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2014-2019年我国陶瓷膜行业市场规模增长、下游需求现状及需求趋势分析

发布时间:2019-09-15  来源:立鼎产业研究网  点击量: 61 

数据显示:我国陶瓷膜材料的市场规模从2014年的1.28亿元上升到2018年的2.03亿元。

2014-2019年中国陶瓷膜材料市场规模增长统计


资料来源:立鼎产业研究中心

备注:市场规模仅包含市场流通的单独陶瓷膜材料,未包含系统集成

数据显示:我国陶瓷膜系统集成市场规模从2014年的5.56亿元上升到2018年的8.52亿元。

2014-2019年中国陶瓷膜系统集成市场规模增长统计


资料来源:立鼎产业研究中心

一、陶瓷膜下游行业发展现状调研

——陶瓷膜行业的下游行业(产品销售及服务对象)主要为生物与医药行业、化工与石化行业、食品饮料行业、冶金工业、造纸行业以及特种水处理行业,以及不断开拓的其他新应用领域行业等,分布较为广泛。以陶瓷膜为核心的膜集成技术整体解决方案通常在下游行业客户新建或扩建生产线、进行技术升级或工艺改造、建设环保设施时进行采购,故此下游行业的发展状况会对陶瓷膜行业的产品市场需求产生影响。

——下游应用领域

1、生物医药领域

陶瓷膜凭借着其耐腐蚀、耐高温、分离精度高等特性,已经成为生物与医药领域优先选择的高效分离技术,目前主要应用于以下几个方面:1)处理发酵液:抗生素(青霉素、红霉素等)、氨基酸(赖氨酸、谷氨酸、苯丙氨、酸苏氨酸、色氨酸)、有机酸(乳酸、柠檬酸、衣康酸等)等发酵液的处理:分离发酵液中的细胞纤维、大分子蛋白、酵母细菌壁碎片等,降低后续处理工艺成本和负荷,同时从发酵液中回收的大分子蛋白可作为肥料或动物饲料等;2)中药澄清:陶瓷膜耐高温、抗微生物侵蚀能力强、易再生,特别是可进行在线消毒,成药煎剂过程无需冷却,具有独特的应用优势。

我国是氨基酸原料的生产大国,根据中国膜工业协会的统计,国内氨基酸行业安装以陶瓷膜为核心的膜分离设备的普及率超过60%;抗生素:工信部已将“无机陶瓷组合膜分离技术”作为清洁生产工艺技术在发酵类抗生素、维生素制药行业进行重点推广。此外,功能糖、有机酸等发酵产品及中药等天然产物提取行业也正在逐步推广以陶瓷膜为核心的膜分离技术工艺。随着生物医药行业的快速发展,新增产能以及传统工艺升级改造,将会打来大量的陶瓷膜需求。

2、化工领域

化工生产过程中大部分场合涉及到强酸碱、腐蚀性的有机溶剂以及高温高压等苛刻条件下的液体分离工艺,而在这种环境下凸显了陶瓷膜独特的优越性,陶瓷膜分离技术在化工行业的盐化工、石油化工、煤化工、精细化工等领域有广泛应用。比如:1)氯碱化工的盐水精制,陶瓷膜沉淀反应器可有效提高精致盐水品质,同时保证离子膜电解槽稳定运行,且可节能30%以上,陶瓷膜盐水精制具有流程短、寿命长、耐污染、占地小等优点;2)催化剂超细粉体制备,利用无机陶瓷膜洗涤回收超细粉体,代替传统沉降过滤法,具有分离精度高、效率高等优势,具有显著的经济和社会效益。

随着氯碱化工行业产能结构改造及技术升级,陶瓷膜盐水精制工艺还有进一步提升的空间,特别是上游制盐行业,目前陶瓷膜技术已经应用到液体盐、真空制盐、食用氯化钾以及药用盐等生产领域。

3、食品饮料领域

以陶瓷膜为核心的膜分离技术在食品饮料行业中的应用主要是在果蔬汁饮料、酿酒、调味料等生产环节替代传统过滤分离技术:1)果蔬汁饮料:过滤澄清作用,陶瓷膜可以去除果汁及饮料中的悬浮颗粒、酵母菌、霉菌、细菌、热原质、胶体、蛋白质、多芬多糖等,果汁性质稳定、质感均匀、品质更好;2)酿酒:澄清过滤,陶瓷膜用于降低固含量、提高过滤效率,降低浊度、减少酵母颗粒,提高过滤效果,减少酒损,更加环保;3)调味品:陶瓷膜可直接处理酱油、食醋等调味品生产的原液,具有过滤精度高、滤液质量高、不返浑,过滤后无需高温灭菌、保留产品自然风味等优势。此外陶瓷膜的应用领域还有乳制品的制作等。

虽然目前陶瓷膜过滤工艺在食品饮料领域的应用普及率尚较低,随着食品饮料行业生产工艺技术的升级改造以及消费者对营养价值等产品品质要求的日益提高,以陶瓷膜为核心的膜分离技术在食品饮料行业还将不断替代传统过滤分离加工工艺,未来将得到更广泛的应用。

4、特种水处理领域

陶瓷膜因其耐酸碱、耐腐蚀、耐有机溶剂、抗微生物侵蚀等优点,在工业废水、油田回注水、海水淡化等水环境处理方面具有独特优势。随着国家对环保的日益重视,陶瓷膜在特种水处理等领域的应用近年来得到快速发展。

工业废水处理及回用:我国工业废水排放量增速逐步下降,主要是因为国家大力实施产业结构调整、推广节能减排、鼓励中水回用等政策。近年我国工业污水排放量依然很大。分行业来看,工业废水排放主要集中在造纸、化学原料制造、纺织、煤炭开采、农副食品加工、黑色和有色金属冶炼加工等行业,这几个行业占60%以上。由于工业废水污染物成分比较复杂,并且常带有腐蚀性或者难处理的有机物,传统过滤净化或者生化处理工艺很难达到排放标准,而以陶瓷膜为核心的膜分离技术可以对工业废水进行深度处理并达到回用标准。目前已经在钢铁、造纸、纺织印染等行业工业废水处理领域逐步推广。随着国家对环保排放标准的不断提高以及监管的趋严,工业废水的处理量将会有所提升,传统的水处理技术已经难以满足工业废水的要求,再加上陶瓷膜技术处理成本的不断降低,陶瓷膜分离技术在工业废水领域的应用有很大的市场前景。

油田回注水/含油废水:含油废水包含石油行业中的油田采出水、钢铁行业的冷轧含油废水、汽车行业中的脱脂液回用等,含油废水来源广泛,且具有难降解、易乳化等特点,陶瓷膜在处理含油废水油水分离领域具有独特优势。我国大部分油田已经进入二次或者三次开采阶段,采出液含水率逐年递增,大部分油田采出液含水率已经达到70-80%,有的甚至高达90%,导致采油污水处理量不断增加,我国每年产生的采油废水高达十几亿吨。田采出水的处理主要以除油和除悬浮物为主,处理后用于回注地下或者达标排放。以陶瓷膜为核心的膜分离工艺在油田回注水处理方面的优势体现在几个方面:1)亲水憎油特性,有利于防止有机类物质的污染;2)良好的化学稳定性,可用强酸、强碱、强氧化剂等清洗剂进行清洗再生;3 机械强度高,能在高温高压下使用和清洗;4)出水的水质稳定。随着环保标准要求提高、水资源日趋紧张,提高油田污水处理效率成为当务之急,鉴于陶瓷膜的独特优势,其在油田回注水领域应用前景广阔。

海水淡化:海水成分比较复杂,除含有盐分外,还含有大量的悬浮物、胶体物质和大颗粒有机物,这些均会给取水设施及海水淡化处理系统带来堵塞管道、引起膜污染等问题,PH 值、温度、余氯等参数都会影响后续海水淡化装置的正常运行,因此海水在用膜法或者蒸馏法淡化之前必须经过预处理过程。传统的预处理过程包含消毒、混凝、过滤、调节PH 值、加阻垢剂等步骤,在国内外海水淡化工程中应用广泛。但传统的预处理方式存在工序较多、占地空间大、且成本高、效果差、难以控制等问题,更重要的是不能对细菌和胶体构成有效的屏障,而且其产水流量和水质随原水水质而变化,不能满足反渗透进水水质稳定的要求。陶瓷膜凭借其耐高温、化学稳定性好、抗微生物污染能力强、孔径分布窄等特点在海水淡化预处理过程中能够去除胶体悬浮物质、大分子有机物、细菌病毒,且出水水质稳定,能减轻反渗透膜的负担,延长膜的使用寿命,具有独特的优势,目前陶瓷膜作为预处理单元在国内外已经得到初步应用,比如国内的舟山、沧州海水淡化项目,国外新加坡的Choa Chu Kang 海水淡化项目,随着水资源紧缺问题的凸显,海水淡化的市场前景广阔,陶瓷膜具备全生命周期的成本优势,未来在海水淡化中的应用将会越来越广。

二、陶瓷膜下游行业发展趋势预测分析

以陶瓷膜为核心的分离技术的行业成长逻辑主要是横纵向两个维度:1)纵向维度:在某个细分行业替代传统的工艺方法,起到提质增效、降低成本等作用,然后在这个行业渗透率不断提升;2)横向维度:同时为进入下一个行业进行技术研发,等市场时机成熟时再进入该行业。

陶瓷膜分离技术除了应用于以上传统行业外,近些年新应用领域也是层出不穷,分析认为现在以及未来有望爆发的领域有盐湖提锂、船舶烟气脱硫领域等。

——盐湖提锂

碳酸锂行业的高利润吸引一大批社会资本涌入,提锂企业纷纷开始投产扩产,导致碳酸锂供给有所增加,此外受新能源车补贴退坡影响,需求增速有所下滑所致。但从中长期来看,随着新能源汽车的快速发展,碳酸锂的需求仍将保持快速增长。

目前盐湖卤水无论是在资源储量还是成本上均占据优势,因此盐湖提锂是国内锂资源的主要发展方向之一。盐湖提锂的主要方法有沉淀法、吸附法、电渗析膜法、膜分离、溶剂萃取法、煅烧法等,各盐湖根据卤水性质、地理位置等采用不同的技术路线,各有优缺点。沉淀法只适用于镁锂比低的盐湖,萃取法工艺流程长,同时萃取剂容易腐蚀设备,煅烧法由于能耗高且产生盐酸腐蚀设备趋于淘汰,目前国内盐湖提锂相对成熟的技术是吸附法和电渗析膜法,这两种方法已经分别在蓝科锂业和青海锂业实现了万吨碳酸锂的量产。近期膜分离法在五矿盐湖也实现了突破,万吨级碳酸锂产品顺利下线。分析认为吸附法、电渗析膜法和膜分离法是国内盐湖提锂技术的主要发展方向。

盐湖提锂技术及其特点


资料来源:公开资料

从以上盐湖提锂的方法中我们可以看出,吸附法、电渗析膜法、纳滤膜法均会用到膜材料,包含纳滤膜、反渗透膜、陶瓷膜、离子交换膜等。膜分离技术在盐湖提锂中主要起到镁锂分离以及锂的浓缩,具有分离效果好、环保无污染、工艺流程短、生产成本低等优点。

——船舶尾气脱硫

海洋运输由于运输量大、运费低廉等特点在国际贸易中占据越来越重要的地位,目前占据国际贸易总运量的三分之二以上,占我国进出口货物运输总量的90%。然而随着运输船舶数量的增加,船舶排放污染物对大气环境和海洋环境造成的污染和危害也日趋严重。随着环境问题的逐步凸显,IMO 和欧美等发达国家通过制定相关法规,对船用燃料油中的硫氮含量设置了限制标准,并加以施行。

国际海事组织(IMO)要求自2015 1 1 日起,所有在硫排放控制区(SECA)内航行的船舶必须使用含硫量低于0.1%m/m 的低硫油,或使用经认可的尾气处理系统或其它技术方法以保证船舶硫化物的总排出量不超过0.4g/kWh。自20201 1 日起,全球范围内航行的船舶都必须使用含硫量低于0.5%m/m 的低硫油,或使用经认可的尾气处理系统或其它技术方法以保证船舶硫化物的总排出量不超过2.0g/kWh

国际海事组织对船舶尾气排放的要求


资料来源:公开资料

我国交通运输部也于2015 12 2 日发布了《珠三角、长三角、环渤海(京津冀)水域船舶排放控制区实施方案》,对沿海水域船舶尾气排放及排放控制区做了相关规定:

《珠三角、长三角、环渤海(京津冀)水域船舶排放控制区实施方案》


资料来源:公开资料

目前,距离限硫政策生效时间不足一年时间,面对即将到来的“限硫令”,船东有以下三种措施可以应对:1)更换低硫油;2)使用LNG 替代燃料;3)加装船舶尾气脱硫装置(EGC 系统)。从目前来看,加装船舶尾气脱硫装置是最具经济性的选择。

目前船舶尾气脱硫的方法有海水脱硫法、干式脱硫法、石灰石脱硫法、镁式脱硫法等,基本原理都是利用碱性物质与SO2 在洗涤塔中反应将其除去,区别在于碱性物质不同。目前在洗涤塔反应中主流的技术为湿法喷淋技术,但该技术占用面积大,消耗的药剂量及产生废水量都比较多。而陶瓷膜烟气脱硫技术,能够代替传统喷淋方式进行烟气脱硫,药剂消耗量少,脱硫废液体积小,减少了对船上空间的占用,并采用组件模块化设计,安装改造较为方便。同时,陶瓷膜材料耐高温、耐酸碱,可长期在酸性、碱性等苛刻条件下运行,具备了较长的使用寿命。2016 1 月由江苏优拿大环保研制的中国首套陶瓷膜技术船舶废气洗涤器成功安装在加拿大籍5 万吨远洋货船“NOLHANAVA”号上,是我国第一套采用陶瓷膜技术进行尾气脱硫装置实船安装。随着“限硫令”的来临,预计陶瓷膜在船舶尾气脱硫的应用会逐步得到应用,对应陶瓷膜的市场空间将会打开。

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