法原料来源广发，分离费用低，且直链产物多，便于控制产物分布，目前全球95%以上的LAO采用乙烯齐聚法，其次为费托合成法。LAO成熟的生产工艺集中于欧美化工巨头。LAO的生产过程中异构体多，组分复杂，分离难度高，以商业化最为成熟的乙烯齐聚法为例，代表性企业主要包括CPChem、UOP、BP、Shell以及日本出光等。乙烯齐聚法生产占LAO总产能95%乙烯齐聚法是以精制乙烯为原料，在聚合催化剂的作用下进行有规立构共聚，生成目的产物是C4～C30+的偶数碳LAO。该方法具有分离费用低、产品纯度高、碳数分布窄等优点，目前已成为工业界生产线性α-烯烃的最主要工艺，利用该工艺生产的LAO占整个LAO生产总量的95%以上。乙烯齐聚工艺又可分为非选择性齐聚和选择性齐聚。其中非选择性齐聚是生产1-辛烯的传统工艺，该方法可分为金属络合物催化法、烷基铝催化法和SHOP法。拥有乙烯四聚工艺的公司包括美国ChevronPhillip公司、英国BPAmoco公司，荷兰Shell公司、日本出光Idemitsu公司等。Ziegler一步法：ChevronPhillip公司的Ziegler一步法是在三乙基铝的催化作用下，在反应器内同时进行链增长和链置换2个反应，一步完成齐聚，其产品中C4～C8的直链α-烯烃质量分数高于96%。Ziegler二步法：BPAmoco的两步法则将链增长和置换反应分两步进行，产品分布通过循环乙烯控制，操作相对复杂，产品C6～C10的直链α-烯烃质量分数高于96%。SHOP工艺：Shell的SHOP法是迄今为止最先进的LAO生产技术，保护齐聚、烯烃异构化和烯烃歧化3个基本反应。该工艺路线最长，但操作条件相对温和，产品的分布可灵活选择，产品纯度高，线性率可达99%，其中α-烯烃质量分数高于98%，产品碳数范围较宽，可满足不同的市场需求。Idemitsu工艺：日本出光石化公司的Idemitsu工艺采用锆络合物催化剂，先均相反应生成C4～C20的线性α-烯烃，然后经分离获得不同碳数组分的产品，特点是催化剂活性高、反应条件较温和、产品杂质少、C10以下α-烯烃质量分数可以达到85.9%。CPChemical的工艺最为简单，但灵活性低，BPAmoco工艺灵活性高，且易于进行1-辛烯的生产，但过程复杂。SHOP工艺最为复杂，但灵活性高，且产品范围宽，经济性强，且所用催化剂更为安全。乙烯选择性齐聚包括乙烯二聚制1-丁烯，乙烯三聚制1-己烯和乙烯四聚制1-辛烯。选择性齐聚工艺为生产特定碳数的LAO提供可能。乙烯三聚：CPChemical公司采用独特的铬基催化剂用作聚乙烯单体的1-己烯的生产，己烯的选择性可达90%～95%，己烯中1-己烯约占99%。另外，此工艺还可生产9%～15%的C10α-烯烃。这种新工艺的特点是碳数分布相对较窄，生产灵活性增大，操作条件有所缓和，但仍存在单程转化率较低及催化剂需分离回收等问题。此外，出光公司、BPAmoco公司等也分别开发出各自的选择性三聚工艺。乙烯四聚：利用成熟的选择性三聚工艺和设备加以特定的催化剂体系（PNP结构等）实现，但目前仍存在高温稳定性差且选择性低，有效的助催化剂甲基铝氧烷价格昂贵，副产物可能引起反应釜壁以及管道堵塞等问题。目前背广泛接受的基于PNP配体结构的铬基催化剂体系选择性催化乙烯四聚反应机理是金属环化催化反应和双金属催化反应机理。费托合成法：高温费托合成法对烯烃选择性较高费托合成法由南非Sasol公司开发的，是从煤制油中利用费托技术生产富含α-烯烃的中间产品后，利用选择加氢、水洗、醚化、甲醇回收、超精馏萃取蒸馏、干燥和精炼等步骤分离出优质的α-烯烃，主要产品包括1-己烯、1-丁烯等。费托合成法分为低温法（190-230℃）、中温法（260-280℃）和高温法（310-350℃）三种工艺路线。低温法产品以汽油、柴油、蜡等烃类为主。高温法产品除油品外还副产大量含氧有机物和烯烃，α-烯烃等高附加值产品含量高，高温费托合成法在产品多元化与高值化上相比低温法具有明显优势。蜡裂解法：最早实现LAO工业化生产的工艺蜡裂解法是由Chevron公司于1965年开始实现工业化生产。该工艺以馏程为350℃～480℃的精蜡为原料，最终能够生成目的产物是C12、C14、C16等高碳数α-烯烃，该路线工艺成熟，成本较低。α-烯烃收率主要与反应条件和原料蜡的品质有关。因混合烯烃成分较为复杂，常常含有较多的内烯烃、双烯烃、芳烃和环烯烃等杂质，这使得用其聚合得到的PAO，粘度指数低，氧化稳定性差。目前国外因原料辣资源稀缺多数转向乙烯齐聚法的工艺路线。我国曾在20世纪70年代建成石蜡裂解装置用于合成润滑油与烷基苯生产，但高质量的下游产品仍然值得探究。混合C4分离法：分离1-丁烯传统工艺混合C4来自热裂解装置及流化催化裂化装置，工业上采用热裂解馏分作原料生产高纯1-丁烯。工艺首先用萃取法脱除丁二烯得到抽余液，用化学法脱除异丁烯，最后用精密精馏或催化萃取法制得高纯1-丁烯；也可用物理方法直接从含异丁烯的混合馏分中吸附分离出纯1-丁烯。用催化裂化C4馏分作原料，先经甲基叔丁基醚装置脱除丁二烯，然后脱硫、脱水、加氢脱除二烯烃和炔后，再经二聚脱除残余的异丁烯，最后精馏得到高纯1-丁烯。植物油法：C12~C18高碳LAO的生产工艺该方法由植物油加氢制得脂肪醇，经脱水生成α-烯烃，反应具有高转化率和易分离的特点。其生产最终产品的碳数取决于原料植物油的碳数，一般为C12-C18。3.供给端：全球产能约800万吨，高碳LAO集中度高3.1.北美产能占比超过40%，高碳LAO被少数企业掌握2022年全球LAO总产能超过800万吨（不考虑C4分离1-丁烯约在650万吨）。其中北美约357万吨，占比45%，其次为中东和中国均为112万吨，占比为14%。中国产能集中在低碳领域的C4分离1-丁烯。美国由于其低成本乙烯和技术壁垒，其LAO产能超过300万吨，成为全球主要高碳的LAO出口地区。西欧LAO总产能共70万吨，在全球贡献了9%的产能，其中30万吨来自C4分离制1-丁烯。印度及东南亚由于技术问题，目前高碳LAO相对缺乏，主要α-烯烃产能都为C4分离1-丁烯，分别占据全球产能的4%、3%。中东LAO合计产能100万吨，其中约50%为1-丁烯。高碳LAO市场高度集中于海外龙头：根据IMARC集团的数据，C6以上高碳LAO在全球市场被CPChem、Shell、Sasol、INEOS、卡塔尔石油等企业占据，CR5达到78%。在占据全球产能44%的北美地区，LAO装置主要集中于墨西哥湾地区，北美CPChem、Shell、INEOS三家企业产能合计达313万吨，占北美总产能的88%。此外INEOS在西欧，中东，Sasol在南非分别具备82万吨，56万吨的产能。卡塔尔石油作为与CPChemical合资公司，拥有比较齐全的LAO生产，此外SABIC拥有部分产能。中国高碳LAO尚未完全突破，产能以C4分离1-丁烯为主：目前我国LAO产能以C4分离1-丁烯为主，高碳LAO油气是1-辛烯生产能能力被海外少数企业掌握。根据《中国α烯烃行业现状分析与发展前景展望报告》数据显示，2021年中国LAO总体产能87.5万吨，但基本都为C4分离1-丁烯。从高碳LAO来看，国内现有1-己烯，1-辛烯名义产能12.5万吨，主要集中于中石油，中石化。3.2.全球LAO仍在扩容，主要增量来自中国海外龙头积极扩产LAO满足新增需求，中国贡献主要增量：下游新兴应用领域的爆发带动LAO需求爆发，未来五年全球LAO仍有大体量扩容。其中北美地区产能增长主要是2023年C4以上LAO的增长，产能投放集中于CPChemical，Ineos，Sasol等海外龙头，ExxonMobile的全系列LAO即将投产。除此之外，中国未来拟新增产能也成为主要新产能贡献。目前国内1-丁烯分离为主，未来高碳LAO大幅高增：目前国内LAO总产能约112万吨，不考虑低端的1-丁烯分离名义产能约在12.5万吨，实际C6以上技术仍未完全突破，绝大部分高碳LAO依然依赖于进口。随着技术的进步，未来几年国内LAO将出现较大幅度增长，C6以上产能有望实现突破，而C4将出现过剩局面。4.需求端：下游升级推动LAO市场增长，亚洲是主要增量4.1.2021全球需求650万吨，中国增长需求潜力大根据立木信息咨询发布的《中国a-烯烃市场调研与投资预测报告（2022版）》，2021年全球LAO的需求量650万吨，同比+3.8%。预计到2024年，世界LAO消费量将以年均约4.4%以上需求增速，到2024年LAO需求量近740万吨。根据QYResearch的监测数据，2022年全球的LAO市场规模为92.17亿美元，预计于2029年将达到116.41亿美元，CAGR为3.21%。北美为主要消费区域，中国潜力巨大。2022年北美占有全球38%的市场份额，是目前最大的消费市场。北美众多制造公司具有全球领先技术优势，石油石化和天然气基础设施也在不断升级，推动该地区市场需求增长率持续提，此外西欧与中国分别占有全球市场份额的15%与14%，是全球第二大和第三大消费市场。中国LAO需求量在90万吨，高碳LAO依赖进口。2021中国LAO的需求量在90万吨左右，其中消费市场来自LLDPE，其次是HDPE，合计占比90%。中国LAO市场空间预计在2029年达到15%市占率，约为17亿美元。2022年中国LAO进口量17万吨，其中1-丁烯5万吨，其他LAO约12万吨，主要是高碳α-烯烃，中国C8以上的LAO完全依赖进口，主要来自卡塔尔和美国。4.2.C4-C8为主要消费结构，PE共聚单体占比高C4-C8是LAO的主要消费结构：LAO结合PE共聚单体可以提升更好的拉伸、弯曲、扭转、压缩和冲击强度等物理性能，其中1-己烯在共聚单体取得广泛应用。此外LAO的下游POE具有优异的耐候性，耐化学性，良好的透明度等。共聚单体（LLDPE、HDPE和POE）主要对应C4-C8的LAO，需求超过400万吨，占比超过65%。C8-C14下游对应聚α-烯烃（PAO）以及烷基苯等，是LAO的第二大消费市场，消费占比超过11%，消费量近70万吨，主要包括1-癸烯、1-辛烯、1-十二碳烯聚合产物。此外，C6-C10和C12-C20分别用于生产洗涤剂和增塑剂醇，为LAO的第三大消费市场，需求量超过40万吨。不同地区需求差异较大，北美和西欧需求丰富，中国需求依赖PE共聚单体。北美和西欧PE和PAO为需求驱动。中国因为高碳LAO供给的验证不足，LLDPE和HDPE占比超90%，且基本以1-丁烯为主。4.3.POE/POP、PAO新应用等会驱动高碳LAO需求POE、表活、PAO需求增速快于PE共聚单体。LAO结合聚乙烯（PE）共聚单体改其性能外，还可以作为聚α-烯烃（PAO）和洗涤剂、增塑剂醇的原料，这些烯烃的其他用途包括合成酸的制造，以及在纸浆、钻井等中的应用。根据IHSMarkit对2019~2030年LAO不同下游产品的研究，预计PE聚合物需求年均增速为3.5%，表面活性剂(包括各类醇、AOS、LAB/LABS、烷基胺类)的需求年均增速为4%，其他如POP/POE、油田化学品、石油蜡等的需求年均增速为4.2%。POE：光伏、汽车等应用驱动高需求POE是乙烯/1-辛烯、乙烯/1-己烯、乙烯/1-丁烯的无规共聚物，特殊的两相结构使其兼具良好热塑性和橡胶般的高弹性POE分子结构饱和使其具备良好的耐候性，非极性分子的特点使其不易与水分子结合形成氢键，从而具备优异的水汽阻隔能力。POE被广泛应用在光伏、汽车、聚合物改性、发泡鞋材等诸多领域。POE相较于EVA，POE材料PID（电位诱导衰减）更高，电阻率更高，水汽阻隔率性能更优，耐低温耐黄变性能更好。但POE加工难度高于EVA，且价格通常较EVA高20%，从需求量来讲仍旧是EVA的补充。N型组件对封装胶膜的阻水性能、抗PID性能等要求更高，更适合用POE胶膜进行封装；双面组件占比提升也对POE胶膜及粒子的需求有拉动作用。此外根据CPIA，POE在汽车领域主要用于对车用塑料进行增韧改，POE是车用塑料良好的改性剂，在汽车领域需求到2025年也将近100万吨。2025年全球整体需求增速达167万吨。POE生产高壁垒，技术被海外巨头垄断。全球POE/POP总产能超过100万吨/年，技术被海外巨头垄断，行业全球CR4高达96.0%。POE生产面临茂金属催化剂专利壁垒、C6+以上高碳LAO的不足，以及高温溶液聚合工艺。目前技术主要被陶氏化学Dow、三井、LG、SK和ExxonMobil等垄断。国内POE建设紧锣密鼓，万华化学、卫星化学、东方盛虹、茂名石化等积极布局，2023年起国内POE进入建设高峰期。聚α-烯烃（PAO）：多元化合成基础油贡献增长动能PAO是目前使用最广，性能最完善且价格适中的合成型基础油。润滑油作为石油化工终端产品之一，是石化行业中极具技术含量和品牌效应的产品。润滑油成品由基础油和添加剂调和而成，基础油占比超过80%以上。润滑油基础油分为矿物型基础油和合成型基础油。合成型润滑油可按用户需求进行分子组成进行结构及性能和功能的设计，满足不同工况的应用需求。合成型基础油通常具有更好的低温流动性、黏温特性、抗氧化性和抗酸性，以及较低的油品挥发损失。PAO基础油制取是高端润滑油产品的关键核心技术之一，PAO是目前应用最广的合成基础油。PAO基础油一直被海外几大石油公司所掌控。PAO基础油所需要的原料主要是C8~C12的线性α烯烃（LAO）。PAO最早在20世纪70年代由ExxonMobile公司用作“Mobil1号”发动机油的基础油而引起业界关注的。根据Kline咨询公司预计，PAO全球产能约100万吨/年，但实际产量较小，预计在60万吨左右。其中低黏度PAO约45.7万吨/年，高黏度PAO约14.8万吨/年。另据美国加州市场调查公司GrandViewResearch最新发布的研究报告预测，至2025年，PAO的使用量将以每年3.5%的速率递增，全球PAO市场需求量将达到81.52万吨。风电，汽车等高速发展，国内高碳LAO产能建设推动PAO加速落地。随着风电行业在国内的快速发展，满足风电要求的部分高黏度PAO的需求也将增加。此外汽车保有量的增加加速以PAO为基础油的高档内燃机油的需求仍将增长。当前国内95%的PAO基础油需求依赖进口，2018年PAO基础油需求3~4万吨，，随着国内LAO产能的陆续落地，PAO的技术研发有望提速。4.4.需求预测：2025年国内需求122万吨LAO和