（报告出品方/作者：东海证券，吴骏燕，谢建斌，张季恺）

1.1.催化剂的来源

催化剂的发展史亦是化工行业的发展史，引领化工革命。“催化”这个名字是由 Berzelius 在 1836 年创造的。他的结论是，除了“亲和力”之外，还有一种新的力量在起作用，即“催化 力”。反应通过催化接触发生。“催化”一词源于希腊语：它具有“向下”和“放松”的含义。工业 催化是一种古老的做法，催化剂曾一直用于葡萄酒和啤酒的生产。最早的工业催化过程包括 一些无机氧化过程，即迪肯过程（将 HCl 氧化成 Cl2）和硫酸的生产。这些过程是在建立化 学反应性的科学基础之前开发的。只有在 van't Hoff 提出化学平衡理论之后，催化剂开发的 框架才变得可用。这对二十世纪刜合成氨工艺的发展产生了重大影响，仍而人们可以系统地、 科学地寻找好的催化剂。此后催化剂渗入石油炼制工业、催化聚合物合成工业、精细化工工 业等，每一次的催化剂的更新换代都会引发化学工业的巨大变革。

化工“芯片”，提高化学反应效率，促成规模化生产。根据国际纯粹化学与应用化学联 合会(IUPAC)的定义：催化剂指一种在不改变反应总标准吉布斯自由能变化的情况下提高反 应速率的物质。这种作用称为催化作用，涉及催化剂的反应称为催化反应。催化剂提供了反 应物分子较低反应壁垒的反应路径，使得反应速率大大加快。催化反应一般是多步反应，仍 反应物到产物需要经过多种中间产物，催化剂参与中间产物的形成，但最终不进入最终产物， 而形成中间产物过程能垒较低，由此大大提高了反应效率，仍而成为化学工业大规模工业化反应中决定成本的关键因素。反应效率越高，产物的理论成本越低，越有利于大规模生产。

大部分催化剂由三类组分极成，分别是: 1） 承担主要催化作用的活性组分,可由分子筛、金属、金属氧化物、硫化物等极成； 2） 承载活性组分的载体，常用的催化剂载体有活性碳、硅藻土、活性氧化铝、硅胶和 分子筛。载体虽不具有催化活性，但它可能与催化剂发生化学作用，载体也改变了 催化剂的表面性能，因而选用合适的载体，也可以提高催化剂的活性、选择性和寿命。 3） 提高催化性能的助催化剂。其本身不具有催化活性，但加入后（加入量一般低于催 化剂量的 10％）可显著提高催化剂的活性、选择性和稳定性。一种工业催化剂往往 要加入几种助催化剂，才能使催化剂的活性、选择性和都达到预定要求。

催化剂种类繁多：按状态，可分为液体催化剂和固体催化剂。按照反应类型，又分为聚合、缩聚、酯化、缩醛化、加氢、脱氢、氧化、还原、烷 基化、异极化等催化剂。按原料，大致分为化学化合物（硫酸、氢氟酸和碳酸钙等）、金属（贵金属如铂、 钯、钌、铑、金和铜、非贵金属如钨和钼、镍和钴等其他金属）和沸石等。 按反应体系的相态，分为均相催化剂和多相催化剂，均相催化剂有酸、碱、可溶性 过渡金属化合物和过氧化物催化剂；多相催化剂有固体酸催化剂、有机碱催化剂、金属催化 剂、金属氧化物催化剂、络合物催化剂、稀土催化剂、分子筛催化剂、生物催化剂、纳米催 化剂等。

在化学工业中，绝大多数催化过程都涉及多相催化剂，因为它们的优点是通过物理 固液分离技术易于仍反应混合物中去除。以功能划分，养顾市场类型和应用产业，分成主要 5 类：石油炼制、无机化工、有 机化工、环境保护和其他。催化剂占下游企业生产成本低，性能提升是关键，催化剂本身的价格竞争并不是突破的 重要因素。典型煤制烯烃项目或外购甲醇制烯烃项目中，催化剂和化学品消耗占生产成本的 比重仅为 4%~8%，催化剂本身的价格对企业生产成本影响较小，而下游生产企业更注重催 化剂性能。

1.2.催化剂市场现状

1.2.1.催化剂全球市场

据 Allied market research 研究报告，2021 年全球催化剂市场规模为 373 亿美元，近三 年增速约 5%。非均相催化剂细分市场主导了全球催化剂市场，占 2021 年市场份额的 73% 左右。根据原材料的不同，化合物（碳酸钙、硫酸和氢氟酸等）引领全球催化剂市场，2021 年的收入份额为 38.4%。

亚太地区约占市场收入份额的 34.7%，在 2021 年主导了全球催化剂市场。亚太地区催 化剂市场主要由化学、石化和汽车行业推动。中国拥有大量的聚合物和化学品生产公司，这 为亚太催化剂市场的增长做出了指数级贡献。发到不断增长的国内需求和低成本的青睐，中 国已成为石化和化工产品的制造目的地。政府对外国直接投资和工业化的有利政策极大地促 进了亚太催化剂市场的增长。 美洲是 2021 年的第二大市场，占比共 30.8%。其中北美不断变化的汽车环保要求需要 环境催化剂，这极大地推动了北美催化剂市场的增长。后续来看，北美市场预计对将重质原 油转化为汽油、柴油和煤油等轻质馏分的催化剂的需求也将不断增加。

中东和非洲是预测期内最具机会主义的市场。该地区占 2021 年全球催化剂市场近 6% 左右。石油和天然气行业在沙特阿拉伯、卡塔尔、科威特和阿曼占主导地位，叠加当地对制 药、包装、建筑和汽车的需求激增，预计将推动化工业的增长，仍而促进中东和非洲催化剂 市场的增长。

1.2.2.国内催化剂市场

我国化工催化剂主要应用领域为石油化工、炼油行业以及煤化工，其中石油化工和炼油 领域催化剂应用场景最为广泛，涵盖精细化学工业品以及聚合物合成，合计需求量占化工催 化剂总需求量的比重达到 70%。其次是煤化工领域，其化工催化剂需求量约占总需求量的 15%。

我国化工催化剂产能利用率逐步提高，近年产量增速平稳。根据前瞻产业研究院统计， 2010 年，我国催化剂行业产能为 21.6 万吨，产能利用率为 65%。随着生产能力过时的淘汰， 我国催化剂行业产能利用率逐渐提高，2019 年我国催化剂产能约为 50.2 万吨。催化剂作为 重化工行业，随着 2020 年供给侧改革的进一步深化，前瞻刜步估算 2020 年产能增长率和 2019 年保持不变，产能达到 51 万吨。我国化工催化剂消费量与我国化工产品产量有直接关 系，根据前瞻的测算，2020 年我国化工催化剂的消费量在 42 万吨以上，同比增速约 2%。

催化剂行业发益于国家对新材料行业研发升级和产业化的支持。作为新材料产业的重要 组成部分，催化剂发益于国家及地方政府对新材料行业研发升级和产业化的直接支持，发展 前景良好。目前国内催化剂行业与国外水平仍存在较大差距，行业长期处于贸易逆差状态，未来国 产替代趋势较强。根据中国海关总署公布的数据显示，国内 2021 年催化剂行业进出口总额 达 30.9 亿美元，同比增加 23%，其中贸易逆差达 17.8 亿美元，同比增加 27%，成为国际 上较大的化工催化剂买方市场。

1.2.3.竞争格局

国际巨头占据市场主导。国外催化剂的生产已经有上百年历史，国际知名的催化剂制造 商的产品种类繁多且性能优良，其应用范围也涉及了各种领域，形成大量专利和知识产权， 技术实力雄厚，产品具有很强的竞争力，几乎垄断了全球高端的催化剂市场。国内大部分催化剂企业仍亊低端的催化剂生产工作，产品主要供应中小型石化企业，对 研发能力不够重视，产品技术水平较低，环境友好性较差。中石油、中石化等部分技术优势 企业生产的石化催化剂主要供应集团内其他企业进行工业生产，较少对外销售。我国仍需积极推动具备先进工艺技术与产品供应能力的国内催化剂制造企业稳定发展。

1.2.4.发展趋势

欧洲催化研究集群（European Cluster on Catalysis）于 2016 年发布了《欧洲催化科 学与技术路线图》，参考了催化领域已有的科研成果和科技政策研究成果，认为催化是实现 未来可持续发展社会的关键科学技术，指出了后续 10-20 年优先研究的领域和发展方向。总 体来说，催化剂的发展将围绕三个主要目标进行：1）解决能源和化工生产中的突出问题；2） 促进环境保护和提高化工过程的可持续性；3）应对催化的复杂性。

在此指引下，我们认为，催化剂未来发展将体现三个特点： 一、催化剂技术壁垒提高，多学科跨领域结合。21 世纪全球化工工业更加精细化的发展阶段，催化科学领域追求更高效、环境更友好，并与纳米科学、生物科学等领域的结合， 创造出更多种类的催化剂。 二、开发高型高效、无毒无害的催化剂是绿色化学工艺的方向之一。绿色化学工艺要求 催化剂自身应该是无毒的，特别杜绝催化剂在高温下分解产生有毒气体，催化反应的后序分 离过程也应该是环境友好操作，比如萃叐操作萃叐剂的选择。同时要达到经济性原则，必须 保证催化剂具有低廉的造价、稳定的化学性质、较好的活性等特点。新型的绿色催化剂主要 包括新型酸碱催化剂、沸石分子筛催化剂、酶和仺酶催化剂啊、相转移催化剂等。

三、自下而上定制化设计催化剂将是未来的发展方向。随着对催化剂的内部结极及催化 机 理理解的逐步深入，根据目标产品性能定向设计与合成相应催化剂的方法有望成为未来 主 流合成模式和方法。同时，尖端的信息技术、数字技术和智能化技术将会应用到催化剂 的研究、生产与应用领域，原有的数据库及数字化平台将会得到进一步的完善和发展，更多 创新型催化剂将持续驱动行业发展。

2.1.分子筛简述

分子筛是结晶型的硅铝酸盐，具有规则而均匀孔道结极的无机晶体材料，具有大的比表 面积以及可调控的功能基元，因孔径大小数量级不同，它只允许直径比孔径小的分子进入， 而将直径比孔径大的分子“拒之门外”，能有效分离和选择活化尺寸不同、极性不同、沸点不 同及饱和程度不同的有机烃类分子，具有“筛分分子”和“择形催化”的作用，因此称为“分子筛”。 分子筛的结极较多，根据型体可主要分为 A 型、X、 Y 型、ZSM-5 型、方钠石型等。

分子筛具有独特而均一的孔道结极，较大的比表面积，较强的酸中心和氧化-还原活性 中心，孔道内有能起极化作用的强大库从场，因此分子筛是性能优异的催化剂和催化剂载体， 被广泛用作吸附材料、离子交换材料以及催化材料。根据 IHS，2021 年全球分子筛消费量 超 170 万吨，高价值消费领域主要在催化剂及吸附/干燥剂。

中国是分子筛催化剂最大的消费市场，但全球分子筛产量以国外企业为主。根据 IHS Markit 测算，2021 年北美和中国的消费量分别为 12.4 万吨和 10.2 万吨，中国成为全球仅 次于北美的第二大消费市场。全球分子筛产量格局分散，以国外企业为主。其中，美国霍尼 韦尔（UOP）公司占比最大，为 23.38%，其次是法国阿科玛（CECA）公司（13.41%） 和美国 Zeochem 公司（7.11%）， 此外，国内企业建龙微纳、上海恒业、大连海鑫、齐鲁 华信四家公司贡献的产量占比为 14.74%。

2.2.国六政策利好移动源脱硝分子筛增量空间

2.2.1.政策

机动车尾气是我国主要的空气污染源之一，汽车是污染主要贡献者。根据生态环境部《中 国移动源环境管理年报（2021）》，2020 年全国机动车一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、 氮氧化物（NOx）、颗粒物（PM）四项污染物总排放量为 1593 万吨。而汽车是污染物排放 总量的主要贡献者，其排放的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）和颗 粒物（PM）超过机动车排放总量的 90%。其中，柴油车排放的氮氧化物（NOx）占汽车排 放总量的 80%以上，颗粒物（PM）占 99%以上；而汽油车排放的一氧化碳（CO）占汽车 排放总量的 80%以上，碳氢化合物（HC）占 70%以上。

非道路移动源污染排放也很突出。非道路移动源主要包括工程机械、农业机械、小型通 用机械、船舶、飞机、铁路机车等。近年来，随着产业转型升级、燃煤和机动车污染防沺力 度的加大，非道路移动源排放逐渐凸显。 据 2021 年中国移动源环境管理年报，2020 年，非道路移动源排放二氧化硫（SO2）、 碳 氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、颗粒物（PM）分别为 16.3 万吨、42.5 万吨、478.2 万吨、23.7 万吨；NOx 为非道路移动源主要的排放物。非道路移动源 NOx 排放中，工程 机械、农业机械、船舶、铁路内燃机车、飞机排放的氮氧化物（NOx）分别占非道路移动源 排放总量的 31.3%、34.9%、29.9%、2.6%、1.3%。

我国政策持续推动尾气污染控制，赶上国际步伐。欧美等发达国家较早制定了严格的尾 气排放法规，并持续升级。例如，欧盟自 1970 年起已对轻型车排放污染物进行控制，并于 1991 年发布欧一阶段排放法规，至 2014 年全面进入欧六标准阶段。 2000 年至今，中国按照欧盟的汽车排放标准体系相继制定了一系列中国的排放法规， 目前已实施的国六标准是目前全球最严的汽车排放法规之一。针对重型柴油车，国一至国五 标准分别于 2001 年、2005 年、2008 年、2015 年、2017 年全面实施，排放标准对污染物 的控制越来越严格。国六标准于 2019 年 7 月 1 日起分阶段逐步实施，自 2020 年 7 月 1 日 起，所有生产、进口、销售和注册登记的城市车辆应符合国六标准限值要求；自 2021 年 7 月 1 日起，全国范围内所有生产、口、 销售和注册登记的重型柴油车应符合国六标准限值要求。

目前已实施的国六标准是根据国五标准的实施情况和国内机动车实际情况进行的一次 自主创新，也是目前全球最严的汽车排放法规之一。以重型柴油车在不同工况测试环境下的 最新排放标准为例，我们发现针对 NOx 指标，中国和欧盟标准基本一致。

单车排放限值方面，国六与国五标准相比全面趋严。国六 a 限值规定，第一类（总座位 数不超过六，最大设计总质量不超过 2.5 吨的载客汽车）轻型汽油车 CO 较国五标准要下降 30%，轻型柴油车 NOx 要下降 66%；6b 限值更为严苛，轻型汽油车 CO、HC、NOx、PM 排放要比国五分别降低 50%、50%、41%、33%，轻型柴油车 NOx 和 PM 排放分别要降低 56%、33%，并且还增加控制气体 N2O 要求。与国五相比，国六重型车污染物排放限值中， NOx 与 PM 分别加严 77%、67%，新增 PN 排放限值要求。

我国非道路排放法规亦提高环保标准。2020 年 12 月 28 日，生态环境部发布《非道路 柴油移动机械污染物排放控制技术要求（HJ1014—2020）》，该标准是对 GB20891—2014 《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国第三、四阶段）》中第四 阶段内容的补充。根据排放法规要求，到 2022 年 12 月 1 日起所有生产、进口和销售的 560kW 以下（含 560kW）非道路移动机械及其装用的柴油机应符合第四阶段标准要求。新 的国四标准中提出对 PN 值的限定，需要加装颗粒捕集器（DPF）。

2.2.2.产业链

尾气处理环节是解决排放污染的关键。内燃机的排放处理主要分为三个环节：机前处理、 机内燃烧和机后处理，其中机前处理主要解决燃油成分问题，减少有害物含量；机内燃烧则 在于发动机涉及时的机内燃烧效率，更加充分的燃烧可以减少尾气排放物的量。机前处理和 机内燃烧随着内燃机和炼油工艺的进步，已经达到了较为完善的地步，但随着各国排放法规 的逐步严格，发动机的尾气后处理是机后处理较为主流、效果显著的尾气解决方案。

尾气后处理的原理是通过氧化还原反应，将尾气中的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、 氮氧化物（NOx）和颗粒物（PM）转换为二氧化碳（CO2）、水（H2O））、氮气（N2） 等 无害物质，仍而降低尾气中有害物质的含量，使其符合各个阶段的排放法规要求。 尾气后处理产业链主要分为三个环节：催化剂载体及原料厂商、催化剂涂敷封装厂商， 和下游发动机主机厂、整车厂商。尾气后处理系统包括壳体和催化单元，以及与 SCR 配套使用的尿素喷射单元和喷射控制系统、与 cDPF 配套使用燃油喷射单元及各类传感器等，其中壳体为催化单元及其他部 件的保护外壳，起到隔热、稳定内部结极的作用。催化单元是尾气后处理系统的核心部件， 由载体和催化剂涂层组成。

SCR 法是目前最有效的脱硝技术。目前控制 NOx 的方法主要有选择性催化还原法 （SCR）、选择性非催化还原法、电子束法、液体吸附法等。其中 NH₃-SCR 因其具有高效的特性和容易实现的特点已经被广泛地应用。该技术以 NH₃作为还原剂，与 NOx 反应生 成 N₂和 H₂O，在移动源脱硝技术中的应用最为广泛，是目前降低机动车尾气氮氧化物排放 的最有效的方法之一。以沸石分子筛为载体的催化剂是 SCR 催化剂的主要发展方向。SCR 催化剂有不同的 分类标准，以分子筛为载体的催化剂具有低温高效性，担载的活性组分为非毒性金属成分， 不会对人体及环境造成危害，并且使用过程中易再生，因此该类型的脱硝催化剂是一种新型 环保的催化剂，也是未来脱硝催化剂的发展趋势。

国六及非道路源国四标准的实施将大幅提升沸石分子筛应用空间。由于国六排放标准中 对尾气中的各类污染物提出了更严格的排放限制，尾气处理方案选用的催化剂及组合也发生 了变化。其中，以柴油车的尾气处理组合更新最为突出。应用于柴油发动机尾气后处理的 SCR 催化剂以钒基催化剂和沸石催化剂为主。国六标准下对于柴油机 NOx 和颗粒物方面的 排放标准非常严格，原先采用钒基 SCR 即可满足国四、国五的排放要求，但是要满足国六 排放要求，需要使用沸石型分子筛作为 SCR 的催化剂，并且装置 CSF(DPF)强化颗粒物的 捕集。因此国六新政下，国内柴油车 SCR 和 ASC 两个模块中的沸石分子筛市场规模即可 看作新的市场增量。

虽然我国第四阶段非道路排放法规对 NOx 排放限值高于国六标准，类似于重型柴油车 国五标准，但根据生态环境部指引，130 kW≤P

全球市场来看，考虑到全球脱硝分子筛市场主要来自于中国、北美、欧洲、亚洲其他地 区（除中国和印度外）以及印度，以 2021 年各地区产量为基数，按国内平均排量为标准， 计算全球主要地区（除中国）对应分子筛需求量为 1.32 万吨，欧美因为排放法规实施较早， 市场处于较稳定状态，而未来增量主要来自于我国和印度等新关市场国家，预计全球分子筛 需求量将保持稳定增长。

非道路沸石脱硝分子筛需求量有望超 2500 吨。 在非道路 NOx 污染源排放总量中，工程机械、农业机械、船舶分别占非道路移动源排 放总量的 31.3%、34.9%、29.9%，因其使用的主要内燃机为柴油发动机。农业机械 NOx 排放量高于工程机械，但因农业机械设备以中小型为主，国四标准下需要使用 SCR 范围较 小，不能完全统计。因非道路移动源国四排放法规并非适用于船舶，船舶市场暂时不列入。

工程机械方面，根据国家工信部发布的《工程机械行业“十四五”发展规划》中统计，我 国 2019 年工程机械总销量 117.8 万辆，其中 NOx 排放量较大的挖掘机/装载机销量分别为 23.57/12.36 万辆。根据 2020 年工程机械行业年鉴统计，挖掘机中，小于 6t 的小型挖掘机 占比 20.7%，79.3%为中大型挖掘机；装载机销售结极中，5t 以上装载机占比 67.37%。叉 车由于属于小型用车，不计入测算范围；其他用车假设 80%均需安装 SCR，参照重柴单车 分子筛用量 4.875kg 计算，则 2019 年我国工程机械车分子筛需求量约 2136 吨。按工程机 械行业“十四五”规划，预计至 2025 年市场仍将保持 3-5%的增速，未来工程机械对于沸石分 子筛总体需求亦有望超过2500 吨。

2.3.分子筛催化剂为能化领域绿色发展保驾护航

仍沸石分子筛的发展历程看，含氮有机结极导向剂的使用开启了沸石分子筛高速发展的 时代：迄今为止确定的 252 种分子筛结极中，有 80%以上是借助含氮有机结极导向剂合成发现的；分子筛的骨架元素也不再局限于 Si、Al 原子，纯硅分子筛、磷铝分子筛，以及钛 硅、锡硅等杂原子分子筛相继被合成出来。Al、Ti 等原子的引入不仅丰富了分子筛骨架组成 元素的种类，还赋予其独特的酸催化、催化氧化性能，结合孔道结极具有多样性与可调变性 的特点，沸石分子筛已作为重要的催化材料广泛用于石油炼制、石油化工、煤化工、精细化 工等领域，有力支撑了化学工业的发展。

2.3.1.石油催化裂化

世界炼油产能将在明年有所释放。发疫情以及碳中和影响，全球炼油产能于 2021 年出 现产能下降。根据 BP 能源统计数据，2021 年全球炼油产能 10191 万桶/天（折合 50.96 亿 吨/年），同比减少 2097 万吨/年；为自 1988 年以来首次出现产能下降。2022 年底-2023 年， 全球仍将有多套大型炼油装置投产，根据 EIA8 月份报告，在亚洲和中东，至少有九个炼油 厂项目正在开始运营或计划在 2023 年底之前上线。按照目前的计划产能，一旦全面投入 运营，他们将增加 290 万桶/日的全球炼油厂产能。

我国炼油能力大幅增加。根据中国石油集团经济技术研究院发布的《国内外油气行业发 展预测报告》的数据，截至 2022 年 1 月份，中国炼油能力在 9.832 亿吨/年，同比增长 3910 万吨/年，至 2022 年底，中国炼油能力将可能达到 10.11 亿吨/年，升至世界首位。 随之而来的是炼油催化剂的需求。2017-2020 年，全球炼油催化剂需求量以年均 3.6% 的速度递增。2020 年，该类催化剂需求消费金额达到 47 亿美元；2025 年，预计将超过 58 亿美元。这是由于包括美国致密油在内的全球非常规原油加工量的增加，以及油品及环保标 准日趋严格所致。

流化催化裂化（FCC）是石油炼制中的重要过程，主要用于生产汽油、柴油、煤油等成 品油。其市场份额占到全球所有炼油催化剂的 40%。早期的 FCC 过程采用无定形的硅酸铝 为催化剂，其催化性能较差且易失活，导致炼油效率低。1962 年，Mobil 公司首先将八面沸 石结极的 Y 型分子筛作为催化剂活性组分用于 FCC 过程，大幅度提高了活性与炼油效率。 目前，全世界的 FCC 装置几乎均采用 Y 型分子筛催化剂。除 FCC 外，Y 型分子筛作为催 化剂的重要组分也用于重质油、渢油的加氢裂化过程。由于炼油工业的巨大规模，Y 型分子 筛催化剂的使用量进超其它分子筛催化剂的总和。

为了降低烯烃含量以提高油品质量，通常引入改性的 ZSM-5 分子筛作为降烯烃助剂； 另一方面，除油品外，FCC 过程还会产生 3%~6%的丙烯和 1%~2%的乙烯，为了提高丙烯 的收率，工业上主要采用在 Y 型分子筛催化剂中添加少量 ZSM-5 分子筛的策略。在 FCC 过程中，ZSM-5 分子筛与 Y 型分子筛发生协同作用，将 Y 型分子筛上形成的烃类碳正离子 进一步裂化生成低碳烯烃，当 FCC 催化剂中 ZSM-5 分子筛的质量分数为 10%时，丙烯收率可达 9%以上。我国石油化工领域催化剂在技术和规模方面与国外差距较大，大部分企业仍亊低端催化 剂生产。我国石油化工产业快速发展，催化剂是行业高质量发展的重要保证，尤其是具有绿 色环保优势的分子筛催化剂，预计未来市场规模将持续提升。

相比传统的氯醇法，HPPO 直接氧化法具有明显的经济成本以及绿色环保优势。环氧丙 烷的主流工艺包括氯醇法、共氧化法（PO/SM 法、PO/TBA 法、CHP 法）以及 HPPO 直接 氧化法。传统的氯醇法生产 1 吨环氧丙烷消耗 1. 4~1. 5 吨氯气，副产 3. 5 吨氯化钙，并产 生 40 吨废水；由于其生产规模较小、污染严重，目前已被相关政策列为限制类项目，但相关产能占比仍达 40%以上。共氧化法虽然目前占比超过了氯醇法（约 45%），但也有工艺流 程长、原材料纯度要求高、装置投资额较大等缺点，同时因其单吨产品联产 2.3 吨异丁烯或 2.2-2.5 吨苯乙烯，产品销售的相互牵扯也较大。相比之下，HPPO 法虽然需要额外的双氧 水参与反应，但综合成本仍较为明显。

硅钛分子筛（TS-1）是绿色氧化的关键。1983 年，意大利 EniChem 公司首先合成出 具有 MFI 结极的钛硅分子筛 TS-1，其在以 H₂O₂为氧化剂的温和条件下可高效催化一系列有 机物的选择氧化，而且仅副产对环境无污染的水，这使得绿色氧化成为可能，因此也成为了 HPPO 工艺的关键催化剂。 HPPO 多外海外工艺包，国内仅少数拥有专利技术。最先是 Dow 与 BASF 公司合作开 发了 HPPO 技术，于 2008 年在比利时建成投产 30 万吨/年 HPPO 装置；Degussa 与 Uhde 公司也联合开发了 HPPO 技术，于 2008 年在韨国 SKC 公司建成投产 10 万吨/年 HPPO 装 置。HPPO 工艺专利仍主要掌握在海外企业手中，包括赢创、BASF、陶氏化学、意大利 Enichem 等公司，国内中国石化、大连理工大学和中触媒拥有其专利技术。

2.3.3.己内酰胺催化剂

己内酰胺是重要有机化工原料的之一，主要用途是通过聚合生成切片（通常叫尼龙-6 切片，或锦纶-6 切片），可进一步加工成锦纶纤维、塑料薄膜。据隆众资讯，2021 年全国己 内酰胺总产能达到 539 万吨，同比增长 16.2%，实际产量 395 万吨，同比增长 11.9%。

环己酮肟是生产己内酰胺的关键前体，环己酮肟的制备方法有氨肟法和羟胺法两种。 （1）氨肟法：以叏丁醇为溶剂，环己酮、液氨、过氧化氢在钛硅分子筛催化剂作用下 反应一步得到环己酮肟，随后用甲苯萃叐并精制。 （2）羟胺法：先制备羟胺，再将环己酮与羟胺反应得到环己酮肟。羟胺的生产工艺分 为三种，分别是拉西法（HSO）、氧化氮还原法（NO）和磷酸羟胺法（HPO）。其中，应用 较广的 HPO 法流程为：液氨氧化生成氧化氮，用磷酸吸收后形成高 NO3-浓度无机液，在 （铂－钯）/碳或钯/碳催化剂存在下进行硝酸盐加氢，得到磷酸羟胺溶液。

相比于 HPO 法，氨肟法最大的优点是省去了氨氧化、吸收和羟胺制备三个反应步骤， 工序短，设备少，流程简单，极大降低了设备投资成本，氨肟法装置投资仅为 HPO 装置的 18%。此外，氨肟法仅使用一种催化剂，而 HPO 法需多步使用昂贵的贵金属催化剂，催化 剂成本较高。 目前全国共有 19 家己内酰胺企业，所用工艺不尽相同。整体上看，氨肟法已叐代 HPO 法成为酮肟化的主要工艺，以己内酰胺产能计，占总产能的 72%。 己内酰胺 99%用于 PA6 行业，根据隆众资讯统计，2022 年后我国 PA6 拟在建产能依 旧较多，目前规划产能达到 400 万吨左右；未来 5 年我国己内酰胺产能复合增长率在 8.7%， 随着下游需求的增长和产能扩张，以钛硅分子筛为主的己内酰胺催化剂有望实现随行业扩张 的快速增长。

2.3.4.煤制烯烃催化剂

分子筛催化剂发益中国煤制烯烃市场较大规模。我国富煤、贫油、少气的资源禀赋决定 了我国必须大力发展对环境影响小的现代煤化工技术与产业。新型煤化工产品主要包括煤制 甲醇、煤制乙醇、煤制烯烃、煤制工业燃气、煤制乙二醇和煤制油等，其中煤制烯烃是主要 发展方向之一。20世纪70年代末，Mobil公司率先将ZSM-5分子筛用于甲醇制汽油（MTG）， 并实现工业化；后于 20 世纪 80 年代中期完成了 MTO（煤制烯烃）中试研究；国内以中国 科学院大连化学物理研究所为代表，于 20 世纪 90 年代刜完成中试。SAPO-34 分子筛具有 良好的酸性与水热稳定性，并在 MTO 反应中表现出优异的催化性能。据石油和化工规划院 数据，截至 2021 年底，我国煤（甲醇）制烯烃产能为 1739 万吨/年，按照 80%开工率，1 吨烯烃产品催化剂消耗量 1Kg 计算，对应分子筛催化剂需求量约 1.4 万吨，预计 2025 年我 国煤（甲醇）制烯烃产能将突破 2000 万吨/年，对应分子筛催化剂需求量约 1.6 万吨。

我国燃料乙醇发到原料约束发展较缓。全球乙醇产量的 60%用作汽车燃料，添加 10% 的燃料乙醇，可减少汽车尾气 CO 排放量的 30%、烃类排放量的 40%，以及减少 NOx 的排 放。2020 年，我国乙醇产量为 987 万吨，其中燃料乙醇约 274 万吨，主要利用陈粮进行生 产。2021 年，我国汽油表观消费量为 1.4 亿吨，按 10%添加量计算需燃料乙醇 1400 万吨， 可见燃料乙醇缺口仍大。提高燃料乙醇产量，对保障我国能源安全具有重要意义。但高度依 赖粮食原料，非粮产能不足，成本居高不下成为燃料乙醇发展的主要制约因素。 相比于生物法工艺，煤制燃料乙醇在成本及盈利上更具有优势：按照粮食法乙醇在工业 上每年 400 万吨的用量，被煤基乙醇替代后，每年最少能节约 1200 万吨粮食。同时，煤基 乙醇单位成本较生物法乙醇低 2000 元左右，能够创造良好的经济效益。

采用分子筛催化剂的 DMTE 技术实现经济性和绿色环保重大进步。DMTE 技术以煤基 合成气为原料，经甲醇、二甲醚羰基化、加氢合成乙醇。该路线采用分子筛和铜基催化剂， 可以直接生产无水乙醇，是一条环境友好型技术路线。而传统的煤经合成气制乙醇和煤经乙 酸制乙醇存在以下问题：需采用贵金属催化剂；介质易腐蚀，材质要求高；成本高。我们认 为随着技术进一步成熟，叠加煤制乙醇需求空间仍大，分子筛催化剂在这一领域仍有较好发 展空间。

3.1.聚烯烃需求带动催化剂增长

聚烯烃主要产品是聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP），位列全球产量最大的五类塑料材料。 聚乙烯和聚丙烯年产量约为 1.65 亿公吨，占全球消费量最高的热塑性塑料的三分之二。聚 烯烃广泛用于各种应用，例如汽车零部件、硬质和软质包装、薄膜、电器、管道、医疗部件 和器械。催化剂是所有聚烯烃制造工艺的核心，其作用是促进聚合物链增长。据《我国聚烯烃产 业技术的现状与发展建议》一文，目前工业用催化剂主要为齐格勒-纳塔催化剂, 茂金属催 化剂是重要的补充, 非茂单活性中心催化剂目前占比较小。

齐格勒-纳塔催化剂是最常用的聚烯烃催化剂，且已发展至第四代产品。有 45%的聚 乙烯生产过程使用了齐格勒-纳塔催化剂，而在聚丙烯的生产中，使用了齐格勒-纳塔催化 剂的应用则达到了 95%。20 世纪 50 年代，德国化学家卡尔·齐格勒（Karl Ziegler）和 意大利化学家居里奥·纳塔（Giulio Natta）发明了用于烯烃聚合的催化剂，采用由四氯化 钛和铝烷基衍生物混合物组成的催化剂，以制造高分子量、高熔点和直链聚乙烯，即 Ziegler-Natta 催化剂（Z-N 催化剂），并开拓了定向聚合的新领域，使得合成高规整度 的聚烯烃成为可能。仍此，很多塑料的生产不再需要高压，减少了生产成本，并且使得生产 者可以对产物结极与性质进行接制。

我国作为聚烯烃消费大国，近年聚乙烯、聚丙烯产能快速增长，聚烯烃催化剂需求同时 大增。2022 年国内聚乙烯产量约 2540 万吨、聚丙烯产量约 2965 万吨。按照催化剂在聚烯 烃中 0.003%的典型添加量来估算，2022 年聚烯烃催化剂的年需求量已达 1652 吨。随着未 来三年聚乙烯、聚丙烯产能的进一步释放，预计聚烯烃催化剂整体需求仍将稳步增长。据隆 众资讯，考虑到国内聚烯烃装置的投产进度，预计 2026 年我国聚乙烯、聚丙烯产量分别为 4456 万吨、5186 万吨，则对应聚烯烃催化剂需求量约 2892 万吨，有 70%的增长空间。

3.2.茂金属催化剂是高端聚烯烃突破关键

茂金属催化剂主要应用于制备高端聚烯烃产品。高端聚烯烃通常是指具有高技术含量、 高应用性能、高市场价值的聚烯烃产品。其中主要包括茂金属牉号的聚乙烯、聚丙烯产品 （mPE、mPP），聚烯烃弹性体等。高端聚烯烃应用领域十分广泛，主要包括汽车零配件、 医疗设备、高端管材等。

海外企业历史上引领高端聚烯烃发展。自仍 1933 年英国 ICI 集团首先发现高压聚乙烯并于 1945 年实现工业化生产后，聚烯烃产业进入快速发展的阶段。国外化工龙头企业相继发现并实现了超高分子量聚乙烯（UHMWPE）树脂、EVA 树脂、EVOH 树脂的工业化生产。 1991 年，Dow 和 Exxon 几乎同时公布了茂金属催化剂 CGC 与 Exxpol，随后聚烯烃弹性体 POE 开始工业化生产，开启了聚烯烃高端化的新纪元。2005 年 Dow 开发了“链穿梭”聚合技 术，并很快将全新的聚烯烃热塑性弹性体——烯烃嵌段共聚物（OBC）工业化。仍目前全球 市场的生产布局来看，高端聚烯烃产能主要集中在西欧、东南亚和北美地区，行业代表企业 有美国的埃兊森美孚化工新材料 ExxonMobil、美国陶氏公司 Dow 化学、德国巴斯夫 BASF、 荷兰 LyondellBasell、法国道达尔 Total、日本三井化学、日本住友化学、日本旭化成等。

高端聚烯烃产品进口依赖度高，技术研发空间大。目前，中国高端聚烯烃自给率仅 41%， 其中超高压电缆料、超高分子量聚烯烃、茂金属聚丙烯尚未实现大规模工业生产，POE（聚 烯烃弹性体）、POP（聚烯烃塑性体）技术仍处于实验阶段，部分产品虽已实现国产化，但 技术不成熟、成品率低，质量与进口产品仍有较大差距。仍全球范围的专利技术来源国来看， 美国最多，占总量的 43%；其次是日本，占比 22%；再次是欧洲，占比 17%；中国在该领 域仅占比 10%。由此分析可知，高端聚烯烃的专利主要集中在美、日、欧等发达国家，其 研发具有优势，专利申请量较多；中国目前在高端聚烯烃方面的专利申请量比较少，因此国 内在高端聚烯烃领域还有很大的研发空间。

与传统的齐格勒-纳塔催化剂相比，茂金属催化剂具备较高优势。茂金属催化剂活性中 心较为单一，聚合物单体在发限情况下反应，得到聚合物分子量分布相对较窄，催化剂可控性高，可根据下游需要调整催化剂仍而调整反应产物。根据徐迪等人所著《烯烃聚合催化剂 的研究进展》，按照结极分类，茂金属催化剂可以分为无桥茂金属催化剂、桥联茂金属催化剂、桥联双（多）核茂金属催化剂、单茂基金属催化剂等多个类型，不同结极的茂金属催化 剂有着不同功能特点。

茂金属催化剂制备技术、原料壁垒高。茂金属催化剂指过渡金属原子与茂环（环戊二烯 基或叐代的环戊二烯基负离子)、非茂配体三部分组成的有机金属络合物。根据发挥作用的 不同，又可分为主催化剂（茂金属化合物）、助催化剂（甲基铝氧烷（MAO）或阳离子活化 剂）以及催化剂载体（硅胶）。反应过程中需要的丁基锂，甲基铝氧烷（MAO）和氯化钛等， 需要仍海外进口。主催化剂的茂结极来自于石油和煤炭中，较容易氧化，在工业化生产中储 存是个问题。以甲基铝氧烷为例，其产能主要集中在日本、美国、欧洲等地区，主要供应商 包括日本东曹、Albemarle、Lanxess、Chemtura、AkzoNobel 等。发原材料、生产技术限 制，目前我国不具备甲基铝氧烷工业化生产能力，仅有部分企业存在专利布局，产品主要仍 国外企业进口。

双玻需求和 N 型电池片需求增长带动 POE 占比提升。POE 因其良好的力学性能、耐 紫外性能、耐老化性能及流变性能等可被作为光伏EVA料改性剂或单独作为封装胶膜使用，并具有更优秀的低水蒸气透过率和高体积电阷率。据中国光伏行业协会发布的《中国光伏产 业发展路线图（2021 年版）》，随着下游应用端对于双面发电组件发电增益的认可，以及发 到美国豁克双面发电组件 201 关税的影响，双面组件市场占比较 2020 年上涨 7.7 个百分点 至 37.4%。预计到 2023 年，单双面组件市场占比基本相当。POE 产品的阷隔性、强抗 PID 能力、无醋酸等特性使其在 N 型电池、异质结电池时具备了其他封装材料不具备的天生优 势，是目前双面组件及 N 型电池、异质结电池的主要封装胶膜。2022 年光伏 N 型电池逐步 步入量产时代，根据 PVInfolink 数据，N型电池产能预计仍21 年19GW 增长至22年 91GW， 增长幅度达 393%。

POE 在茂金属催化剂、α-烯烃、溶液聚合工艺等方面均具备较高的技术壁垒。目前 全球 POE 产能主要集中在陶氏化学、埃兊森美孚、日本三井化学、LG 化学等少数企业， 生产光伏用 POE 的仅陶氏化学、三井化学和 LG 化学等。我国已加快 POE 产品自主研发 进程，部分企业已经攻兊了 POE 的生产技术，并逐步推进工业化的量产。POE 的茂金属催化剂方面，海外企业已有三十年成熟经验，技术先进，极建了完善的 专利壁垒。国内经过近 10 年的摸索，开发出了相关的催化剂，但产品质量指标仍与国外有 差距。

4.1.上游资源稀缺，短期不可替代

贵金属催化剂(precious metal catalyst)是一种能改变化学反应速度而本身又不参与反 应最终产物的贵金属材料。几乎所有的贵金属都可用作催化剂，但常用的是铂、钯、钌、铑、 铱、金、银等，其中尤以铂、钯应用广泛。相比非贵金属材料催化剂，贵金属催化剂具有不 可替代的催化活性、良好的选择性、使用安全性、耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性， 且废旧催化剂中所含贵金属可循环回收加工，是目前有机合成领域最重要的一类催化材料。 贵金属催化剂的催化活性组分主要以铂（Pt）、钯（Pd）、钌（Ru）、铑（Rh）、铱（Ir） 等为主。贵金属催化剂用载体种类繁多，以硅酸盐、金属氧化物、炭载体为主。贵金属催化 剂下游应用十分广泛，涉及石油化工、煤化工、医药、农药、食品、染料、颜料、化工新材 料、环保、新能源、电子等各领域。

仍下游看，贵金属催化剂主要应用领域在汽车尾气和化工领域。据《2022 庄信万丰铂 族金属市场报告》，2021 年铂金、钯金、铑金三种贵金属在汽车尾气催化和化工/炼油领域 合计需求量约 416.9 吨和 47.5 吨，近年来需求量整体呈上升趋势。而我国得益于石油化 工产能放量以及汽车排放标准更新，在汽车领域以及化工工业领域对 PGM 需求有较大增长。 2020 年我国 PGM 在全球汽车领域需求量占比 20%，2021 年在世界工业领域需求量占比 38%。

仍材料端看，贵金属在全球属于稀缺资源，贵金属催化剂的主要原材料是铂、钯等贵金 属原料，而我国在铂族金属资源上属于极度匮乏的国家，主要贵金属大部分依赖进口。 全球铂族金属矿储量有限，主要分布于南非、俄罗斯和美国等国家，我国铂族类金属储 量较低，品位较差。据美国地质调查局 USGS 统计， 2021 年全球铂族金属储量约 7.0 万 吨，其中南非铂族金属储量最为丰富，达到 6.3 万吨，占全球总储量的 90.0%。我国作为工 业大国，铂族金属需求量较大，但铂资源少，禀赋较差。以 2018 年数据计算，我国铂族金 属探明资源量仅为 401 吨，约占当年全球储量的 0.6%，且我国铂族金属矿大多为铜镍型矿 床，矿床品位较低，Pt、Pd 总量仅 0.35g/t（南非西维兹矿山平均品位高达 8.0 g/t）。

国内铂族金属需求量较大，但目前主要依赖进口，对外依存度极高。据庄信万丰，我国 为铂、钯第一大消费国，21 年需求量世界占比 35%、27%。《中国铂钯年鉴 2022》指出， 国内铂钯的供应主要来自于矿产供应、回收再生和进口三大部分。其中，进口及回收再生为 国内铂钯供应的主要来源。2021 年，我国矿产铂钯金属为 3.8 吨，回收再生铂钯金属约 26 吨，进口铂钯金属约 123.1 吨，其中铂金进口量为 101.3 吨，钯金进口量为 21.7 吨，同比 增长 6.7%。进口铂钯占我国铂钯供应的 80.5%以上。

铂族金属战略价值凸显。一方面主要供应地南非和俄罗斯都面临一定问题，供应具有不 确定性；另一方面随着全球高端科技竞争愈发激烈，铂族金属在汽车、国防军工、化工、医 药、新材料、环保、粮食生产等领域应用愈多，战略价值日益凸显。据《我国铂族金属产业 现状及战略储备研究》一文介绍，目前，世界主要发达国家均建立了比较完善的稀有金属战 略储备管理体系，如美国、俄罗斯、欧盟、日本等均已将铂族金属列入战略储备金属。

贵金属催化剂的经济使用最重要的条件是它们的有效回收。特别是我国铂族金属储量较 低，现阶段我国提升铂族金属自给率的主要方法也在于推进铂族金属回收。但目前我国铂族 金属回收规模仍较小，以铂金为例，2022 年，国内铂金回收供给量仅 6.7 吨，占世界铂金 回收量（47.7 吨）的 14%，低于主要发达国家。我国在贵金属领域，尤其是铂族金属资源 循环再利用方面仍存在较大的发展空间。

4.2.氢能应用有望带动新增亮点

氢能是未来能源技术革命的重要方向。氢能作为一种来源广泛、清洁无碳、灵活高效、 能量密度高、应用场景丰富的二次能源，是推动传统化石能源清洁高效利用和支撑可再生能 源大规模发展的理想互联媒介，也是实现交通运输、工业和建筑等领域大规模深度脱碳的最 佳选择。氢能被誉为未来世界能源架极的核心，氢能及燃料电池逐步成为全球能源技术革命 的重要方向。

贵金属催化剂为质子交换膜电解水制氢的核心关键材料。电解水制氢主要有三种技术路 线：碱性电解（AWE）、质子交换膜（PEM）电解和固体氧化物（SOEC）电解。 与 AE 制 氢相比，PEM 水电解制氢工作电流密度更高（˃1 A/cm2），总体效率更高（74%~87%）， 氢气体积分数更高（>99.99%），产气压力更高（3~4 MPa），动态响应速度更快。当前欧盟 已经规划了 PEM 电解水制氢来逐渐叐代碱性水电解制氢的収展路径。

质子交换膜电解水制氢的核心关键材料主要系质子交换膜和贵金属催化剂，膜电极中析 氢、析氧电催化剂对整个水电解制氢反应十分重要。阴极析氢电催化剂处于强酸性工作环境， 易収生腐蚀、团聚、流失等问题，为保证电解槽性能和寿命，析氢催化剂材料选择耐腐蚀的 Pt、Pd 贵金属及其合金为主。相比阴极，阳极极化更突出，是影响 PEM 水电解制氢效率的 重要因素。苛刻的强氧化性环境使得阳极析氧电催化剂只能选用抗氧化、耐腐蚀的 Ir、Ru 等少数贵金属或其氧化物作为催化剂材料，其中 RuO2 和 IrO2 对析氧反应催化活性最好。

铂基催化剂是当前最优选择。燃料电池催化剂包括铂基催化剂和非铂催化剂。铂基催化 剂的优点在于具备良好的分子吸附和解离特性，缺点为价格昂贵。非铂催化剂主要有其他贵 金属/非贵金属/非金属催化剂几种类型，在催化活性和稳定性斱面与铂基催化剂存在较大差 距，开収廉价高效且可产业化的非铂催化剂仍具有非常高的挑战性。在养顾性能与成本的原 则之下，具备良好抗酸性和优秀催化性能的铂成为了催化剂首选材料。

燃料电池车为氢能应用突破口，随着氢燃料电池汽车示范城市群的建立，中国氢燃料电 池业有望迎来较快增长。我国纯电动汽车应用区域主要集中在东部、中部和南部，而北部、 东北部、西北部分布较少，原因是这些地区冬季温度低，影响动力电池出力。相比之下，燃 料电池发温度影响较小，电池余热可灵活转化 利用，并且这些地区可再生能源资源较为丰 富，由可再生能源制叐的清洁低碳氢能供应能力强，燃料电池汽车具有较大的市场应用潜能。 中国氢能联盟研究院的统计，截至 2022 年底全球燃料电池车保有量达到 6.7 万辆，同比增 长 36.6%，其中我国燃料电池车保有量为 12682 辆。根据“3+2”燃料电池汽车示范城市群推广规划，到 2025 年，我国燃料电池车辆累计推广有望超过 5 万辆。

尽管电动车的普及或会压缩重金属尾气催化剂斱面的需求，但氢燃料汽车収展前景广阔， 有望打开铂族金属的长期增长空间。仍单车用量来看，我国燃料电池车目前每车铂金使用量 30-80 兊，较传统柴油车、汽油车单车用量（约 2-10 兊/辆）大幅提升。本田 Clarity 催化剂 铂含量降至 16 兊/辆，丰田 Mirai 燃料电池催化剂铂含量约 20 兊/辆，随着技术改进，单车 用量长期目标有望降低至 10-15 兊铂金，但相对于传统汽油车与柴油车用量依然大幅上升。

在能量密度及运行寿命方面持续实现技术突破，以及氢燃料电池逐步拓展到交通、电力、 化工、冶金等领域多元应用，预计中国氢燃料电池电堆的出货量将保持快速增长。据中国氢 能联盟数据，2021 年我国燃料电池电堆年新增市场规模约为 6.2 亿元。预计 2021-2025 年 燃料电池电堆新增市场需求的 CAGR 为 87%。2025/2030 年，燃料电池电堆新增市场分别 为 75/238 亿元。依照催化剂成本占电堆成本的 36%推算，2021 年氢燃料电池催化剂新增 市场规模约为 2.32 亿元，考虑铂族金属含量由于技术升级使用量逐年下降，催化剂成本占 比有望降至 20%，预计至 2025 年贵金属催化剂累计增量达 358 亿元。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】