報告發布方:中金企信國際咨詢《2025-2031年分子篩行業市場調研及戰略規劃投資預測報告-中金企信發布》
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1、分子篩行業概述:分子篩是一類無機非金屬多孔晶體材料,具有大的比表面積、規整的孔道結構以及可調控的功能基元,能有效分離和選擇性活化直徑尺寸不同的分子、極性不同的分子、沸點不同的分子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。按工業上的用途可以劃分為催化劑分子篩、吸附分離(多組分氣體分離與凈化)分子篩以及離子交換分子篩,廣泛應用于石油化工、煤化工、精細化工、冶金、建材、環境保護(包括核廢水、核廢氣處理)、土壤修復與治理等領域。
2、主要技術門檻及壁壘:分子篩的生產過程中所需合成技術水平要求較高,產品研發至實際量產的周期較長,在產品工藝技術、生產管理、質量控制、后期污廢處理等環節存在較高的技術壁壘。企業生產技術工藝的先進性決定了產品收成率、質量的穩定性、單位產品的原料消耗、能耗,同時也直接決定著企業的競爭力與盈利能力。
(1)生產技術及產品質量控制:分子篩系列新材料產品的生產需要將計量好的硅源、鋁源、堿源、模板導向劑、水等原料加入到成膠罐中打漿均勻后,轉入晶化釜中加熱到工藝規定溫度進行反應,反應后轉入中間罐,再通過帶機進行過濾洗滌,將分子篩和交換液進行交換后,再通過帶機進行過濾洗滌,洗滌后進行干燥、焙燒,包裝得到成品,或者先進行活化,然后進行干燥、焙燒,包裝得到成品。每道工序的關鍵控制參數、關鍵設備的選型都影響著最終產品收率及產品質量,因此對工藝技術要求較高,需要充分了解反應機理才能有效的控制。
(2)安全控制技術:分子篩系列新材料產品生產使用的部分原材料是危險化學品,危險化學品使用對設備、廠房防火防爆等要求較高,危險化學品如何做好安全使用,要有一套健全規范的安全管理制度及體系,生產技術人員需掌握比較豐富的物理、化學、消防等綜合專業知識,更要有有效可靠的安全生產工藝及控制技術。
(3)環保處理技術:分子篩系列新材料產品生產過程中會產生廢水、廢氣及固廢,化工生產由于每個行業的生產原料不同,產生的污染物也不同,需要對生產中的污染物用專業的處理技術進行有效治理,從而達到安全排放要求。
綜上所述,從事分子篩系列新材料產品的研發、生產,不僅需要大量的資金投入,全面的專業技術知識和豐富的化工產品生產經驗也不可或缺。對新進入者而言,存在較高的技術門檻及壁壘。
3、行業發展趨勢:
(1)技術發展趨勢:在分子篩合成方面,新結構分子篩的合成原理目前仍然難以攻克,找到合成過程中的影響因素與合成分子篩結構之間的聯系較為困難。為了合成出具有更大孔徑的新結構分子篩,采用大尺寸的雙季銨堿作為模板劑仍然是主要突破口,發展潛力較大。另外,目前大多數沸石分子篩是在使用有機模板存在的條件下合成的,在生產過程中會有廢水排放等問題,且有機模板劑價格昂貴,導致沸石晶體催化材料的合成成本增加,在通過焙燒除去有機模板劑,最終得到具有開放孔道的沸石晶體時,還增加了氮氧化物和CO2等廢氣的排放。上述問題亟待通過技術革新徹底有效解決,使分子篩合成工藝向綠色環保方向不斷發展。
在分子篩材料方面的研究已經成為多學科包括化學、材料學、物理學、生物學等高度交叉的熱點方向和領域,且分子篩的研究領域不再局限于石油化工的催化裂化、酸堿催化和小分子的分離,現出了向能源、材料、信息、環境等高新技術領域滲透和發展的趨勢。分子篩材料的應用已由吸附、分離、催化、離子交換等傳統領域向生物醫藥、環境保護和治理、能量存儲等高新技術領域拓展,成為值得人們期待的先進材料。
(2)分子篩行業發展趨勢及國家節能環保、清潔能源戰略等政策變化可能引發的行業格局變動情況
①石油化工催化分子篩行業:石油化工催化分子篩大類下產品的需求與煉油催化劑行業的發展緊密相連。目前巴斯夫、美國格瑞斯公司已經開始研發多產丁烯助劑用于流化催化裂化催化劑。
根據《國務院關于加快發展節能環保產業的意見》,煉油行業需加快工藝技術改造,提高油品標準。自2019年1月1日起,全國全面供應符合國六標準的車用汽柴油,停止銷售低于國六標準的汽柴油,預計未來能提升油品質量的加氫催化劑需求量將持續增長。
石油化工為我國經濟的支柱產業之一,隨著我國宏觀業變革中,面對能源供給結構調整、資源環境約束加劇、產業要素成過產業升級轉型和產品創新不斷推動產業布局向產業鏈高端發展。隨著分子篩在石油化領域的應用正在不斷擴大,為我國經濟的在石化行業中,分子篩的應用已廣泛涉及到石油裂解、乙烯、丙烯干附和加氫裂解提純等多個重要環節。分子篩產品的高效吸附和分離性程中發揮著關鍵作用,有效提高了生產效率和產品質量。
分子篩作為吸附劑、催化劑在石油化工、煤化工行業有著不可替量發展的重要保證。根據中國石油和化學工業聯合會公布的《2020年行報告》,截至2020年底,石油化工行業規模以上企業26,039家,石油化工行業供需結構性矛盾將促使煉油向化工轉型。
②環保催化分子篩行業:分子篩具有良好的吸附性能、離子交換性能以及催化性能,在空氣凈化、煙氣脫硫、脫硝等領域具有良好的效果。隨著國家節能環保政策的大力推行,鋼鐵冶金行業、煤炭化工行業、火電核電行業等高耗能行業面臨前所未有的節能減排壓力,紛紛加大節能減排設備的投入,為分子篩企業帶來良好的發展機遇。STR助劑配合流化催化裂化主催化劑進行再生煙氣脫硫具有良好效果,未來預計將受益于節能環保政策保持持續增長。
為打贏藍天保衛戰,國務院要求重點區域、珠三角地區、成渝地區提前實施國六排放標準。提前實施國六標準創造了尾氣處理系統升級的巨大需求,預計未來用于柴油車尾氣治理的分子篩產品需求將出現爆發性增長。
環保分子篩和催化新材料在環境治理揮發性有機物(VOCs)的污染防治前景廣闊,VOCs是指烴類化合物、苯系物等揮發性有機污染物,具有較強致癌性、致病性。VOCs種類很多,不但會生成臭氧,也對PM2.5環境治理有著潛在的影響,而且對室內空氣質量及人體健康造成嚴重影響,具有范圍廣、難以集中收集處理等特點。近年來,隨著《關于加快解決當前揮發性有機物治理突出問題的通知》、《重點行業揮發性有機物綜合治理方案》的出臺實施,VOCs的污染防治已經成為我國大氣污染防治的重點工作。VOCs主要來源于工業生產過程中,包括粘結劑行業的甲醛廢氣、二甲苯等苯系物,印刷行業含丙酮、丁酮、乙酸乙酯以及丙烯酸中的有機廢氣、添加劑生產中有機廢氣等,工業生產中的有機廢氣處理工作,達到國家環保要求標準,才允許排放到大氣中。目前活性炭纖維作為VOCs吸附劑,其存在易燃燒、危廢量大、相對濕度高、時疏水性差、脫除深度差等缺點。隨著環保政策的日益嚴格,新型環保分子篩和環保催化新材料產品實現進口替代是必然趨勢。
據測算,自2000年起,山東省VOCs污染物排放總量呈持續增長勢態,年均增長率高達19%,未出現明顯下降趨勢。山東省工信廳、科技廳、環境廳于2022年1月聯合印發《環保裝備制造業高質量發展行動計劃(2022-2025年)》,行動計劃要求圍繞環境治理需求,提高環保技術裝備產品供給能力,推進全省環保裝備制造業高質量發展。
盡管擁有廣闊的市場需求及政府的政策支持,山東省的VOCs減排仍面臨巨大挑戰:石化、涂裝、醫藥、玻璃鋼等行業在省內存量巨大,其排放的大量非常規VOCs(高濕工況、含氯、含氮、反應性、高沸點VOCs)減排難度大,尚未形成穩定高效的核心凈化材料、集成技術與低能耗裝備工藝路線,大幅限制了VOCs排放總量的進一步下降,因此山東省的環境治理需求和提高環保技術裝備產品供給能力,推進全省環保裝備制造業高質量發展的行業政策給國內企業了較大行業發展空間。
③煤化工催化分子篩行業:隨著國家節能環保、清潔能源戰略的實施和推進,煤炭在我國能源占比預計將持續走低。《煤炭工業發展“十三五”規劃》指出,將推進煤炭深加工產業示范,作為煤炭清潔高效利用四項重點措施之一。包括改造提升傳統煤化工產業;在水資源有保障、生態環境可承受的地區,開展煤制油、煤制天然氣、低階煤分質利用、煤制化學品、煤炭和石油綜合利用等五類模式以及通用技術裝備的升級示范。
④吸附劑分子篩行業:吸附劑分子篩產品近年高景氣度持續,尤其是制氧、制氫方面的吸附劑產品工業化應用前景廣闊。根據報告研究,2021年中國制氧領域分子篩市場規模約為31.00億元,較上年同比增長15.03%。預計到2026年,我國制氧領域分子篩市場規模將達到50億元左右。在工業制氧領域,隨著我國工業的持續快速發展,工業用氧市場將不斷拓展,也給分子篩吸附劑帶來更大的增長空間,分子篩吸附劑是核心材料,可以直接吸附空氣中的氮氣、二氧化碳等雜質氣體,吸附分離性能直接決定著氧氣純度。在醫療用氧領域,主要面向醫療衛生機構集中供氧和家用制氧兩個市場。近
年來我國醫療衛生機構數量逐年上升,醫療衛生機構數量的持續增長將帶來更多的用氧需求,相應制氧分子篩的需求也將呈增長趨勢。此外家用制氧設備也需求旺盛,隨著人民生活水平的提高,人們對自身的健康更加關注,其中氧療和氧保健作為增強體質、預防疾病的一種新技術正逐漸被接受和推廣,家用制氧機市場需求持續增長,在全球呼吸系統患病率攀升及人口老齡化等因素影響下,2021年-2027年將以12.10%年復合增長率增長,并在2027年達到57億美元,家用制氧設備在全球需求旺盛,醫用制氧設備、家用制氧機需求的增長,也為制氧分子篩創造巨大的發展空間。
根據行業統計2021年國內氫氣產能約為4000萬噸/年,產量約為3300萬噸/年。2060年我國氫氣年需求量將增加至1.3億噸左右。按相關計算,近3000萬噸氫氣需求制氫分子篩為4.5-7.5萬噸。預計2060年,我國需求制氫分子篩19.5-32.5萬噸。
隨著國家“雙碳”戰略的實施,我國氫能產業發展駛入“快車道”,氫能源作為新能源中的一種能源,順應氫能發展及減碳時代主題,工業尾氣回收制氫分子篩需求快速提升。
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