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永安研究丨己二腈行业现状及未来发展趋势分析

永安研究 · 公众号 · 科技创业科技媒体 · 2024-11-11 08:52

正文

摘要：

己二腈作为尼龙66产业链的关键中间体，主要用作制备己二胺，进而与己二酸进行缩聚产得尼龙66，被称为“尼龙产业的咽喉”。自2022年天辰齐翔成功突破丁二烯法制备己二腈的技术壁垒并顺利试车投产以来，我国己二腈-尼龙66产业链迎来了发展扩能的浪潮，截至目前己二腈在产产能逾80万吨，在建、拟建产能超300万吨，未来对丁二烯年需求贡献或达百万吨级。在丁二烯主流下游需求较为稳定的情况下，己二腈或成丁二烯未来需求关键变量。基于此，本文将对己二腈的基础知识、生产工艺进行简述，并对其供需格局及未来发展进行分析与展望。

正文：

一、基础知识及国产化历程

己二腈，又名1,4-二氰基丁烷，是一种非常重要的有机化工原料，主要用于尼龙66（PA66）、尼龙610（PA6T）等材料的生产。其中制备己二胺进而与己二酸进行缩聚生产尼龙66盐为己二腈的主要用途，占己二腈消耗总量的90%以上。

图1、己二腈产业链

数据来源：《己二腈工艺路线选择及产业化分析》、永安期货研究中心

随着我国经济的快速发展，尼龙行业也步入了发展的快车道，对尼龙纤维的需求持续增长。长期以来，己二腈的生产技术被国外企业所垄断，在尼龙6原料己内酰胺先于己二腈实现国产化的背景下，尼龙66作为性能更为优异的材料，占我国尼龙市场的比例却不足20%。据相关数据表明，目前全球约75%的己二腈产能有配套下游，仅少量己二腈外销，作为当年中美贸易摩擦时清单里唯一100%依赖进口的化工原料，近年来频频由于垄断巨头们的不可抗力因素导致我国己二腈市场供应紧张，价格短时间内迅速飞升，我国己二腈高度依赖进口的格局亟待解决。

面对己二腈技术被国外长期垄断的困局，国家发展改革委等部门曾多次发文，鼓励国内企业攻克己二腈相关技术。旨在支持化工行业和相关企业解决尼龙66自给率不足等问题，促进产业链技术突破和产业升级。近年来涉及到己二腈行业发展的相关政策整理如下。

图2、相关政策整理

数据来源：相关部门官网、永安期货研究中心

己二腈工业化生产至今已近百年，而我国的尼龙工业却受此掣肘日久。上世纪七十年代以来，我国两油及民营企业均为此做出过诸多尝试，积累了许多经验与教训。直至2019年重庆华峰真正实现工业化生产，但由于己二酸法的耗能较高、工艺复杂，因此2022年天辰齐翔成功攻克丁二烯法制备己二腈的技术路线并付诸量产成为我国己二腈行业发展的重要里程碑。其具有国内首创的丁二烯法己二腈自主知识产权的专利技术，不仅可以提高企业自身的己二腈产能，未来还有望通过技术授权、转让等方式进一步推动国内己二腈行业整体发展。

图3、国产化发展历程

数据来源：公开资料整理、永安期货研究中心

二、技术路线及成本测算

自1935年美国杜邦公司的化学家华莱士·卡罗瑟斯（WallaceCarothers）首次通过己二胺和己二酸合成尼龙66以来，近90年的时间里尼龙66的关键原料己二腈的生产技术一直被国外的企业所垄断。己二腈的生产技术壁垒较高，目前能进行工业化生产的主要有以下四种技术路线：丁二烯法、丙烯腈法、己二酸法和己内酰胺法。

图4、己二腈生产技术路线

数据来源：《己二腈生产技术进展及展望》、永安期货研究中心

丁二烯法是目前产能占比最高、兼具经济性和出品质量的主流技术路线，分为氯化氰化法、直接氰化法、氢酯羰基化法三种工艺。其中，杜邦公司最早的氯化氰化法由于需要使用氯气进行氰化，在生产过程中会产生较为严重的环境污染，因此在20世纪70年代初被杜邦公司开发的不使用氯气的直接氰化法所替代。直接氰化法不仅能有效地控制污染，而且大幅降低原料丁二烯的单耗及耗电，使得原料成本降低15%、能耗降低45%，且出品质量更有保障、收率较高，成为目前较为理想、世界主流的生产工艺，约占全球总产能的60%，英威达、天辰齐翔均采用此种工艺。氢酯羰基化法则是近年来国内外最新研究的制备方法，相较于直接氰化法，氢酯羰基化法可以避免使用氢氰酸这一剧毒原料，优势主要在于原料生产安全、反应过程简化、原料转化率高等。目前尚停留在试验阶段未进行工业化生产，未来或在一定程度上替代目前的直接氰化法。

丙烯腈法是将丙烯腈和电解质盐等混合为丙烯腈质量分数为20%-40%的阴极液进行电解。由于阴极液主要为丙烯腈的溶液，因此称溶液法；日本旭化成公司在美国孟山都公司工作的基础上在阴极液中加入乳化剂变成乳液，谓之乳液法。溶液法和乳液法均需考虑阴极和阳极两个循环回路，并需使用离子交换膜实现丙烯腈电解生成己二腈，故而均属于有隔膜电解法。因丙烯腈仅在阴极发生反应，和阳极反应互不干扰，比利时联合化学公司率先取消隔膜，开发出无隔膜法。目前已有的研究表明，某些膦化合物也可作为丙烯腈二聚法的催化剂，为合成己二胺提供了更环保的工艺路线。与丙烯腈电解二聚法相比，该法具有能耗低、装置要求低等优点，但也存在如催化体系复杂且易失活、会产生大量废弃物等缺点，至今尚未实现工业化。丙烯腈二聚反应由于其能耗较高、二氧化碳排放量大，不仅成本高企，还有一定的环保压力，且由于电解产生大量氧气，工艺安全性存在隐患，综合成本更是高于丁二烯法。

己二酸法分为液相法和气相法，液相法由于其产品质量较差、出率较低，已被淘汰；而气相法分为巴斯夫法和孟山都法，产品质量及出率较液相法都有明显提高。己二酸法的缺点是副产物较多、产品质量一般，该方法很大程度上受到己二酸价格的制约。近年来随着己二酸价格的上涨，丙烯腈法和丁二烯法日趋完善的背景下己二酸法已然失去其竞争优势，重庆华峰受益于其自产己二酸成本较低，仍沿用这一工艺。

己内酰胺法由日本东丽公司开发，是将回收的己内酰胺或废尼龙进行水解来生产己二腈。但原料来源限制了其生产规模，目前未能成为主流工艺路线。

丁二烯法、丙烯腈法和己二酸法三条路线各有优劣，丁二烯法是目前全球生产己二腈的主流工艺，该法制备的己二腈约占全球己二腈产能的60%，从综合竞争力来说是最具有竞争力的工艺。从原料单耗、能耗、工艺条件、产品收率、生产规模、投资、成本、质量、环保等方面对三大主流工艺进行了对比分析，结果如下表所示。

图5、主流工艺对比

数据来源：《己二腈工艺路线选择及产业化分析》、永安期货研究中心

丁二烯近两年来价格持续走高，适逢丙烯腈、己二酸等均位于低位，原料端经济性有所下降。丁二烯法的主要优势在于耗能远低于丙烯腈法，且质量较高、污染较小，适合规模化生产。根据相关数据对三种不同路线的制备方法进行成本测算，结果如下表所示（此处对应原料价格为2022年均价）。

图6、主流生产工艺成本测算

数据来源：《国内外己二腈行业现状及竞争力分析》、永安期货研究中心

图7、主流生产工艺成本构成

数据来源：《国内外己二腈行业现状及竞争力分析》、永安期货研究中心

三、供应端分析

供应方面，己二腈在海外属于典型的寡头垄断行业，目前仅英威达、奥升德、巴斯夫、旭化成四家海外企业生产己二腈。2022年全球己二腈总产能约302万吨，产量约155万吨，海外四巨头产能占比约为85%。2023年由于英威达于10月份关停其位于奥兰治的工厂，涉及己二腈产能51.65万吨，虽然其维多利亚工厂新增产能3万吨，己二腈海外总产能仍下降近20%，目前总产能约250万吨。

图8、全球己二腈产能情况

数据来源：《己二腈的产业化现状与发展建议》、永安期货研究中心

英威达是全球最大的己二腈生产企业，也是全球最大的综合纤维和聚合物公司之一。目前英威达在全世界共有四大己二腈工厂：1、美国奥兰治（Orange）工厂：2023年10月关闭的奥兰治工厂不仅是英威达己二腈技术改进的发源地，其己二腈产能也占到英威达总产能的近40%，共计51.65万吨/年，约占2022年全球己二腈总产能的17%。奥兰治工厂除了己二腈外还生产己二酸和己二胺，己二酸的生产单元于2015年因北美的需求下降以及全球市场的供应过剩而停产，但己二腈和己二胺的供应未受影响。2、美国维多利亚（Victoria）工厂：2021年英威达完成维多利亚己二腈工厂的技术升级，维多利亚生产基地改造是英威达最新己二腈技术的四个计划部署中的第三个。维多利亚工厂除了己二腈外还生产己二酸、己二胺和十二烷二酸等，该工厂与杜邦和利安德巴塞尔共享一个工业园区。3、法国Butachimie工厂：Butachimie工厂是巴斯夫和英威达共同持有的全球最大的己二腈生产基地，也是欧洲唯一一家己二腈工厂，拥有共计62.5万吨/年的己二腈及16.5万吨/年的己二胺产能。4、中国上海己二腈工厂：2022年11月25日，英威达尼龙化工（中国）有限公司年产能40万吨己二腈生产基地在上海化学工业区落成，全面投产后将支持80万吨/年尼龙66生产。这是英威达有史以来全球最大的投资项目，总投资额超70亿元。

己二腈行业产能集中度较高，且均配套有完善的上下游产业链。2022年行业前三位英威达、奥升德及巴斯夫公司己二腈产能合计达到220万吨，占世界总产能的72.8%，整个行业的竞争是从己二腈到尼龙66的全产业链竞争。世界己二腈主要生产企业上下游情况如下表所示。

图9、三大龙头上下游对比

数据来源：《国内外己二腈行业现状及竞争力分析》、永安期货研究中心

英威达、奥升德及巴斯夫公司的尼龙66产能合计139.4万吨，约占世界总产能的45%以上。世界其他尼龙66生产企业所需的己二腈原料基本也都从英威达公司购买，该公司几乎垄断了全球己二腈的贸易，英威达在全球己二腈-尼龙66产业链中占有绝对竞争优势。

2019年以前我国无己二腈工业化生产装置，所需己二腈全部依赖进口。而截至目前，我国已有包括英威达（上海）40万吨、重庆华峰20万吨、天辰齐翔20万吨在内的约80万吨产能，占全球总产能的近三分之一。

图10、国内己二腈产能及项目规划情况

数据来源：《国内外己二腈行业现状及竞争力分析》、永安期货研究中心

己二腈进口没有单独的海关编码，其进口包含在HS29269090（未列名腈基化合物）类别下。据海关数据统计，在天辰齐翔和英威达（上海）顺利投产之前，2018-2022年我国未列名腈基化合物进口量维持在25-30万吨，而2023年进口量同比下降75%到不足7万吨，出口量近年来则保持小幅增长，我国已由净进口国转变为净出口国。

图11、未列名腈基化合物进出口情况

数据来源：中国海关总署、永安期货研究中心

己二腈自用比例较高，绝大多数生产厂商均配套有下游的己二胺及尼龙66生产线，在国产化破冰带来扩能之前，仅英威达存在一定数量的外销，且其多为长协。因此己二腈产品自身缺乏市场定价，己二腈-尼龙66产业链多参考己二腈的直接下游己二胺的价格以及终端尼龙66的价格。根据下图所示近三年来己二胺及尼龙66的价格走势可以看出，2022年天辰齐翔及英威达（上海）投产以来，其合计60万吨/年的产能对国内市场产生了较大的冲击。英威达逐渐失去其己二胺的垄断定价权，2022年上半年，己二胺一路从43000元/吨跌至24000元/吨，跌幅近45%，尼龙66也随之从高位跌落至23000元/吨。随着后续国内己二腈产能的不断投放，整个己二腈-己二胺-尼龙66产业链的价格预计将会进一步走低。

从利润的角度来看，己二腈的扩能并未带来己二胺或是尼龙66生产利润的走扩，尼龙66的生产利润反而一路走低至当前的历史低点，很大程度上也是因为受益于己二腈国产化突破的背景下，下游己二胺及尼龙66新增产能甚至高于己二腈。本身尼龙66技术门槛较低，过去也是受制于原料被国外所垄断，一直未能大规模扩能，如今尤其是今年尼龙66新增产能先于己二腈落地，也是对己二胺价格形成支撑。从某种意义上来讲，己二腈的扩能带来的是尼龙66价格的走低，利好尼龙66的下游产业。尼龙66在性能方面远超尼龙6等产品，过去阻碍下游产业使用尼龙66的最大原因便是其高昂的价格，产业链扩能之后尼龙66在国内的使用率预计将会达到新的高位。

图12、己二胺、己二酸、PA66价格及PA66生产利润

数据来源：钢联、隆众、永安期货研究中心

四、需求端分析

综观全球，己二腈的需求近年来保持小幅增长，预计未来几年将维持这一趋势。2022年全球己二腈需求量约155万吨，其中中国己二腈需求约38万吨。预计2027年世界己二腈需求量将达到185万吨以上，2022-2027年世界己二腈需求年均增长率约3.5%。世界各国己二腈生产厂商基本都建有配套的下游生产装置，大部分产能用于本公司己二胺及PA66的生产，仅有美国英威达、德国巴斯夫具有部分剩余己二腈商品外售。2019年以前我国无己二腈工业化生产装置，所需己二腈全部依赖进口。2019年重庆华峰己二腈项目投产，2022年天辰齐翔和英威达（上海）己二腈项目均投产，在很大程度上满足了国内的己二腈需求。2017年我国己二腈消费量为27.95万吨，2022年我国己二腈消费量增长到38.30万吨，年均增长率超过6%，高于世界平均增速。

图13、中国己二腈年消费量

数据来源：公开资料整理、永安期货研究中心

己二腈下游应用比较单一，绝大部分用于加氢合成己二胺（HMDA）。2022年，我国己二胺产能66.5万吨，产量约40万吨，消耗己二腈约38万吨。目前我国己二胺在建项目产能高达166万吨，规划产能达132万吨。2022年，我国己二胺净进口量1.3万吨，表观消费量达41.6万吨。

图14、国内己二胺产能及项目规划情况

数据来源：《国内外己二腈行业现状及竞争力分析》、永安期货研究中心

己二胺的消费结构较为集中，以尼龙66（PA66）和HDI为主。2022年国内己二胺需求中尼龙66占比约84%，HDI占比约15%，其余不足1%。

尼龙66，即聚己二酰己二胺，是一种性能优异的热塑性树脂。可用作工程塑料，机械附件如齿轮、润滑轴承，代替有色金属材料做机器外壳、汽车发动机叶片等，也可用于制合成纤维，是己二胺最主要的下游应用领域。2022年我国尼龙66聚合产能在80万吨以上，尼龙66产量约68万吨，消耗己二胺约35万吨，占己二胺消费总量的84.1%；相应消耗己二腈约33.3万吨，占己二腈消费总量的86.9%。2022年，我国尼龙66表观消费量约75万吨左右，占世界总消费量的30%以上。目前我国人均尼龙66消费量仍处于较低的水平，国内尼龙66仍具有一定发展空间。随着己二腈国产化进程加快，目前国内在建拟建尼龙66产能巨大，必将推动尼龙66市场需求快速增长。预计2022-2027年我国尼龙66市场需求年增长有望高达10%以上，预计2027年尼龙66对己二胺的市场需求将达到57万吨左右，相应消耗己二腈约54万吨。预计未来10年，全球尼龙66业务增长的重点在中国，市场增速将远高于全球平均增长水平。

HDI，即六亚甲基二异氰酸酯，是己二胺的另一重要下游。2022年，我国HDI产能17万吨，产量约8.5万吨，消耗己二胺6.4万吨，占己二胺消费总量的15.4%。HDI主要用于生产高档环保型涂料，HDI做成的树脂或涂料固化剂、胶粘剂等具备很好的耐黄性能。随着近年来消费者环保意识日益增强，国内HDI市场需求将保持较快增长。预计2022-2027年，我国HDI生产对己二胺的需求增速在7%左右，到2027年HDI行业对己二胺的市场需求将达到9万吨左右。

己二胺还用于生产尼龙6T、尼龙6等特种尼龙和高温尼龙，少量用于聚亚胺羧酸泡沫塑料和粘合剂、橡胶制品的添加剂、纺织和造纸工业的稳定剂、漂白剂等。2022年己二胺在上述领域的消费量约2000吨左右，占己二胺消费总量的0.5%。未来己二腈产能增长也会促进己二胺在上述领域的需求增长。

图15、己二胺需求现状及预测

数据来源：《国内外己二腈行业现状及竞争力分析》、《己二腈工艺路线选择及产业化分析》永安期货研究中心

综上分析，预计到2027年国内对己二胺的市场需求将达到66.5万吨左右，相应对己二腈的需求量将达到63万吨左右。2022-2027年我国己二腈消费年均增长率约为10.5%左右，国内己二腈的需求仍主要取决于尼龙66的市场发展。未来我国己二腈生产不仅能满足国内市场需求，还将有部分出口。

图16、己二腈供需平衡及预测

数据来源：《国内外己二腈行业现状及竞争力分析》、永安期货研究中心

五、未来展望

英威达关停其位于奥兰治工厂的己二腈生产，影响全球近五分之一的产能，此举既反应了对当下需求的担忧，也是对中国己二腈国产化突破后产能增长预期的回应。天辰齐翔突破丁二烯法制备己二腈的壁垒之后，必将充分发挥产业链带动力与影响力，吸引下游产业链生产企业沿链集聚发展。国内多家企业纷纷开始布局己二腈项目，同时外资企业也逐渐增加在华投资，除英威达在上海投资建设40万吨丁二烯法己二腈项目外，奥升德在江苏连云港的20万吨丙烯腈电解法己二腈项目也于2022年正式开工，并于2024年9月份顺利验收。据不完全统计，国内己二腈合计约322万吨在运、在建及拟建产能，以丁二烯法为主要工艺，预计未来中国己二腈进口依存度将进一步下降。

图17、己二腈在运、在建、拟建产能汇总

数据来源：公开资料整理、永安期货研究中心

就丁二烯而言，在目前主流下游投产增量较少，需求较为稳定的背景下，己二腈这一完成国产化不久、处于行业发展初期、即将面临扩产浪潮的下游产品，或成为其未来需求的关键增量。2024年丁二烯全年实际消费量约493万吨，其中来自己二腈的需求占比约5%-6%，这是建立在当前己二腈国内总产能80万吨、其中丁二烯法60万吨的基础之上；如若按照目前在运、在建、拟建322万吨，其中丁二烯法220万吨的产能估算，由于丁二烯法制备己二腈对丁二烯的单耗高达0.6，己二腈总需求或达百万吨级。而当下丁二烯供需平衡较为敏感，天津南港新增17万吨产能的装置几次试车便能引发对供需缺口的隐忧，进而使得目前看空情绪高涨，如若在未来的三到五年内己二腈对丁二烯产生百万吨级的需求增量，必将对丁二烯的供需格局产生深远的影响，这也是在该行业仍处于极具发展前景、尚未大规模扩产的发展前期我们应该关注己二腈行业的重要原因。

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