2024年凯立新材研究报告:基础与精细化工共驱成长,立贵金属催化剂国产化潮头

  • 来源:方正证券
  • 发布时间:2024/08/21
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凯立新材研究报告:基础与精细化工共驱成长,立贵金属催化剂国产化潮头。技术驱动成长,引领国产替代的贵金属催化剂龙头企业。凯立新材以产品和技术为立身之本,员工持股比例高,团队干事创业活力强,公司研发投入和技术实力领先行业,以更优性价比的产品和服务引领成长,开创了精细化工领域贵金属催化剂国产化替代的先河,先后实现了山梨醇、己内酰胺等催化剂的国产替代,并多次承担中石化等下游核心客户的研发和联合攻关项目,公司深耕精细化工(尤其是医药)领域,23年医药领域收入占比达到59.99%。公司贵金属催化剂产品在精细化工领域的市占已达到20%+,规模和盈利领先行业。贵金属催化剂行业:环保和化工为需求核心驱动,国产替...

1 凯立新材:技术驱动成长的贵金属催化剂龙头企业

1.1 技术驱动,引领国产替代的贵金属催化剂龙头企业

凯立新材自主研发、生产并向客户销售贵金属催化剂产品或提供贵金属催化剂加 工、催化应用技术开发等服务,是我国精细化工领域贵金属催化剂生产及催化应 用技术研发的龙头企业,主要客户群体分布在医药、高效农药、颜料和染料、化 工新材料、能源及环保、香料与食品等领域,是我国精细化工领域贵金属催化剂 生产规模最大、应用最广泛的企业之一,开发的多种贵金属催化剂产品已经实现 进口替代。公司的贵金属催化剂产品主要包含多相催化剂和均相催化剂两类。多 相催化剂一般由活性组分、助剂和载体组成,目前在工业中使用比例最高,其中 活性组分包括钯(Pd)、铂(Pt)、钌(Ru)、铑(Rh)等贵金属,载体包括活性炭 等。均相催化剂主要为铂族金属无机化合物或有机金属配合物。此外,公司致力 于为客户提供催化应用技术开发与咨询,并提供工艺改进等专业服务,以确保充 分发挥催化剂产品的性能优势。产能方面,凭借成功上市带来的资金支持以及下 游需求向好,公司 2021 年起产能迅速扩张,并在 2022 年跃升至 425 吨,其中多 相、均相催化剂分别占比 95%、5%。2023 年底先进催化材料与技术创新中心及产 业化建设项目和稀贵金属催化材料生产再利用产业化项目达到预定可使用状态, 其中先进催化材料与技术创新中心项目新增多相催化剂产能 75 吨、均相催化剂 产能 2 吨,稀贵金属催化材料生产再利用产业化项目新增炭载催化剂产能 700 吨, 氧化铝催化剂 1300 吨,同时配套建设 2000 吨废旧贵金属催化剂回收产能。

产品结构以多相催化剂为主,贵金属价格波动对收入和盈利结构影响大。销量结 构方面,2018-2023 多相催化剂占到公司催化剂外销量的 85%以上,大部分时间 保持在 95%以上。收入结构方面,2018-2020 年各产品收入占比趋于平稳,多相 催化剂占比保持在 60%以上,均相催化剂占比维持在 30%左右;2021 年均相催化 剂收入占比突破 50%达到 51.17%,背后是:1)2021 年均相催化剂销售量同比大 幅增长 530.93%;2)均相催化剂贵金属含量较高,公司核心原材料钯金属价格 2019 年起大幅上涨之后,2021-2022 持续处于历史高位,公司顺价能力强,原材 料涨价传导周期短,贵金属均相催化剂价格同比应有明显提升。2022 年公司均相 催化剂收入占比进一步提升,背后是:2022年非贵金属均相催化剂销量下滑94.77% 导致均相催化剂整体销量有明显下滑,但也同时导致价格更高的贵金属均相催化 剂销量占比提升,结果体现在 2022 年公司均相催化剂销售价格同比大幅提升, 销售均价提升驱动均相催化剂整体销售收入同比+32.07%,收入占比进一步提升 至 57.06%。毛利结构方面,多相催化剂 2020 年占比开始有所下降,2022 年降低 至 50.7%,2023 年回升至 56.97%;均相催化剂占比 2020 年开始上升,2022 年占 比达到 45.46%,由于铂、铑等贵金属价格的大幅上涨,贵金属含量更高的均相催 化剂 2022 年以 1.83%的销量占比贡献了 45.46%的毛利。

业务模式以催化剂销售为主,催化剂加工和技术服务为辅。公司催化剂业务按销 售模式划分,可分为催化剂销售、催化剂加工以及催化剂应用技术服务。催化剂 销售是指公司自行采购贵金属、活性炭等原料,进行生产和加工,生产出贵金属 催化剂产品并直接销售给客户,随后确认收入并结转产品成本。催化剂加工模式 包括来料加工、垫料加工以及借料加工三种细分合作模式。催化剂应用技术服务 指根据客户需求并结合公司技术储备和研发能力,与客户协商确定需要开发的工 艺技术指标及经济指标,双方达成一致后公司将按照技术指标的要求进行研究开 发,并向客户提供合成全流程或部分环节的解决方案。收入端来看,2018-2023 年 催化剂销售为核心业务模式,2023 年收入占比达到 83.29%;催化剂加工业务模 式占比则逐年下降,2023 年降低至 6.57%;催化剂应用技术服务模式占比较小。 毛利结构方面,2018-2022 催化剂销售业务毛利占比伴随收入占比提升而上升, 2023 年有所下降,达到 51.76%,2023 年催化剂加工和技术服务毛利占比分别为 33.84%、10.19%。

催化剂加工三种服务模式并行,为客户提供全面高效的催化剂供应服务。如上文 所述,催化剂加工包括来料加工、垫料加工以及借料加工三种细分合作模式,来 料加工指下游客户购买和使用公司贵金属催化剂产品后,产生大量废旧催化剂, 下游客户提供这种废旧催化剂或贵金属原材料,委托凯立新材进行加工,支付相 应的加工费用。垫料加工指对废旧贵金属催化剂进行回收加工时,由于需要一定的处理时间,在这期间,如果客户的贵金属原材料尚未完全回收,导致周转不足, 为了满足客户供货期的需求,公司会先使用自有的贵金属原材料进行生产和发货, 一旦客户的废旧催化剂回收贵金属材料入库,此笔垫料将被记账冲抵。借料加工 模式下,公司会与下游部分实力雄厚且合作良好的客户达成协议,在确保客户催 化剂产品供应的同时,适度利用客户委托的贵金属原料为第三方客户进行催化剂 产品加工,以提高贵金属整体周转效率。这三种加工模式相互并立,形成了公司 灵活高效的运营策略,也有助于针对不同客户分类施策,为下游客户提供更为匹 配和全面高效的供应服务,从而增强客户粘性。

创新研发为基,凯立新材研发投入和实力领先行业。公司紧密聚焦市场需求、行 业发展趋势以及应用基础研究,积极规划技术和研发方向,以产业化和工程化为 目标,构建了强大的研发能力和深厚的创新文化。成立至今公司研发成果突出, 截止 2023 年末累计申请专利 282 个,累计授权专利 160 个;研发人员数量逐年 增加,截止 2023 年末已有研发人员 121 人,且研发技术人员学历水平整体较高, 2023 年末博士学历、硕士学历人数占比分别增加至 19.01%、40.5%。公司研发费 用占营收的比例位于行业前列。

深耕精细化工领域,医药领域应用占比领先。强大研发实力和投入支撑下,公司 构筑起广泛的下游应用网络,产品及服务应用于医药、化工新材料、农药、染料 及颜料、环保、新能源、电子、基础化工等领域。在这些领域中,公司产品在医 药、化工新材料等精细化工方面表现尤为卓越。医药领域产品收入占公司整体收 入的比例在 2018-2023 年分别为 63.52%、70.82%、67.99%、63.69%、67.44%、 59.99%。

凯立新材业务规模和盈利能力俱佳,堪当国内贵金属催化剂行业翘楚。根据产品 类型、所涉及业务领域等标准选取陕西瑞科、凯大催化贵金属催化剂业务、贵研 铂业贵金属工业催化剂业务为可比对象,规模方面,2014-2023 凯立新材贵金属 催化剂业务收入规模整体保持较快增长,领先可比公司。盈利水平方面,2014- 2023 凯立新材贵金属催化剂业务毛利率水平维持在高位,相较于可比公司,盈利 水平更高更稳。

1.2 股东和员工持股计划赋能,管理和经营活力强

截至 2024 年中报,西北有色金属研究院直接持有公司 25.71%的股权,公司实际 控制人为陕西省财政厅,法定代表人张之翔先生现担任公司董事长,持有 4.21% 的股权。作为西北院的控股子公司,借助西北院的科技实力和资源,公司能够更 好地适应行业变化,加速产品研发和市场推广。此外,公司积极实行员工持股计 划,截至 2023 年,员工持股数量占总股本比例达 22.89%,极大程度提高了员工 工作积极性和团队凝聚力。西北有色金属研究院的实力赋能和员工持股的灵活机 制使得公司兼具国企实力和民企活力,管理和经营活力强。

1.3 开创贵金属催化剂国产化先河,三阶段成就龙头之路

回顾公司成长历程,可分为三大关键阶段,1)1980-2002,技术实力初露锋芒: 起步于“西北有色金属研究院催化剂研究所” 开创精细化工领域贵金属催化剂 国产化研究的先河,先后完成了山梨醇、己内酰胺催化剂国产化攻关项目,实现 了进口替代;2)2002-2010,技术实力全国领航:西安凯立化工有限公司成立, 先后承担中石化科技攻关项目-己内酰胺生产用铂钯炭催化剂的研究、中石化项 目-SSP 氮气体净化催化剂的开发等,成为国内贵金属催化剂领航企业;3)2010- 今,技术实力再创辉煌:设立“陕西省贵金属催化剂工程研究中心”(2011),新 三板挂牌(2015),获批新型贵金属催化剂研发技术国家地方联合工程研究中心 (2018),科创板上市(2020),研发成功 PVC 金基无汞催化剂。

2 贵金属催化剂行业:环保和化工为需求核心驱动,国产替代大有可 为

2.1 中国贵金属催化剂市场空间广阔,环保和化工为需求核心驱动

贵金属催化剂是“有机合成反应之魂”。催化剂是一种本身不参加反应且不改变 总标准吉布斯自由能,但能改变反应速率的物质。据不完全统计,全球范围内涉 及至少 4.2 万种原料和化学中间体通过催化剂直接和间接合成。贵金属催化剂主要以铂族金属(铂、钯、钌、铑、铱等)为催化活性组分,相较于非贵金属材料 催化剂,具有卓越特性,体现在其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,且废旧催化剂中所含贵金属可循环回收 加工。这一系列优越特性使得贵金属催化剂成为有机合成反应中最重要的催化剂 类型之一,被称为“有机合成反应之魂”。

中国贵金属催化剂市场空间广阔,汽车尾气催化和化工为主要应用方向。中国贵 金属催化剂市场具备广阔空间:1)据新思界产业研究中心预测,2023 年中国贵 金属催化剂市场规模或将达到 205.6 亿;2)贵金属催化剂主要以铂、钯等铂族 金属为活性成分,我们根据《庄信万丰 2023 年铂族金属市场报告》,统计中国市 场铂、钯两种核心铂族金属在国内催化剂领域的需求量,2023 年铂、钯两种贵金 属需求量分别为 27.7、62.7 吨,年度均价分别为 230 元/克、346 元/克,考虑到 贵金属催化剂 90%以上成本为贵金属原料,我们估算 2023 年国内贵金属催化剂市场规模为 350.39 亿元。综合判断中国贵金属催化剂市场是超 200 亿的大市场。 同样根据《庄信万丰 2023 年铂族金属市场报告》,我们以铂、钯在各催化应用领 域的需求量来代表中国市场贵金属催化剂的需求结构,统计发现汽车尾气催化剂、 化工、石油炼化、污染防控为贵金属催化剂四大应用方向,2023分别占比75.22%、 17.15%、5.2%、2.43%,可见汽车尾气催化和化工为中国贵金属催化剂主要应用方 向,合计占比高达 90%以上。分领域增速来看,污染防控 2021-2023 在低基数下 高速增长,汽车尾气催化剂2019年因国IV标准实行导致需求量大幅增长26.46%, 2020-2023 需求持续下滑。化工和石油炼化催化剂需求增速受行业周期波动影响 出现一定波动。

2.2 国际巨头垄断市场,精细化工领域国产替代已有突围

国际巨头垄断全球高端贵金属催化剂市场。全球范围内来看,国际贵金属催化剂 龙头企业如庄信万丰、赢创工业、巴斯夫等,凭借全面的产品布局、优秀的产品 性能、深厚的专利和知识产权储备,分别在全球高端贵金属催化剂市场的各个细 分方向建立起垄断竞争优势,如精细化工领域庄信万丰(Johnson Matthey)、赢 创(Evonik),尾气净化领域恩格尔哈特(Engelhard)和庄信万丰(Johnson Matthey),石油化工领域恩格尔哈特(Engelhard)、美国标准催化剂、美国 UOP、 巴斯夫(BASF)等。

国际巨头在我国汽车尾气催化和基础化工领域占据主导地位。当前国际催化剂龙 头企业在我国贵金属催化剂市场整体占据领先地位,分细分领域来看,在贵金属 催化剂应用量最大的汽车尾气催化市场,2021 年巴斯夫、庄信万丰、优美科等外 国厂商分别占据 26%、26%、19%的市场份额,外资催化剂厂商在国内市场占有率 超过 71%。在基础化工领域,除石油重整催化剂等少数领域外,外国厂商占据了 烷烃异构化用贵金属催化剂、煤制乙二醇用钯氧化铝催化剂、烷烃脱氢用铂系催 化剂、PTA 加氢精制用钯炭催化剂等多个细分领域的大部分市场份额。

国内厂商在精细化工领域和炼油化工领域已实现明显突破,凯立新材、中石化催 化剂有限公司等为典型代表。精细化工一般包括化学药品原料药及中间体,农药, 涂料、油墨、染料、颜料及类似品,专用化学产品,化工新材料等几大类,其中 化学原料药和中间体的合成是精细化工中贵金属催化剂最大的应用领域。在精细 化工各细分方向中,以凯立新材为代表的国内厂商在国产替代方面已取得明显突 破,在抗生素、抗病毒、抗肿瘤、维生素、农药原料、染料、颜料等方面已占据 领先供应地位。炼油化工催化剂方面,中国石化催化剂有限公司已经成为全球最 大的炼油化工催化剂生产商、供应商、服务商之一。

3 精细化工:需求端具备强成长性,凯立新材引领国产替代为

3.1 医药:原料药市场稳步增长,凯立新材市占领先

化学原料药和中间体为精细化工领域中贵金属催化剂用量最大的领域。贵金属催 化剂在现代化学药品合成中有广泛应用,消炎类药物、抗病毒类药物、心脑血管 药物、抗癌抗肿瘤药物、性激素药物、糖尿病药物、抗真菌药物以及解热镇痛药 物等各类化学药物的合成皆需要大量使用贵金属催化剂,同时贵金属催化剂在医 药分子合成催化中具备显著优势,也是创新药物研发中的重要催化材料。从内资 贵金属催化剂龙头企业的下游应用来看,2023H1 医药领域分别占到凯立新材、陕 西瑞科收入的 62.27%、68.27%。

中国原料药行业历经结构调整后,产值规模超越前高。产能方面,2013-2022 中 国原料药行业产能呈现波折上升态势,在经历了 2013-2017 年产能持续增长后, 2018-2019 年由于环保安全监管趋严,高能耗、高污染、工艺技术落后、过剩原 料药产能被淘汰等因素,行业产能出现持续下降,至 2020 年恢复增长,后于 2022 年超越前高,总行业产能达到 363 万吨。行业规模方面,2017-2019 年受产能下 滑影响行业营收持续下降,2020 年恢复增长后于 2022 年达到 5319 亿元,超越前 高。出口方面,中国原料药(含中间体)出口量和出口金额不断增长,2022 年分 别达到 1194 万吨和 518 亿美元。随着我国在工艺水平、质量控制体系、国际注 册申报能力方面的不断提升,预计将在全球原料药产能转移中获得更多订单,特 别是在高技术含量的特色和专利原料药产品方面,进一步巩固在全球原料药领域 的地位。

展望未来,中国原料药行业产值有望持续稳步增长,带动贵金属催化剂需求提升: 1)人口老龄化,当前我国 45-60 岁人口占比高,大人口基数+人口快速老龄化将 提升医疗用药需求;2)国内“4+7”带量采购、药品关联审评和一致性评价政策 实施使得更多疗效确切品种实现迅速放量,从而拉动原料药放量;3)原料药产业 绿色化升级改造淘汰高污染落后产能,采用绿色催化工艺生产的原料药比重长周 期提升;4)我国医药市场以仿制药市场为主,2017 年仿制药市场份额占比维持 在 60%以上,随着 2020-2024 大量专利药到期,仿制药市场持续增长将推动原料 药市场规模持续提升;5)我国原料药产业具备全球竞争实力,高性价比供应望推 动全球原料药产能持续向我国转移。

凯立新材已在多个原料药细分领域实现市占领先。在医药领域,公司基于长久以 来的技术和研发积累,生产出的产品在品质和性能上超越行业平均水平或优于竞 争对手,凭借高性价比的产品不断引领国产替代,目前已在抗生素、抗病毒、抗 肿瘤、维生素等应用领域占据核心供应地位。

中国抗生素市场进入稳定发展期,凯立新材凭高性能产品把握结构性机会。近年 来在抗生素药物分级管理等限抗措施以及抗生素主流大品种纳入集采导致价格 大幅下滑等因素的影响下,我国抗生素市场规模增速有所下降,未来在人口老龄 化带来用药需求增加的推动之下,市场规模有望维持韧性增长态势。在各大抗生 素种类中,碳青霉烯类(培南类)抗生素是目前抗菌谱最广、抗菌活性很强的一 类新型抗菌药物,被誉为“人类抵抗细菌感染的最后一道屏障”,近两年来我国碳 青霉烯类药物年销售增长率高达 32.4%,高居国内各抗感染药之首。凯立新材目 前已成为抗生素原药合成所需贵金属催化剂的核心供应商,在碳青霉烯类(培南 类)、氟喹诺酮类抗生素原药合成中具备高性能催化剂产品储备和优势供应地位, 以碳青霉烯类抗生素为例,对比质量收率、产品颜色及过滤时间等核心指标,公 司生产的美罗培南合成用催化剂在活性和选择性方面均优于行业内其他同类产 品。同时公司还持续推进产品技术进步,2020H1 成功开发了 4%钯炭催化剂并在 下游客户中应用,新催化剂在保持性能和应用条件不变的前提下,完全替代了 5% 钯炭催化剂,实现了减少 20%的钯金属使用,显著提高了技术经济性。

凯立新材多种药物合成催化剂具备领先行业的产品性能优势。美罗培南合成之外, 凯立新材在达比加群酯合成用催化剂(抗凝血药物)、法匹拉韦合成用催化剂(抗 病毒药物)、莫西沙星合成用催化剂(消炎药物)、氨基丙醇合成用催化剂、氨基 丁醇合成用催化剂等领域同样具备领先行业的产品技术实力。

3.2 化工新材料:创新升级引领行业较快增长,凯立新材前瞻布局

化工新材料“专精特新”属性突出,是衡量一国化工产业发展水平的关键指标。 质量轻、性能优异、功能性强、技术含量高、附加值高等特点是化工新材料区别 于传统化工材料的核心特点。根据凯立新材招股说明书,按照工业类别进行划分, 化工新材料主要包括三大类:一是新领域的高端化工产品;二是传统化工材料的 高端品种;三是通过二次加工生产的化工新材料。分具体类别来看,化工新材料 主要涵盖工程塑料、特种工程塑料、高性能纤维、功能性膜材料,以及聚氨酯、 氟硅材料、高端聚烯烃和电子化学品等。

产业升级和自给率提升驱动中国化工新材料行业规模较快增长。根据中国石油化 工联合会数据,2021 年我国化工新材料总产销量分别为 2965、4050 万吨,分别 同比+9.81%、+6.58%,产值规模和消费规模分别为 6650、9616 亿元,分别同比 +5.56%、+3.23%,连续两年实现较快增长。我国化工新材料行业总体仍呈现供小 于求局面,尚未达到全面自给,在高端聚烯烃等部分领域甚至严重依赖进口,化 工新材料行业是我国制造业实现转型升级的关键支撑,一方面随着国内产业升级 加快,化工新材料需求向好,另一方面,我国企业在各个细分领域已逐步取得突 破,行业自给率有望逐步提升,根据中国石油和化学工业联合会,预计 2025 年 我国化工新材料消费量将超过 5700 万吨,产量达到 4300 万吨,自给率超过 75%。

技术和产品性能优势突出,凯立新材前瞻布局化工新材料领域。2023 化工新材料 领域收入占公司营收的 21.59%。依托于强大研发实力和技术能力,公司在化工新 材料领域前瞻布局多个产品,且产品性能已在松香岐化合成、聚酰亚胺合成等细 分应用领域成功实现行业领先甚至优于进口产品,我国化工新材料行业的较快增 长将直接拉动所需贵金属催化剂的需求,凯立新材前瞻布局,直接受益。

3.3 农药:行业格局持续优化,新品迭代推升贵金属催化剂需求

农药新药供给逐步增加,中长期需求稳定支撑贵金属催化剂需求稳增。在完备的 化工产业体系和领先全球的成本竞争力支撑下,我国已跃居全球最大的农药生产 国,占据了全球近 70%的原药产能,行业呈现“原药强、制剂弱”的特征。我国 农药原药产量 2017-2018 受环保政策、清退淘汰落后产能等因素的影响出现连续 两年明显下滑,2019 年起进入相对稳定发展阶段,同时行业格局明显优化,呈现 头部集中趋势,农药生产企业数量从 2015 年的 2000 余家下降至 2022 年的 1705 家。近年来我国农药新药供给逐步增加,且粮食安全问题持续受到政府重视,在 农药产品结构升级、粮食生产重视程度提升的支撑下,行业需求望在中长期保持 稳定。贵金属催化剂主要用于农药原药和中间体的合成,尤其是近几年研发的新 药需大量使用贵金属催化剂,据凯立新材招股书,预计 2021-2026 年我国农药合 成用贵金属催化剂需求将由 50 吨左右增长至 100 吨以上。

凯立新材农药合成用贵金属催化剂产品性能领先行业。2023 年农药领域收入占 公司营收的 9.03%,经过长期积累,公司已在茚虫威(高效杀虫剂)合成用催化 剂、甲磺草胺(除草剂)合成用催化剂等产品上构筑起领先行业的效率、纯度、 经济性等性能优势。

4 基础化工:环保提标和国产替代双重驱动,广阔空间大有可为

4.1 PVC 无汞催化剂蓝海市场,凯立新材一马当先

PVC(电石法)合成需用到含汞催化剂(HgCl2)。PVC 为全球五大工程塑料之一, 在工业、农业、国防和化学建材领域有广泛应用。PVC 主要由氯乙烯(VCM)单体 制备而成,氯乙烯(VCM)合成分为电石法和乙烯法两种工艺,其中电石法使用的 原料为电石(初始原料为煤炭),主要成分为 CaC2,电石、氯化氢联合含汞催化剂 进行催化反应,得到氯乙烯 VCM,进一步聚合便得到聚氯乙烯 PVC,反应中用到 的含汞催化剂是以活性炭为载体的氯化汞触媒(HgCl2)。

电石法生产 PVC 是中国和全球汞污染的主要来源。一方面,相较于电石法 PVC, 乙烯法 PVC 具备更优的综合性能;另一方面,乙烯法的上游初始原料为原油,在 全球以油为主的能源供应格局下,目前全球 PVC 制备工艺以乙烯法为主。不同于 海外国家,在多煤、贫油、少气的能源供应格局下,我国 PVC 生产工艺以煤头的 电石法为主,2023 年电石法 PVC 产能占全国产能的 75.39%,同时经过连续多年 的产能扩张,我国 PVC 产能占全球的 50%以上,也就是说,全球有至少 35%左右的 PVC 产能会造成汞污染,而国内这一比例高达 75%以上。汞的消费数据对此也 有印证,中国汞消费量约占全球的 50%,是世界上最大的汞消费国,其中 70%应 用在以 HgCl2(电石法制备聚氯乙烯的主流催化剂)为代表的催化剂领域。

汞污染对生态环境和人体健康有极大危害,控汞刻不容缓。汞对人体生命健康的 危害主要体现在:1)较强的致癌性;2)可能导致生殖细胞突变,诱发胚胎或者 胎儿畸形;3)具有神经毒性,极易透过血脑屏障在脑中蓄积,损伤小脑和大脑半 球;4)引发肾脏毒性。汞污染的显著特征之一是任何形式的汞对人体都会产生毒 害,且汞不能够分解或降解成无毒物质,具备极强的可迁移性,会在食物链中形 成累积,进入植物、农作物或富集到水生物体内,变成全球性污染物。汞污染已 经在全球及我国国内造成严重污染,20 世纪中期日本水俣事件是最早出现的由工 业废水排放污染造成的汞污染危害事件。

全球控汞共识已成,电石法 PVC 合成用催化剂走向无汞化。2013 年包括中国在内 的 87 个国家和地区代表共同签署《关于汞的水俣公约》,2017 年 8 月 16 日公约 在中国等缔约方中正式生效。公约具备强制性(硬性淘汰义务)、时限性(明确淘 汰时限)、开放性(可增列管控对象)三大特点,对汞的供应、使用、排放/释放、 含汞废物的处理做出了全面的规定和要求,公约重点要求氯乙烯单体生产在 2020 年的每单位产品汞用量比 2010 年少 50%,并要求在缔约方大会确认现有无汞替 代技术可行 5 年后,不许再继续使用含汞催化剂。我国也相继颁布了系列涉汞环 保政策,2019 年版《产业结构调整目录》明确淘汰高汞催化剂(氯化汞含量 6.5% 以上)和使用高汞催化剂的乙炔法聚氯乙烯生产装置(传统高汞触媒氯化汞含量 在 8%~12%之间)。

PVC 无汞催化剂为万吨级市场。电石法 PVC 合成无汞化趋势下,下游客户对低汞 (4-6.5%氯化汞含量)、无汞催化剂需求大幅提升,长期看,PVC 合成催化剂无汞 化大势所趋,我国是电石法 PVC 生产大国,2023 年 PVC 产量达 2286.78 万吨,假 设电石法产量占比与其产能占比一致,则 2023 年我国电石法 PVC 产量为 1724 万 吨,结合国内 PVC 产能产量以及金基无汞催化剂效率等指标,假设国内乙炔法 PVC 生产完全实现无汞化,凯立新材测算金基无汞催化剂年需求量在 1 万吨左右。

凯立新材有望在 PVC 无汞催化剂市场一马当先。国内高校、科研院所和技术型企 业纷纷研发低汞、无汞催化剂解决方案,在各技术路线中,金基无汞催化剂被认 为是最有希望替代氯化汞催化剂的无汞催化剂。展望未来,我们认为凯立新材有 望在 PVC 无汞化趋势中一马当先:1)技术优势强大,公司承担的乙炔法合成氯 乙烯用高性能金基催化剂的创制与应用项目被陕西省化工协会鉴定为达到国际 领先水平,公司不仅掌握了金基无汞催化剂的应用技术,还掌握了催化剂再生技 术,能为客户提供全方位的产品和技术服务;2)先发优势明显,公司 PVC 金基 无汞催化剂产品已与陕西金泰氯碱化工有限公司和内蒙古鄂尔多斯电力冶金集 团股份有限公司达成合作,2022 年已实现金基无汞催化剂的批量销售,市占率达 60%,实现毛利率 23.69%(贵金属催化剂销售模式下),截至 2023 年 7 月末,公 司金基无汞催化剂尚未执行的合同数量为 260 吨;3)产业化落地能力强,募资 投建新产能助力实现持续领先,当前金基无汞催化剂的研究单位主要有清华大学、 南开大学、浙江工业大学等,公司是少数具备批量化生产能力的企业,公司计划 定增募资建设 PVC 绿色合成用金基催化材料生产及循环利用项目,项目建成后将 新增金基无汞催化剂产能 3000 吨,废金基无汞催化剂回收产能 3500 吨,未来金 基无汞催化剂总产能有望达到 3500 吨,市占率预计在 32%左右;4)铜系非贵金 属 PVC 无汞催化剂已开发成功,目前已完成工业侧线及万吨级装置验证,有望为 PVC 无汞催化提供经济性更佳的解决方案。

4.2 外资巨头垄断基础化工市场,国产替代大有可为

基础化工用贵金属催化剂是万吨级存量大市场,大部分细分方向被外资企业占据。 据统计 85%以上的化学产品生产过程是在催化剂的作用下进行的,贵金属催化剂 基于自身不可替代的活性和选择性,在炼油和石化中扮演者重要角色,据凯立新 材招股书,我国石油化工重整催化剂、煤制乙二醇用钯氧化铝催化剂、烷烃脱氢 用铂系催化剂皆为年需求量超千吨的大市场,其中煤制乙二醇用钯氧化铝催化剂 年需求量更是高达 7200 吨,基础化工各应用方向所需贵金属催化剂总量达到万 吨以上。竞争格局上看,除石油化工重整催化剂外,当前基础化工各细分领域大 部分被国外催化剂龙头企业如日本高化学、庄信万丰、陶氏化学、巴斯夫等占据。

依托研发和技术优势,凯立新材有望逐步在基础化工用贵金属催化剂领域取得突 破。公司是国内唯一能够提供高纯氯乙酸专用催化剂的企业,与巴斯夫一起占据 国内高纯氯乙酸用钯炭催化剂市场,且公司催化剂产品活性、机械强度、寿命等 指标优于进口催化剂,能够在用量和工艺相同的情况下,以低贵金属含量的 0.7% 钯含量催化剂替代 1%钯含量催化剂,为下游客户提供更具性价比的产品。依托于 自身强大的研发和技术优势,公司高性能烷烃脱氢铂系催化剂研发已处于中试放 大/批量试产/百吨级产线建设阶段,当前国内已投产的丙烷和混合烷脱氢项目所 用催化剂几乎全部依赖进口,国产化需求迫切,凯立新材有望在此领域取得国产 替代新的突破。

积极拓展高端非贵金属催化剂市场,有望打造成新的国产替代增长极。贵金属催 化剂之外,凯立新材积极布局以铜、镍、钴、钛等金属为主活性成分的非贵金属 类催化剂,以自身技术能力和客户资源积累为协同,锚定高端,着力研发酯加氢 铜系催化剂、油脂加氢用镍系催化剂、加氢专用高含量镍系催化剂、偶联用催化 剂、加成用催化剂、催化氧化催化剂等高端新型非贵金属催化剂,其中多个型号 产品已经完成研制,样品获得下游客户认可,部分产品完成小批量试制并实现销 售。当前高端非贵金属催化剂国内市场依然主要依赖进口催化剂,庄信万丰、巴 斯夫、高化学、优美科等国际知名催化剂制造商占据主要市场份额,凯立新材对 此业务积极布局,并且进展顺利,基础化工领域非贵金属催化剂的国产替代有望 成为公司新的成长点。

5 燃料电池催化剂蓝海市场,凯立新材前瞻卡位

5.1 燃料电池汽车前景广阔,蓝海市场高速增长

燃料电池汽车发展前景广阔,政策东风已至。2019 年以来相关政策密集出台,氢 能产业步入发展新阶段。燃料电池是利用氢和氧直接经过电化学反应而产生电能 的装置,具有能量转换效率高、污染少、噪音轻、装置大小灵活、方便移动等优 秀性能,是氢能开发利用技术的核心。燃料电池广泛用于交通、固定发电、便携 式电池以及航天领域,其中交通领域是未来燃料电池需求的核心抓手之一。根据 《氢能产业发展中长期规划(2021-2035)》,我国要逐步建立燃料电池电动汽车 与锂电池纯电动汽车的互补发展模式,当前我国燃料电池汽车示范应用已呈“3+2” 格局,形成了北京、上海、广东、河南和河北五大示范城市群。

PEM 为燃料电池主流技术路线。根据电解液不同,燃料电池可被分为质子交换膜 燃料电池(PEM)、碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、固体氧化物燃料 电池(SOFC)以及熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)。基于较低的工作温度、较短的启 动时间以及对氧化剂较低的要求(空气即可作为氧化剂),PEM 技术路线发展最为 成熟,根据 E4tech,2016-2022 年质子交换膜燃料电池在全球燃料电池出货占比 中不断提升,出货量口径下的占比在 2022 年预计达到 60.76%。

铂系催化剂为 PEM 燃料电池核心零部件,也是核心成本项。燃料电池系统主要由 燃料电池电堆、氢气供给系统、氧气供给系统、水热管理系统、控制系统等组成, 其中电堆是燃料电池系统的核心组成结构,主要由双极板与膜电极交替叠合后以 单电池串联方式层叠组合而成,催化剂、质子交换膜、气体扩散层是膜电极的主 要组成部分,其中催化剂作为影响电池活化极化的主要因素,在电堆成本中占比 为 36%,是燃料电池的核心成本项。目前氢燃料电池的催化剂主要有铂(Pt)催化 剂、低铂催化剂和非铂催化剂三种,Pt 作为催化剂可以吸附氢气分子促成离解, 具有高催化性能和长寿命的特点,是目前商用的首选。

测算 2025 年燃料电池汽车所需铂系催化剂需求为 3.5 吨。核心假设:根据中国 氢能联盟发布的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》,2025 年燃料电池汽车产 能为 5 万辆,单车所需催化剂方面,2019 年国内技术水平的铂用量为 0.4g/kW, 假设燃料电池汽车的平均功率为 100KW,假设催化剂的铂含量为 50%,则单车铂 系催化剂需求量为 80 克,假设 2025 年随着技术进步,单车催化剂需求量下降至 70 克水平,则 2025 年燃料电池汽车铂系催化剂需求为 3.5 吨。

5.2 进口替代需求迫切,凯立新材研发储备领先行业

我国燃料电池催化剂基本依赖进口,存在“卡脖子”问题。据不完全统计,我国 国内有运行中的燃料电池车近 1 万台,而其中超过 90%的燃料电池使用的是进口 催化剂,对进口依赖程度较高。国内市场主要由庄信万丰(Johnson Matthey)、 优美科(Umicore)、田中贵金属(TKK)、巴斯夫(BASF)等国外企业占据,其中 德国巴斯夫(BASF)、英国庄信万丰(Johnson Matthey)、比利时优美科(Umicore) 三者全球市占率约 90%,国内市场占有率约 70%。在催化剂技术方面,国外催化 剂用量目前已实现<0.2g/kW 的铂载量,而国内催化剂铂载量普遍处于 0.3- 0.4g/kW 的水平,与国际领先水平仍具有较大差距。

凯立新材研发储备行业领先,前瞻卡位蓝海市场。目前国内燃料电池催化剂与国 际水平仍具有较大差距,凯立新材积极进行铂炭催化剂研究开发,氢燃料电池用 催化剂已实现公斤级批量试产,部分型号已达到可批量生产的水平,氢燃料电池 铂系催化剂经过多年研发已取得下游客户认证,单电池以 1A/cm2 的电流密度放 电时其输出电压为 0.718V,以 2A/cm2 的电流密度放电时其输出电压为 0.608V, 达到使用要求。与此同时,公司还投入研发力量进行催化剂等效降低铂含量的研 究,以及更高性能铂钴、铂镍合金催化剂的研制,另外还布局了氢燃料电池用非 贵金属催化剂的研制并已取得初步进展。


(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。)

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