氟化工新材料行业研究
发布时间:2023-07-05
来源:深企投研究
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氟化工行业是化工行业的一个子行业,其产品品种多、性能优异、应用领域广泛,已成为化工领域发展速度最快的行业之一。按照化合物的物质分类,氟化工主要可分为无机氟化工和有机氟化工。无机氟化工行业是化工行业的重要组成部分,其产品是机械、电子、锂电池、冶金等行业的重要原料和辅料。在无机氟化物中,作为铝电解工业生产原料(助剂)的氟化铝、冰晶石等氟化盐产品占总产量的绝大部分,其他产品较少。有机氟化工产品以其耐化学品、耐高低温、耐老化、低摩擦、绝缘等优异的性能,广泛应用于军工、化工、机械等领域,已成为化工行业中发展最快、最具高新技术和最有前景的行业之一。氟化工主要产品如下图所示:

图1  氟化工主要产品

资料来源:深企投整理。


氟化工产业链如下图所示。

 图2  氟化工产业链全景图

资料来源:西部证券《氟化工行业报告之一,锂电PVDF:小而美的市场、国内企业的机会-210727》。


氟化工产业链中,随产品加工深度增加,产品的附加值和利润率成几何级数增长,如下图所示:

图3  氟化工产品附加值比较

资料来源:国信证券《化工行业专题研究报告:氟化工行业分析框架-210708》。


目前四代氟制冷剂、含氟精细化学品、含氟聚合物等产品均处于起步及成长阶段,而二代氟制冷剂产品已处于逐步淘汰阶段。各类产品所处的生命周期如下图所示:

图4  氟化工产品生命周期 

资料来源:国信证券《化工行业专题研究报告:氟化工行业分析框架-210708》。


名词解释:霍尼韦尔制冷剂R1234yf,中文名称四氟丙烯,是一种新型制冷剂。FEP是氟化乙烯丙烯共聚物的简称。PVDF是聚偏氟乙烯,一种高度非反应性热塑性含氟聚合物,氟树脂的种类之一。PTFE是聚四氟乙烯,氟树脂的主要种类之一。R32是二氟甲烷,一种新型环保制冷剂。R134a是四氟乙烷,一种使用最广泛的中低温环保制冷剂。R22是二氟一氯甲烷,别名氟利昂-22,属于对高空臭氧层有破坏作用及温室效应的气体。F141b是一氟二氯乙烷,别名氟氯昂141b,氢氯氟烃类,主要用作发泡剂。R11是一氟三氯甲烷,早期广泛使用的高温制冷剂(氟氯昂制冷剂之一)。


02 产业规模


氟化工是我国具有特色资源的优势产业,氟化工的基础资源是萤石(主要成分是氟化钙),萤石是与稀土类似的世界级稀缺资源,而我国是世界萤石资源大国。改革开放以后我国氟化工产业迅速发展,当前产业水平在国际上具有较高的地位,已形成了无机氟化工、氟碳化学品(主要为制冷剂)、含氟聚合物及含氟精细化学品等氟化工产品体系和完整门类,各类氟化工产品的总产能超过500万吨,产量超过300万吨。据中国化工报统计,目前我国氟化工相关企业约1000家,近年来我国氟化工基础及通用产品产量占全球的55%以上,四大氟聚合物总产能约占到世界总产能的60%,现已成为世界最大的氟化工产品生产国及消费国,年产值超过600亿元,产业年增速在15%以上。


高端氟橡胶、含氟聚合物、氟精细化工行业成为未来化工产业发展的重点方向,相关行业及上下游产业享受国家多项鼓励政策。此外如含氟农药、医药、含氟电子化学品等产业,均是国家鼓励发展产业,符合国家产业政策引导。伴随未来几年在高性能、高附加值产品等应用领域的不断深入,我国氟化工产业快速发展的势头有望延续。


03 氢氟酸(电子级氢氟酸)


——产品类别


氢氟酸为氟化工最重要的中间体,下游涵盖制冷剂、氟橡胶、氟树脂、氟化铝、含氟精细化学品等。氢氟酸属于危化品,其生产工艺对环保、安全等要求很高。按照是否含水,可分为有水氢氟酸和无水氢氟酸(氟化氢),其酸性及用途如下表所示:


表1  氢氟酸的分类及用途

资料来源:深企投整理。


根据纯度及应用领域的不同,氢氟酸又可分为工业级氢氟酸和电子级氢氟酸两种。工业级氢氟酸的生产过程中含氟渣料污染、有害于环境,行业准入门槛高且生产要求严格,近年来部分落后的工业级氢氟酸产能陆续淘汰出清;电子级氢氟酸属于湿电子化学品和氟精细化学品,主要应用于集成电路(IC)和超大规模集成电路(VLSI)芯片中作为蚀刻剂和清洗剂用,按纯度可划分为5个级别。工业级氢氟酸经精馏、超纯水吸收后纯化,并经亚沸蒸馏、减压蒸馏、0.2μm以下超滤等工序后,可制得高纯且超净的电子级氢氟酸。目前,65%的工业级氢氟酸用于下游氟烷烃、47%的电子级氢氟酸用于集成电路。电子级氢氟酸的需求结果如下图所示:

图5  电子级氢氟酸需求结构

资料来源:卓创资讯、国信证券经济研究所整理。


——产业规模


我国氢氟酸行业产能“小而散”,生产存在污染严重、产能分散且利用率低、行业集中度低等问题。2008-2012年产能明显过剩,平均开工率不足65%;2013年、2014年产能利用率更是低于50%。近年来国家各部委和部门出台了一系列条例和准则来规范行业发展,氢氟酸的生产、贮藏、运输等环节均受到国家严格管控与限制,氢氟酸装置开工条件及产能投放等均受到制约,如2017年9月国务院发布的《推进城镇人口密集区危险化学品生产企业搬迁改造的指导意见》,要求加快推进城镇人口密集区危险化学品生产企业搬迁改造。在环保高压持续下,近年来我国氟化氢产能利用率约为60%,有所提升。自2018年以来,我国氢氟酸的总体产量有所下降,如下图所示。

图6  国内氢氟酸产量(万吨)

资料来源:国信证券。


与传统工业级氢氟酸行业受限情况不同,近年来电子级氢氟酸行业发展受国家政策允许与鼓励,逆势而上、不断加码产能,2010-2018年电子级氢氟酸产能变化如下图所示。据百川盈孚统计,2019年我国氢氟酸产能约239.20万吨;据化工新材料网统计,2019年国内电子级氢氟酸产能约26万吨,占氢氟酸产能总体量的约10.9%。国内氟化氢行业发展将更多重心转向高纯度氢氟酸和电子级氢氟酸上。

图7  2010-2018年中国电子级氟化氢产能变化(万吨)

资料来源:国信证券。


——市场格局


全球高纯度氢氟酸的生产技术和供给主要被Stella、大金、森田化学等日企所掌握,由于行业壁垒高,技术工艺难以突破,我国电子级氢氟酸行业起步较晚。国内进口集成电路替代空间依然较大,“日韩制裁”事件亦为国内电子级氢氟酸厂商打入韩国市场提供了前所未有的窗口性机会。随着世界半导体制造业向中国大陆的逐步转移,中国半导体行业将快速增长,将推动我国电子级氢氟酸行业快速发展。


从行业格局上看,我国氢氟酸上下游主要配套在萤石资源丰富的区域内,以华东为主,以江西、福建、浙江、内蒙古为主。2020年我国氢氟酸产能及企业分布如下表所示。


表2  2020年我国氢氟酸产能及企业分布

资料来源:国信证券。


国内电子级氢氟酸生产企业如下表所示。


表3  我国电子级氢氟酸及已投产产能(截止2020年)

资料来源:国信证券。


04 含氟聚合物


——总体格局


含氟聚合物是指有机高分子化合物主链、侧链中与碳原子直接以共价键相连的氢原子被氟原子全部或部分取代后形成的高分子聚合物。含氟聚合物是氟化工行业的主要产品之一,占氟化工行业氟消耗总量的20%,也是含氟新材料的重要品种。含氟聚合物以氟树脂和氟橡胶为主,氟树脂主要包括聚四氟乙烯(PTFE),聚偏氟乙烯(PVDF)、聚全氟乙丙烯(FEP)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)等均聚或共聚树脂,下游前几大应用领域依次为石油化 学工业、机械行业、电子电器行业、涂料行业。部分传统的氟产品已在相关领域应用了近一百年。氟橡胶是一种性能特殊的弹性体,包括以偏氟乙烯和六氟丙烯工具的二元氟橡胶和以偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯三元共聚的氟橡胶(FKM),以及以四氟乙烯与丙烯共聚的四丙橡胶、氟硅橡胶、氟醚橡胶等。氟橡胶最大的消费领域为汽车零部件,占比超过60%,其次是石油化工、航空航天及机械加工领域。


氟聚合物属于氟化工产业链中附加值较高的部分,技术壁垒较高,过去生产技术主要垄断在国外核心厂商手中。在全球氟聚合物市场上,主要厂商包括东岳集团(中国)、科慕(美国杜邦)、大金工业(日本)、阿科玛(法国)、苏威(比利时)、3M(美国)、旭硝子(日本)、上海三爱富(中国)、浙江巨化(中国)和卤化聚合物公司(俄罗斯)等,上述10个公司2017年占据了全球73%的市场份额。我国厂商如东岳集团、上海三爱富、浙江巨化虽然市场份额较高,但收入与市场份额较低的国际技术领先企业相比也有一定差距,如下图所示。

图8  2017年全球主要氟聚物厂商市场份额

图9  2017年全球主要氟聚物厂商营业收入

资料来源:王学军《含氟聚合物技术与市场需求分析》,华创证券《化工行业深度研究报告-氟化工专题(一):由含氟新材料向高端化进发,PVDF享高景气度-210723》。


——聚四氟乙烯(PTFE)


聚四氟乙烯(PTFE)是使用最为广泛的含氟聚合物,氟树脂的主要品种之一,同时是R22(二氟一氯甲烷)下游的延伸产品。PTFE依靠特殊分子结构在耐腐蚀、自润滑、不粘和生物惰性等方面表现优异,在众多领域均有广泛应用。根据Mordor Intelligence统计,2018年全球PTFE81%的需求来自化工、电子、汽车及运输和厨具四大领域,其中化工行业以44%、电子行业以17%的份额成为PTFE最主要的应用领域,其余一些应用分布在汽车运输、厨具、医疗和建筑等领域。


近年来全球PTFE市场规模稳步提升。根据Plastic Insight数据,2018年全球PTFE市场规模达45亿美元,国内PTFE市场从2016 年到2018年呈上升趋势,2019国内PTFE需求减少,市场规模下降至6.76亿美元,需求下降一方面是环保督察国内相关企业开工率处于低位,另一方面中美贸易战影响了国内产品出口量。2020年受到疫情等影响,PTFE消费量显著下降,2020年国内PTFE表观消费量5.83万吨,同比下降24.47%。

图10  2015-2019年国内PTFE市场规模

资料来源:百川盈孚、国信证券。


在市场需求方面,PTFE仍具备较大的增长潜力,主要来自于:1)5G基站以及智能手机介电材料的PCB覆铜板材料需求拉动。为满足低时延、高速率、大流量、多连接的需求,5G技术正在往更高的频段发展。5G的高频化对介质材料的介电常数(Dk)、介质损耗系数(Df)提出了更高的要求,PTFE是5G通信的必然选择。PTFE是低介电树脂PPO、PI、LCP、CE中唯一符合介电性能要求的树脂。2)动力电池正负极材料添加剂的需求拉动。如特斯拉正在布局锂电池干电极技术,如果干电极技术在锂电池领域成功落地,将取代传统的电极生产工艺,为PTFE开拓新的市场需求。


国内PTFE形成了低端产能过剩出口,高端产品依赖进口的局面。我国生产的PTFE大部分为通用型品种,其特点为品种差异化程度低、质量不高,属于中低端品。而高端PTFE主要由国外企业生产,针对不同的应用场景有不同的专用品级,且在分子量和粒径分布、产品清洁度以及批次稳定性上远远优于中低端PTFE。每年我国出口2万吨以上低端PTFE,同时进口量稳定在5000-6000吨,其中70%-80%的进口PTFE为高性能的改性产品。近三年进出口PTFE的产品价差在2500美元左右,反映出口产品和进口产品在品级上的差异。


国内PTFE产能集中度较高,行业仍处于扩张阶段。根据百川盈孚数据,截至2021年5月底,国内PTFE总产能达到14.46万吨,行业内企业数量约为14家,产能主要集中在东岳集团、中昊晨光、浙江巨化等少数几个企业,CR3约为52%,行业集中度较高。当前行业仍处于扩张阶段,根据百川资讯统计,预计2021-2023年国内PTFE新增产能将达约8万吨,其中巨化股份扩产最大,达2.055万吨,总体将加剧国内PTFE供给过剩的局面。我国PTFE企业产能分布如下图所示:

图11  我国PTFE企业产能分布

资料来源:百川盈孚、华创证券。


早在“十二五”规划期间,我国氟化工行业就明确了高端转型、重点发展高性能含氟聚合物、氟树脂的发展方向。近五年,高端氟化工集中的东部沿海的山东省和福建省出台相关规划,明确氟化工高端转型、强化氟聚合物开发的发展思路。2019年国内在新材料应用示范指导目录中明确指出,高端PTFE为新材料的重点发展方向。目前国内头部企业中,山东东岳、浙江巨化、中昊晨光均具备一定的高端PTFE生产能力,有望提高进口替代的比重。


——聚偏氟乙烯(PVDF)


聚偏氟乙烯(PVDF)是半结晶性含氟聚合物,它兼具氟树脂和通用树脂的特性,除具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐射线辐射性能外,还具有压电性、介电性、热电性等特殊性能,其应用范围不断扩大,现己成为氟树脂(含氟塑料)中仅次于聚四氟乙烯(PTFE)的第2大品种,被广泛应用于耐候涂层(36.9%)、注塑(21.1%)、锂电池(19.9%)和光伏背板膜(8.1%)等领域,如下图所示。我国国产PVDF下游以涂料工业为主,而薄膜、粘合剂等市场需求日益增长。

图12  我国PVDF下游应用占比(截至2021年6月)

资料来源:百川盈孚、华创证券。


PVDF锂电池粘结剂需求持续扩张。PVDF在锂电池行业中主要用做粘结剂、隔膜和隔膜涂层,其中粘结剂用PVDF产量占锂电池用PVDF总产量的50%-75%,是PVDF目前在锂电池行业的主要用途。下游新能源汽车市场产销火爆,PVDF锂电池粘结剂作为新能源电池中的重要组成部分,需求也持续扩张。根据国信证券预测,2021-2023年我国动力电池用PVDF胶黏剂需求量分别为2.19、3.28、4.19万吨。


根据百川盈孚数据,截至2021年6月,国内PVDF总产能规模约为7万吨,主要生产商包括常熟阿科玛、东岳化工、三爱富、常熟苏威等,CR4为56%,行业集中度较高。从产品形式来看,长期以来由于受技术水平限制,国内PVDF薄膜市场被外企所掌握,目前我国薄膜生产企业仍较少,且仅有部分品种可达到锂电池粘合剂的要求,故我国国内的PVDF产品主要用于涂料工业。在下游需求快速增长的刺激下,2022年国内PVDF预计新增产能2.22万吨,总产能达9.22万吨左右。


我国PVDF生产企业可分为三个阵营:1)海外头部企业在国内的子公司,包括常熟吴羽、常熟阿科玛、常熟苏威,这三家企业技术源于海外母公司,且较早切入国内锂电企业供应链,供应国内锂电厂90%的需求。2)国内含氟制冷剂龙头,如山东东岳(生产实体是子公司华夏神舟)、中化蓝天、浙江巨化。这类企业通常拥有R142b-VDF-PVDF一体化布局,PVDF只是公司众多氟材料产品之一。并且此前较少涉足锂电级 PVDF 生产,其锂电级 PVDF产品性能与吴羽、阿科玛等公司存在一定差距,但部分企业已经完成锂电客户开发。3)国内深耕PVDF 的非上市企业,如浙江孚诺林、乳源东阳光等,这类企业主营业务以氟塑料为主,体量相对较小,深耕PVDF材料,对锂电PVDF的研发时间相对更长。我国PVDF产能分布及重点企业如下表所示。


表4  国内PVDF产能及投产计划(万吨,截止2021年)

资料来源:各公司公告、百川盈孚、国信证券。


05 含氟新能源材料 


——六氟磷酸锂


六氟磷酸锂是电解液成本最重要的组成部分,是市占率最高的电解质。六氟磷酸锂(LiPF6)几乎完全用于电解液,是最主流电解质。电解液为电池的关键部分,锂电池电解液一般由电解质锂盐、有机溶剂和添加剂组成,常见的电解质锂盐有六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂等,综合考虑性能、安全性和成本,六氟磷酸锂成为市占率最高的锂电池电解质,为商业化锂电池的首选电解质,约占电解液成本的40%。


动力电池和储能的快速发展为六氟磷酸锂提供增量需求。锂电池主要用于动力电池、消费电子、储能等领域,伴随全球新能源汽车产销量的长期快速扩张,以及储能应用爆发式增长,对锂电池电解液及六氟磷酸锂的市场需求将保持快速增长。近5年内,锂电池下游各领域发展速度均较快,据GGII统计,2016-2020年,全国锂电池出货量由64GWh增长至143GWh,CAGR达到22.26%,如下图所示。动力电池对锂电池的需求量最大,2020年其需求占为56%,动力电池基数大且增速快,为锂电池需求带来了最大的增量。

图13  我国2016-2020年锂电池出货量及结构

资料来源:GGII(高工锂电)、国信证券。


作为锂电池的关键材料,电解液以及六氟磷酸锂同样受益于下游发展,电解液出货量由2015年的6.3万吨增长至2020年的25万吨,CAGR达到31.74%,如下图所示。

图14  我国2016-2020年电解液出货量及增速

资料来源:GGII(高工锂电)、国信证券。


我国主导六氟磷酸锂的生产。据GGII数据,2019年,我国六氟磷酸锂出货量约占全球70%,比例高于正极、负极和隔膜,六氟磷酸锂剩余市场被日本和韩国占有。2016-2021年,国内六氟磷酸锂产能已由1.73万吨增长至7.27万吨,产量从2016年的0.74万吨增长至2020年的2.37万吨,由于企业投产速度过快,在产量高速增长的情况下反而出现产能过剩现象,产能利用率长期低于50%。2020年以来随着下游需求超预期增长,六氟磷酸锂一改过去产能过剩的状态,呈现出高开工与低库存并存的局面,需求已达到前所未有的规模。2020年疫情过后,六氟磷酸锂产能利用率不断提高,目前已达到80%。据百川盈孚统计,2021-2024年国内仍有10.86万吨产能待投放,主要来自天赐材料。我国2016-2021年上半年六氟磷酸锂产能及产量如下图所示:

图15  我国2016-2021年上半年六氟磷酸锂产能及产量

资料来源:百川盈孚、国信证券。


我国六氟磷酸锂重点企业及产能分布情况如下表所示。


表5  国内六氟磷酸锂重点企业及产能分布(万吨,截止2021年)

资料来源:百川盈孚、国信证券。


——双氟磺酰亚胺锂


双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)为一种热门新型锂盐,2012年由日本触媒首次展示并于2013年量产,面世至今仅9年历史。当前LiFSI主要作为电解液中的添加剂与六氟磷酸锂配比使用,也可单独作为电解质,其作为电解质具有优良性能,可提高电解液电导率、高低温性能、耐水解性等关键指标,并且能抑制气胀,因此LiFSI被视作最有望替代六氟磷酸锂的锂盐。


我国已成为LiFSI最大生产国。我国企业看好LiFSI市场,纷纷扩张产能。据不完全统计,目前全球LiFSI产能共8140吨,我国产 能7400吨,占全球产能的90.91%,远超日韩,国内仍有2.16万吨规划产能,我国将继续主导LiFSI的生产。我国LiFSI产能分布如下表所示。


表6  双氟磺酰亚胺锂重点企业及产能分布(万吨,2021)

资料来源:国信证券。


LiFSI价格过高是制约其产业化的一个重要因素,2017年LiFSI价格高达100-150万元/吨,随着国内产能扩张,其价格逐渐回落至 可商用的水平,康鹏科技2020年销售均价为41.36万元/吨。目前六氟磷酸锂价格为38万元/吨,在六氟磷酸锂高价背景下,LiFSI有望用于替代六氟磷酸锂。随着技术进步和生产规模扩大,LiFSI的竞争力将进一步加强。


LiFSI市场仍是一片蓝海。LiFSI作为添加剂和电解质使用时分别占电解液总质量的1%和14%。GGII分两种情况进行了预测:1)若将LiFSI作为添加剂,则2025年需求量将达到13万吨。2)若将LiFSI作为电解质替代六氟磷酸锂, 则2025年需求量将达21万吨。


06 氟精细化学品


——总体情况


氟精细化工作为氟化工行业产业链的下游,合成含氟精细化学品是其重要领域之一。含氟精细化学品属于氟化工的高端产品,在整个氟化工产业链中附加值最高,产品种类多达数千种,且各类产品产量小、大多以间歇方式生产、具有功能性或最终使用性(许多为复配性产 品,配方等技术决定产品性能)等特点,产品质量要求高,技术密集、要求不断进行新产品的技术开发和应用技术的研究。其产品主要包括:含氟芳香族中间体、含氟脂肪族中间体、含氟杂环化合物、含氟电子气体等,主要消费领域包括含氟农药、含氟医药、电气电子和整理剂用表面活性剂。近年来,我国含氟精细化学品产量增长迅速。根据氟化工十三五规划的数据,十二五期间,我国含氟精细化学品产能和产量的年均增长率分别为9.41%和 12.51%。


作为我国氟化工行业中增长最快、附加值最高的细分领域,新型含氟农药、医药、表面活性剂行业需求增长较快。我国初级含氟精细化学品的生产技术水平已经在部分层面接近国外先进公司,产品单耗、能耗得到有效降低。在脂肪族和杂环含氟精细化学品生产方面,我国已开发出了系列有竞争力的产品,行业整体处于上升期。在发达国家,含氟精细化学品是氟化工中产值比例最大的品种,达45%;我国含氟精细化学品的产值占比为27%,还有较大的发展空间。


国际上知名的氟精细化学品主要有美国杜邦、美国3M、日本大金等企业。我国氟精细化学品的主要企业有巨化股份、永太科技、新宙邦(三明海斯福)、昊华科技(中化集团)、中欣氟材等大型上市企业。


——含氟电子化学品


电子化学品主要应用于下游电子元器件和零部件的制造,其中既包括如集成电路、线路板等制作过程中需用到的化学品,也包括如液晶显示器件、电容、电池、电阻、光电子器件等电子元器件和零部件中本身含有各种化学品。电子化学品按其应用领域形成了四大主要的细分应用市场,包括集成电路化学品、印刷电路板化学品、液晶显示器化学品、新能源电池化学品及其他电子化学品。目前,市场上主要的含氟电子化学品按类别划分如下表所示:


表7  含氟电子化学品主要种类

资料来源:深企投整理。


含氟电子特种气体。全球电子气体市场中含氟系列电子气体约占其总量的30%左右,我国能够自主且规模化生产CF4、CHF3、CH2F2、CH3F、C2F6、SF6、NF3、BF3、COF2等含氟电子气体,但是国产含氟电子气体难以得到下游应用企业的认可。国内半导体行业所用的含氟电子气体90%以上是由外国独资或合资企业提供,美国空气化工、法国液空集团、德国林德等气体行业的巨头在国内都建立了多家合资公司,开发新型、安全、环保的含氟电子气体已成为近年来国内外研究和产业化热点。近几年国家大力发展集成电路产业,各地多条高世代线建成投产或处于建设中,对三氟化氮等电子气体的需求持续增加。含氟电子特种气体的国产化,是保障我国集成电路等半导体产业自主可控的重要一环。昊华科技是中国化工旗下重要的化工新材料科技平台,其下属的黎明院和光明院是我国特气领军企业,2014年起黎明院重点实施了与韩国大成(DIG)合作建设的2000吨/年三氟化氮项目,产品广泛应用于蚀刻、清洗、离子注入等工艺,目前产线维持高利用水平,已成为国内领先三氟化氮供应商,与京东方等下游领先企业建立了稳固合作关系。据公告,黎明院计划在原有产能基础上新建3000吨三氟化氮、1000吨四氟化碳及600吨六氟化钨项目,预计2021年12月完成建设;2020年7月,公司成立专门的气体公司——昊华气体有限公司,从事电子化学品及特种气体的研发、生产和销售,产品主要为含氟电子气体(包括三氟化氮、六氟化硫等)、绿色四氧化二氮、高纯硒化氢、高纯硫化氢等。昊华科技及其下属研究院,已成为我国含氟电子特种气体国产替代的主力,其他国产替代重点企业还有山东飞源(南大光电)、华特气体、科美特(雅克科技)等。


07 含氟制冷剂 


制冷剂(亦称作冷媒、雪种等)是各种热机中借以完成能量转化的媒介物质,可分为氨、氮、含氟、水和碳氢化合物等多种类型,其中以热力学性能优异的氟制冷剂类最为常见,约占全球制冷剂总量的53.1%。氟制冷剂由氢氟酸及氯代烃等为原料制备而成,是重要的有机氟化工产品,主要包括ODS(消耗臭氧层物质)及其替代品,其化学稳定性强、热力学性能优异,下游60%以上被应用在冰箱、家用空调、汽车空调等制冷领域,还可在聚氨酯行业中用作塑料发泡剂、半导体行业中用作电子清洗剂及精细化工中用作气雾剂等。


氟代烷烃具备极强的化学稳定性,其本身难以在较低的大气层中被分解或降解,会停留在大气层长达数十年以上。从引入氟氯化碳到认识到氟氯化碳的释放对环境的危害之间相隔了近半个世纪,特别是平流层臭氧的消耗和温室气体的全球升温。目前主流的氟制冷剂具有较高的臭氧消耗潜能(ODP)和全球变暖潜能(GWP),严重则会直接造成臭氧层破坏、大气污染等问题,影响生态环境。


全球氟制冷剂升级换代,零ODP和低GWP是发展趋势。1987年,全球有机氟工业做出了重大的重新定位,28个国家代表共同决议并制定了国际公约《蒙特利尔议定书》,该协议书规定各代氟代烃类物质的生产及销售均被逐步限制、削减、停产,促使全球氟致冷剂逐步升级换代。2016年10月15日,在卢旺达首都基加利市举行的《蒙特利尔议定书》第28次缔约方大会上,《基加利修正案》通过,将氢氟碳化物(HFCs,第三代制冷剂)纳入《蒙特利尔议定书》管控范围。2021年6月17日,中国政府接受《〈蒙特利尔议定书〉基加利修正案》。该修正案将于2021年9月15日对中国生效(暂不适用于中国香港特别行政区)。中国政府高度重视保护臭氧层履约工作,扎实开展履约治理行动,取得积极成效。目前第一代至第四代制冷剂产品的特点及现状如下图所示:

图16  四代制冷剂分类及特性

资料来源:国信证券。


根据《蒙特利尔议定书》及基加利修正案,全球主要国家第二代、第三代制冷剂削减计划如下图所示:

图17  全球HCFCs和HFCs削减计划


资料来源:国信证券。


国内第三代制冷剂即将进入配额管理时代。全球范围内,用作制冷剂用途的第二代制冷剂正逐步被淘汰。当前我国制冷剂市场正处于第三代对第二代制冷剂产品的更替期,第二代制冷剂配额正在大幅削减并逐步向龙头企业集中,第三代制冷剂迎来布局窗口期(2022-2024年),前期我国制冷剂厂商正处于抢占第三代制冷剂市场份额的状态,各厂商纷纷提前布局产能。根据第二代制冷剂的经验,2020-2022年内第三代制冷剂的下游使用量平均值将成为未来配额的主要参考指标:自2024年后,国内第三代制冷剂供应总量将只减不增,每年整体配额或按2020-2022年间各企业销量的市占率进行分配。2019年全年,第三代制冷剂产能大幅扩张。目前第三代制冷剂供应过剩、价格进入底部区间,产能大幅扩张阶段基本结束。


第四代制冷剂目前对三代制冷剂的替代主要在汽车制冷剂领域,而且由跨国公司主导。由美国霍尼韦尔与杜邦公司共同开发的R1234yf(ODP为0,GWP为4)被誉为是最有商业前景的第四代制冷剂,可被应用于汽车、冰箱及许多大型固定式和商用制冷设备。


根据国信证券统计数据,截至2021年7月,我国三代制冷剂中,R32(二氟甲烷)、R125(五氟乙烷)、R134a(四氟乙烷)产能分别达到41.3、33.7、38.0万吨,分别较2017年产能扩张了94%、36%、48%。产品产能分布情况如下表所示。


表8  国内三代制冷剂(R32、R134a、R125)产能分布

(截止2021年7月,万吨)

资料来源:国信证券。


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