20023年国林科技研究报告 臭氧发生器规模达百亿，公司掌握核心技术

公司介绍

国林科技主要从事臭氧产生机理研究、臭氧设备的设计与制造、臭氧应用工程方案设计、安装、调试、运 行及维护，产品涵盖全系列臭氧发生器及臭氧系统设备，目前已广泛应用于市政给水深度处理、市政污水处理、 工业废水处理、烟气脱硝、化工氧化等领域，是国内臭氧行业的龙头企业。同时公司通过多年技术积累与研发 经验，开始涉足半导体清洗设备与乙醛酸、甲酸钾制备领域。2019-2021 年工业废水领域营收占比最大，2021 年营收占比为 38.85%，客户包括中海油、中国石化、中国 石油等各地分公司。市政污水处理领域占 21 年营收 17.40%。2021 年公司制氧机实现对外销售，销售收入 0.67 亿元，营收占比 13.55%。

在工业废水处理领域，公司先后为中海油、中国石化、中国石油等各地分公司提供数十套大型臭氧设备。 传统消毒行业，公司拥有娃哈哈、农夫山泉以及康师傅等大量优质客户。在烟气脱硝处理行业，公司臭氧设 备成功应用于四川石化、青岛能源集团、济南热电、太阳纸业、杭州萧山开发区热电、景德镇焦化集团、云 南石化、泉州石化等公司的脱硝装置中，在臭氧烟气脱硝市场具有很强的技术优势和业绩优势。在市政领域， 公司与各地自来水厂和污水厂展开合作。国际销售方面，公司产品已出口至俄罗斯、印度、意大利、美国、 澳大利亚、韩国等国家。

公司发展稳健，2022 年受疫情影响有所下滑。公司营业收入从 2017 年的 2.13 亿元增长至 2021 年的 4.96 亿元，CAGR 达到 23.52%；归母净利润从 2017 年的 0.45 亿元上升至 2021 年的 0.76 亿元，CAGR 为 14.00%。 随着环境问题凸显，国家不断加大对环保产业的投资，提高环保标准，臭氧发生器需求量稳定增长。2021 年前三季度公司营业收入 1.98 亿元，同比下滑-46.77%，归母净利润 0.12 亿元，同比下滑 80.78%，主要原因为受疫 情持续影响，销量减少，以及新疆乙醛酸项目投产导致管理费用增加。

公司于 2019 年 7 月上市，募集资金净额 3.1 亿元，用于基于臭氧-活性炭技术的生活饮用水提标改造项目、 臭氧产业化基地升级改造项目、技术研发中心项目与补充流动资金。2021 年非公开发行募集资金净额 3.6 亿元， 用于 2.5 万吨/年高品质晶体乙醛酸项目（一期）。公司控股股东与实际控制人为丁香鹏，持有公司 28.73%的股份。公司管理团队成员丁香鹏、张磊、王承宝 同时为核心技术人员，且在公司工作 15 年以上，保证了公司技术研发理念、技术研发体系和管理政策的连贯性、 一致性。

臭氧发生器规模达百亿，公司掌握核心技术

臭氧发生器下游应用市场空间广阔

臭氧是水处理中最有效的消毒剂之一。臭氧具有强氧化性，氧化性强于氟，杀菌性强于氯，具有脱色、除 臭、杀菌、除虫等作用。同时臭氧能快速变成氧气增加溶解氧水平，不会产生氯化消毒副产品等二次污染，具 有环保、低成本等优势。臭氧气体在正常大气条件下自然不稳定，在实际应用中，臭氧必须使用臭氧发生器在 现场制造，目前工业应用臭氧发生器大都采用介质阻挡放电的方法。

臭氧发生器被广泛应用于饮用水深度处理、市政污水处理、中水处理、工业废水处理、烟气脱硝处理、精 细化工、纸浆漂白、医疗、食品饮料加工等领域。近年来臭氧发生器行业增长稳定。据统计，2019 年中国臭氧 发生器的市场规模达 215 亿元。同比增长 8.5%。

饮用水深度处理领域，臭氧-生物活性炭工艺效果突出，渗透率有望持续提升。目前，大多数自来水厂采用 的絮凝—沉淀—过滤—氯消毒常规水处理工艺存在较多局限性：对有机污染为主的微污染去除能力非常有限， 难以去除异味，氯消毒难以杀灭“两虫”，产生有毒加氯消毒副产物。粉末炭+超滤膜深度处理工艺（膜技术） 在饮用水深度处理方面尚处于起步阶段，对进水水质要求较高，要经过各种严格的预处理和常规处理，避免频 繁的膜淤塞和污染等问题而提高运行成本。

臭氧-生物活性炭工艺通过在预臭氧接触池和后臭氧接触池中投加臭氧，氧化大分子有机物，杀藻、细菌、 病毒、病原体等。活性炭能够迅速地吸附水中的溶解性有机物，同时靠臭氧产生的充足氧源，炭床中的微生物 能以有机物为养料大量生长繁殖，使活性炭吸附的小分子有机物充分生物降解。该工艺可以使有机物浓度降低 至 0.7mg/L~1.6mg/L，氨氮浓度低于检测限值，对无机还原性物质、色度、浊度、嗅味也有很好的去除效果，并 且能有效降低“三致”物质，解决膜技术无法去除的溶解性有机物和嗅味，经济成本低。

国内臭氧发生器龙头，掌握核心技术

臭氧技术是一系列专业技术的综合运用，任何一个环节存在技术欠缺都会对臭氧企业的发展产生限制作用。 公司通过自主研发，掌握了臭氧系统设备制造和已有应用领域的全部环节的关键技术，成为公司的核心竞争力。 公司臭氧发生器及其系统设备中核心零部件均为公司自制，部分常规部件采用外购，少部分低端零配件及罐体 喷塑等技术含量较低的工艺为外协加工。公司掌握核心技术，自产率高，具有技术优势及成本优势。

介质阻挡放电技术是工业用臭氧发生器的核心技术，介质材料的性能决定了臭氧发生器产量、浓度、电耗 及运行可靠性。国内外主流的臭氧设备制造商均有技术专利。WEDECO 的玻璃介质放电技术，Ozonia 的 AT （Advantage Technology）非玻璃介电体技术和近年新推出的 IGS（Intelligent Gap System）技术，日本富士电机 系统株式会社、三菱电机的玻璃介质放电技术。

公司同时掌握 DTA 非玻璃放电体技术和 DBS 玻璃介质放电技术。DTA 非玻璃放电体技术包含了介质材料配 方、加工与烧结工艺、检验与测试标准，提高介电常数，降低了介电损耗，提高了介质导热性能。该技术为国 内领先水平，解决了我国非玻璃放电体臭氧发生器制造的技术瓶颈。DBS 玻璃介质放电管技术在高浓度运行条 件下具有更高效率，玻璃放电管直径小，臭氧发生室的空间利用率更高，因此大型臭氧发生室结构尺寸更加紧 凑。由于在介质管外壁做了纳米涂层处理，介质管具有一定自洁作用，在正常的运行情况下，臭氧放电管至少 连续运行 5 年以上才需要维护，更适用于石油、化工等行业。

深耕臭氧发生器领域，实现众多突破性进展。公司依托臭氧设备的全套核心技术，陆续研制了单机产量 3kg/h、 5kg/h、10kg/h、20kg/h、50kg/h、80kg/h、120kg/h 大型臭氧发生器。其中大型（120kg/h）臭氧发生器是国内 首个臭氧产量突破 120kg/h 的项目，填补了国内空白，性能指标达到国际先进水平。公司 5×120kg/h 的大型臭 氧系统设备于 2012 年在石家庄桥东污水厂投入运行，这是全亚洲迄今为止最大臭氧系统用于污水处理的案例。 2008 年 7 月，公司中标有 Ozonia、WEDECO 参与的昆山自来水第三水厂日处理 20 万吨自来水的臭氧系统设备 招标，打破了市政给水行业使用大型臭氧设备完全依赖进口的局面。

切入臭氧法制乙醛酸，专有技术有望显著增厚业绩

乙醛酸应用领域广泛，国内供应集中在中低端领域

乙醛酸是重要的医药中间体和精细化工原料，应用领域广泛。乙醛酸在香料、医药、造纸、皮革、塑料、 涂料、着色、农药、食品添加剂、有机、生化等多领域得到广泛应用。在医药方面，乙醛酸既可以直接使用， 也可用于合成口服青霉素、尿囊素、对羟基苯甘氨酸等药物。在香料方面，乙醛酸可用于合成香兰素、乙基香 兰素、洋茉莉醛（胡椒醛）、对甲氧基苯甲醛（茴香醛）等。在农药方面，乙醛酸可用于生产草甘膦、草特伦、 稀虫灵、喹硫磷、禾草克等农药，在农药除草剂等方面发挥积极的效应。随着其应用范围扩大及后继产品的开 发，市场容量不断扩大，行业发展前景较好。

乙醛酸市场容量持续扩大，国内市场占比大。根据美通网，2019 年乙醛酸市场的价值为 10.65 亿美元，预 计到 2028 年将达到 15 亿美元，预测期内（2020-2028 年）复合年增长率为 3.9%。从需求看，全球每年约有 2 万吨高品质晶体乙醛酸、3 万吨高品质乙醛酸水溶液和 20 万吨普通乙醛酸水溶液的市场需求，其中国内市场需 求约为 13-16 万吨，占全球市场总量的 50%-60%。

国内供应商主要采用乙二醛硝酸氧化法生产乙醛酸，杂质含量较高。虽然目前国内参与供应乙醛酸的企业 多达数百家，但技术工艺落后，大部分生产均采用乙二醛硝酸氧化法，产品以乙醛酸溶液为主，尚无大规模晶 体乙醛酸生产厂家。目前，我国乙醛酸生产厂家主要包括湖北省宏源药业科技股份有限公司、江苏太仓广泽精 细化工有限公司、嘉兴市中华化工有限责任公司、泰兴市晖鹏化工原料有限公司和湖北顺惠生物科技有限责任 公司等公司，产能合计 12.1 万吨，约占市场总需求量的 46%。产品主要以 40%、50%的水溶液为主，且含有乙 二醛、草酸等杂质，对下游产品的开发，诸如医药、食品以及高端化妆品造成一定的影响。

专有臭氧技术打造护城河，抢占高端乙醛酸市场

公司目前掌握了臭氧氧化顺酐法制取晶体乙醛酸的全部核心技术与专有技术。公司在马来酸臭氧氧化法的 基础上，经过十余年的不断创新及改进完善，形成了臭氧氧化顺酐法晶体乙醛酸专有技术，突破了以顺酐为原 料，采用臭氧氧化法生产晶体乙醛酸的技术壁垒。臭氧氧化顺酐法通过将顺酐加入水中进行水解，再通过臭氧 氧化后，进行蒸馏得到晶体乙醛酸一水合物和副产品甲酸溶液。副产品甲酸溶液加入氢氧化钾进行酸碱中和反 应制取甲酸钾，蒸馏后得到甲酸钾结晶，副产品收率、反应效率达到 99%以上。

臭氧氧化顺酐工艺与传统工艺相比，在产品品质方面优势明显。该工艺产品收率 97.5%、纯度 98％以上， 不含传统乙二醛硝酸氧化法工艺中的乙二醛物质。同时原料经济易得，几乎无环境污染，工艺安全简单，容易 大规模生产。此外晶体乙醛酸还有运输方便、易存储等优势，其客户侧重于下游医药、食品以及高端化妆品等 高端化工企业，其产品不仅可以满足高品质晶体乙醛酸和高品质乙醛酸水溶液市场需求，而且可以广泛应用于 普通晶体乙醛酸和普通乙醛酸水溶液的下游领域，提升和改善下游客户产品品质和产品的终端消费体验，实现 传统精细化工行业转型升级。

臭氧氧化顺酐工艺生产乙醛酸的副产品甲酸经过工艺处理后可形成甲酸钾，在油田、医药、皮革、印染、 溶雪剂等行业均有广泛应用，工厂所在地新疆境内的克拉玛依油田、塔里木油田、吐哈油田，有大量甲酸钾的 需求，投产后可以更好的满足当地甲酸钾的供应，降低当地企业采购成本，同时甲酸钾价格较高，能够带来收 入且降低公司的销售成本。公司作为臭氧发生器行业领军企业，核心生产设备优势明显。臭氧氧化顺酐法制取晶体乙醛酸技术需要高 标准的臭氧发生器和氧气制备设备。公司是国内臭氧行业的代表企业，拥有先进的大型臭氧发生器制造技术及 VPSA 现场制氧技术。同时成熟稳定的研发团队，大量的专利、专有技术等研发成果，以及多项臭氧技术应用 及臭氧设备制造技术，为高品质晶体乙醛酸产业化生产提供了重要技术支撑。

新疆地区具有原料、燃料供应优势。生产乙醛酸主要成本为顺酐和产生臭氧所需电费，顺酐占比约为 50%-60%，电费占比约为 30%。公司乙醛酸项目地处新疆，建设地点周边大型炼油、乙烯、芳烃生产企业较多， 项目原料顺酐供应充足，采购便利，节省物流成本。生产过程中臭氧发生器制备臭氧需耗费大量电力。公司已 与石河子经济技术开发区管理委员会签署协议，在一定年限内以优惠电价向新疆国林新材料供应电力，根据测 算，按优惠电价测算的乙醛酸生产成本较公司目前的乙醛酸生产成本降低 4,000-5,000 元/吨，按达产后的产能测 算，每年将降低生产成本 5,000-6,250 万元。

从价格上来看，公司乙醛酸产品无明显弱势。湖北宏源药业是国内生产乙醛酸水溶液规模较大的企业，其 乙醛酸水溶液售价为 1.30-1.40 万元/吨，公司高品质乙醛酸水溶液定价 1.4 万/吨，且因纯度高、无杂质，下游客 户无需二次提纯。同时，公司高端晶体乙醛酸由于便于运输，运输成本低。特别是销往海外的运输成本显著低于乙醛酸水溶液。 乙醛酸项目达产后将为公司营收规模带来巨大贡献。乙醛酸项目于 2022 年 6 月开始试生产，目前处于产能 爬坡阶段。近期随着疫情管控放开，产能爬坡有望加速进行。经公司测算，一期 1.25 万吨项目建成达产后，预 计实现新增年销售收入为 35,389.38 万元，年平均利润总额为 13,877.97 万元，年均税后利润为 11,796.3 万元， 根据报价水平以及实际生产成本等的不同，利润水平可能。

半导体清洗臭氧设备国产替代中

于乙醛酸水溶液。 乙醛酸项目达产后将为公司营收规模带来巨大贡献。乙醛酸项目于 2022 年 6 月开始试生产，目前处于产能 爬坡阶段。近期随着疫情管控放开，产能爬坡有望加速进行。经公司测算，一期 1.25 万吨项目建成达产后，预 计实现新增年销售收入为 35,389.38 万元，年平均利润总额为 13,877.97 万元，年均税后利润为 11,796.3 万元， 根据报价水平以及实际生产成本等的不同，利润水平可能。

半导体先进制程升级导致清洗频率增加、清洗难度升级，对清洗工艺提出新的需求。半导体清洗设备着晶 圆制造工艺不断向精密化方向发展，芯片结构的复杂度不断提高，芯片对杂质含量的敏感度也相应提高。现阶 段，芯片技术节点不断提升，从 55nm、40nm、28nm 至 14nm、7nm 及以下，对晶圆表面污染物的控制要求越 来越高，往往光刻、刻蚀、沉积等重复性工序前后都需要一步清洗工序，在实现相同芯片制造产能的情况下， 对清洗设备的需求量也将相应增加。

目前半导体清洗技术主要分为湿法清洗和干法清洗两种路线，湿法清洗是主要的清洗方法。湿法清洗采用 化学药液和去离子水，对晶圆表面进行无损伤清洗，以去除晶圆制造过程中的颗粒、自然氧化层、有机物、金 属污染、牺牲层、抛光残留等物质。RCA 清洗是工业标准湿法清洗工艺，主要步骤是将硅片有序地先后浸入 1 号标准清洗液（SC-1）和 2 号清洗液（SC-2），并结合 Piranha 溶液以及 HF（氢氟酸）浸泡两个步骤。RCA 清 洗工艺存在需要大量化学试剂，带来了成本的增加、均匀性不一致等问题。

臭氧和去离子水溶液是 Piranha 和 RCA SC-1 和 SC-2 更清洁、安全和高效的替代品。根据《半导体制造技 术》与 MKS 官网介绍，臭氧和去离子水溶液紧随其后进行的 SC-2 清洗步骤能有效去除铜、银等金属以及有机 污染物，也可代替 Piranha 步骤用于轻有机物清洗。高浓度臭氧水清洗技术与传统的清洗技术结合（RCA 清洗、 稀释化学法、IMEC 清洗法及单晶片清洗）可有效避免或减少浓硫酸、氢氟酸等化学药剂的使用量，去除有机 污染物的同时还能在晶圆表面形成一层致密的氧化膜。

半导体臭氧清洗设备国产替代空间巨大。半导体清洗设备市场呈逐年增长趋势。据 VMR 统计，全球半导 体晶圆清洗设备市场规模在 2021 年为 64.2 亿美元，预计到 2030 年将达到 140.9 亿美元，从 2022 年到 2030 年 的复合年增长率为 9.13%。臭氧清洗技术核心设备“高浓度臭氧发生器”市场主要由美国 MKS 和德国安索罗斯 等国外厂商占据。美国 MKS 在中国区收入逐年扩大，2021 年销售额达到 3.55 亿美元。盛美半导体 2018 年从 MKS 采购臭氧水发生器总额 1849.2 万元。清洗设备用臭氧发生器国产化率仅为 10%左右，国产化替代有较大 增长空间。

公司用于半导体行业的高浓度臭氧发生器和高浓度臭氧水设备技术取得突破。大多数臭氧发生器采用管式 结构，存在放电效率低、产生臭氧浓度低的问题。公司自主研发了板式电极放电单元，臭氧产生浓度高且不含 金属离子。高浓度臭氧发生技术、液位控制技术、高浓度臭氧水的制取技术和臭氧水溶浓度检测技术组装的用 于半导体行业的高浓度臭氧水设备经过测试，臭氧发生器出气浓度可达 200-300mg/L，臭氧水浓度可达 80-150PPm，并能实现臭氧水不同浓度的精准控制，满足半导体行业应用需求，产品性能基本对标美国 MKS 等 企业。目前该产品已经交付至苏州某半导体清洗设备公司进行验证阶段。

编辑：荣耀2020