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行业研究 丨深度报告 丨基础化工 Table_Title 1,3-丙二 醇&PTT 纤 维：产业 或将腾飞%1 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 2/20 丨 证券研 究报告 丨 报告要点 Table_Summary1,3-PDO 可用于合成 PTT 聚酯 纤维，其综合性能优异。2022 年我国化纤整体产量接近五千万吨数量级，PTT 纤维在其中渗透率较低，若未来 PDO 环节 突破，带领终端 PTT 纤维价格降低，其在化纤中的渗透率有望提升，市场规模有望迎来更快增长。2022 年 12 月，华恒生 物 发布公告，由公司控股子公司天津智合生物科技有限公司的全资子公司赤峰智合实施生物法年产5 万吨 1,3-丙二醇建设项目，望以低成本的姿态进入市场。分析师及 联系人 Table_Author 马太 SAC：S0490516100002%21ZFUvMmRsRpOrPnOsPtMqRbRdN8OmOpPtRqMjMmMpOjMtRnR9PmMuMNZsPmPwMqNwP 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 丨证券研究报告丨 更多研报请访问 长江研究小程序 基础化工 Table_Title2 1,3-丙二醇&PTT 纤维：产业 或将腾飞 行业研究 丨深度 报告 Table_Rank 投资评 级 看好丨维 持 Table_Summary2 1,3-PDO 是 PTT 核心 原料 1,3-丙二醇（1,3-PDO）是一种无色、无臭、透明的粘稠有机液体，可与水互溶，是一种重要的化工基础原料，具备醇和二醇的典型性能。在 1,3-PDO 的消 费结构中，直接使用的比例相对较小，2020 年其在 化妆品和医药 消费结构中占比分别为 6.5%和 2.3%。最主要的用途是作为 聚合物单体，合成 PTT 聚酯纤维，约占其消费比例的 80%。PTT 纤 维综 合性 能强 大，绿色趋 势所 向 PTT 是一款综合性能强大的聚 酯纤维，具有良好的尺寸稳定性、高回弹性、柔软性和悬垂性，易于染色，其性能综合了尼龙 的柔软性和悬垂性，腈纶的蓬 松性、涤纶的抗污性、氨纶的 弹性等。目前，基于 PTT 自身优异 的纤维性能，杜邦旗下品牌商 SORONA 较为全面深入的挖掘 了PTT 纤维的各种应用潜力，PTT 纤维在服装领域可用于瑜伽服、羽绒服、大衣、T 恤、鞋材 等，在家纺行业可应用于地毯、被单、窗帘等。伴随着服装品牌 节能降碳的意识以及执行力越来越强，生物基 PTT 纤维在市场认可度有望逐步增加。尽管我国近几年 PTT 纤维市场保持较高增速增长，但市场规模仍然较小，主要原因是在 2014 年之前原 料 1,3-PDO 的生产技术被国外 垄断，现有成本仍然较高，截至 2019 年，我国 PTT 纤维行业 消费量为 12.6 万吨。2022 年 我国化纤整体产量接近五千万吨数量级，PTT 纤维渗透率较低，若未来 PDO 环节突破，带领终端PTT 纤维价格降低，其在化纤 中的渗透率有望提升，市场规模有望迎来更快增长。生物基 糖法 工艺 为未 来趋 势所向,3-丙二醇行业起步于上世纪 90 年代初。起初 1,3-PDO 的主 要生产商包括：丙烯醛水合氢化法Degussa、环氧乙烷甲酰化法 代表者 Shell 和生物基糖法代 表者 Du Pont（杜邦）公司，前两者化学法由于成本较高的问题退出市场。2013 年后中国自主 研发的甘油生物基工艺落地投产，2022 年华峰集团收购杜邦旗 下 1,3-丙二醇相关专利和业务，1,3-PDO 的生产逐步向国内集中。目前基本为生物法工艺，生产方式上呈现甘油发酵法和葡萄糖转化法并存的局面。通过对比主流工艺的主要指标，我们发现杜邦使用的糖法工艺在产量、转化率以及生产速率上均要优于甘油法工艺，目前底物葡萄糖的售价约为 3000 元/吨，粗甘油价格 波动较大，2023 年售价在 1000-5000 元/吨。整体看，杜邦的生物基糖法工艺生产经济型最强。根据相关统计，PTT 未来产能规划较多，整体规划产能在 80-90 万吨之间，部分企业延伸产业链，同时扩产 1,3-PDO-PTT。1,3-PDO 未来也有较多产能规划，在 1,3-PDO 所有生产中，其中 仅 有华 峰（杜 邦原 有工 艺）、清 大 智兴 以 及未 来将 入局 企 业 华恒 生 物采 用糖 法生 物 基工艺，相关企业有望处于 1,3-PDO 成本曲线最左侧。重点公 司推 荐：华恒 生物 2022 年 12 月，公司发布公告 由公司控股子公司天津智合生物科技有限公司的全资子公司赤峰智合实施生物法年产 5 万吨 1,3-丙二醇建设项目。根据期披露相关专利，华恒生物采用糖法生物基生产 1,3PDO 技术，有望 以低成本的姿态进入市场。风险提 示 1、PDO 产品成本难以下降的风险；2、PTT 产品市场拓展不 及预期的风险；3、上市公司项目建设不及预期的风险；4、行业需求不及预期的风险。Table_StockData 市场表现 对 比图(近 12 个 月)资料来源：Wind 相关研究 Table_Report 三代制冷剂品种用 途差异几何？2023-11-29 化 工 专 题：哪 些 上 市 公 司 资 源 扩 能 亮 眼？2023-11-23 基础化工 2023 中报总结：拨 云见日，静待花开2023-09-05-31%-19%-7%4%2023/1 2023/5 2023/9 2024/1基础化工 上证综合指数2024-01-23%3 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 4/20 行业研究|深度报 告 目录 1,3-PDO 是 PTT 纤维 核心原料.6 PTT 纤维综合性能强大，绿色趋势所向.8 PTT 纤 维综 合性 能强 大.8 PTT 纤 维符 合碳 中和 方向.9 PTT 纤 维发 展目 前受 制于 原料 1,3-PDO.10 生物基糖法 1,3-PDO 生产工艺为未来趋势所向.12 历史回 顾：1,3-PDO 产能 逐步向 国内 集中.12 工艺分 析：生物 基生 产 1,3-PDO 工艺 独占 鳌头.13 生物 基 1,3-PDO 有望 带来 产业链 革命.17 重点公司推荐：华恒生物.18 风险提示.19 图表目录 图 1：1，3-丙二 醇产品 图 示.6 图 2：1，3-丙二 醇化学 式.6 图 3：1，3 丙二 醇产业 链.6 图 4：1,3-丙二醇 直接应 用.7 图 5：1,3-丙二醇 合成 PTT 纤维用于 服装行 业.7 图 6：PET、PTT、PBT 分 子结构式 对比.8 图 7：PTT 纤维 的显著 性 能.9 图 8：弹性 纤维 PTT 在 服 装行业的 主要应 用.9 图 9：PTT 纤 维在家 纺行业 的主要应 用.9 图 10：PTT 纤维品 牌.9 图 11：杜邦 SORONA 与 安踏、波 司登、太平鸟 等品 牌合作.10 图 12：国 内 PTT 纤维 表观 消费量持 续增长.11 图 13：全 球 PDO 产 能变化 情况.12 图 14：两 步法 环 氧 乙 烷 羰基 化 法 反 应 式.14 图 15：丙 烯醛水 合氢化 法 反应式.14 图 16：微 生物厌 氧发酵 甘 油代谢图.15 图 17：生 产柴油 生产中 分 离的粗甘 油.15 图 18：清 大智兴 生物法 联 产生物柴 油与 1,3-丙二 醇.15 图 19：杜 邦公司 生产 1,3-PDO 的代谢工 程.16 图 20：清 大智兴 以葡萄 糖 为底物生 产 1,3-丙 二醇 的代 谢工程.16 图 21：公 司营业 总收入 以 及增速.18 图 22：公 司归属 净利润 以 及增速.18 表 1：PTT 纤 维与氨 纶、尼 龙、涤纶、PBT、腈 纶等不 同纤维的 性能对 比.8 表 2：中国 PTT 纤维行 业 相关政策 梳理.10%4 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 5/20 行业研究|深度报 告 表 3：主要 化纤品 种 2022 年国内产 量以及 近期价 格情 况.11 表 4：全球 现有 PDO 主要 产能情况.12 表 5：全球 实现 1,3-丙二 醇 工业化的 技术路 线.13 表 6：现有 主流工 艺指标 对 比.17 表 7：PDO-PTT 规划产 能 情况.17 表 8：天津 智合 1，3-丙二 醇指标情 况.18%5 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 6/20 行业研究|深度报 告 1,3-PDO 是 PTT 纤维核心 原料 1,3-丙二醇（1,3-PDO）是一种 无色、无臭、透明的粘稠有机 液体，可与水互溶，分子式为 C3H8O2，也是一种重要的化工基础原料，可与水、醇及多种有机溶剂混溶，稍溶于苯和氯仿，具备醇和二醇的典型性能。图 1：1，3-丙二醇 产品图 示 图 2：1，3-丙二醇 化学式 资料来源：清大 智兴官 网，长 江证券 研 究所 资料来源：1，3-丙二 醇产业 现状及 研 究进展，刘凯 鹏 等，长江证 券研究 所 1,3-PDO 位于产 业链 中 游，可用于生产 PTT 纤维。制备 1,3-丙二醇的方法分为化学合成法和发酵法两种。化学工艺原料包括环氧乙烷、丙烯醛等。发酵法生产 1,3-丙二醇方法又为甘油法和糖法。1,3-PDO 可用于增塑剂、洗涤剂、防腐剂、乳化剂的合成，也可用于食品、化妆品和制药等行业。在 1,3-丙二醇的消费结构 中，直接使用的比例相对较小，化妆品和医药在 2020 年 的消费结构中占比分别为 6.5%和 2.3%。最主要的用途是作为聚合物单体，合成聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT），约占其消费比例的 80%。图 3：1，3 丙二 醇产业 链 资料来源：CCUS 和生 物能源 材料，国内 1，3-丙 二醇市 场现状 和发展 建议，李烁，长江证 券研究 所%6 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 7/20 行业研究|深度报 告 图 4：1,3-丙二醇 直接应 用于化妆 品 和医药 图 5：1,3-丙二醇 合成 PTT 纤维 用 于服装行 业 资料来源：Covationbiopdo 官网，长江 证券研究 所 资料来源：PTT 织物 分散染 料/紫 外线 吸收剂同 浴染色 工艺研 究，赵晓明，长江证券研究 所%7 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 8/20 行业研究|深度报 告 PTT 纤维综 合性 能强大，绿色趋 势所向 PTT 纤维综合性能 强大 PTT 纤维属于聚 酯纤 维，结构决定其相 比 PET、PBT 拥有更好的回弹性。它是由对苯二甲酸与 1，3-丙二醇直接酯化 缩聚生成的对苯二甲酸丙二醇酯，PTT 与 PET、PBT 等都属于聚酯系列。PTT 的分子 链中不仅存在刚性的苯 环结构，还存在柔性的亚甲基（-CH2-）及酯基（-CO-O-），因 此 PTT 是典型的刚柔性共存的 线性大分子。从结构上看，PET、PTT 及 PBT 大分子链中 分别有 2 个、3 个和 4 个亚甲 基基团，由于 PTT 具有“奇碳效应”，使 PTT 分子链呈现“N”字形螺旋结构，导致其大分子链在外力作用下很容易伸长，具有如同弹簧一样的形变和形变恢复能力，使纤维具有永久的弹性，所以 PTT纤维具有优良的回弹性。图 6：PET、PTT、PBT 分 子结构 式对比 资料来源：PTT 织物 分散染 料/紫 外线 吸收剂同 浴染色 工艺研 究，赵晓明，长 江证券研 究所 PTT 是一款综合 性能 强大的纤维。PTT 纤维具有良好的尺寸 稳定性、高回弹性、柔软性和悬垂性，易于染色，其性能综合了尼龙的柔软性和悬垂性，易于染色，并且综合了腈纶的蓬松性、涤纶的抗污性、氨纶的弹性等。表 1：PTT 纤维 与氨纶、尼龙、涤纶、PBT、腈纶等 不同纤 维的性 能 对比 纤维 综合评分 蓬松度 耐水洗 耐污性 柔 软度 弹性 回复 弹性 耐磨性 抗静电 色牢度 耐日晒 热稳 定性 PTT 46 5 5 5 5 5 4 4 4 3 3 3 氨纶 19 1 1 1 1 4 5 1 1 1 1 2 尼龙 6/尼龙 66 36 5 2 2 4 3 2 5 4 2 2 5 涤纶 36 2 5 4 2 1 3 4 5 3 4 3 PBT 36 5 5 5 4 2 2 4 2 3 3 1 腈纶 25 4 3 2 4 2 1 3 5 1 资料来源：PTT 织物 分散染 料_ 紫 外线 吸收剂同 浴染色 工艺研 究（赵明晓），氨纶 染色性 能的改 进研究（曾登），长江证 券研究 所 已有 PTT 品 牌 拓展的相关应用领域涵盖服装 和家纺。目前，基于 PTT 自身优异的纤维性能，杜邦旗下品牌商 SORONA 较为全面深入的挖掘了 PTT 纤维的各种应用潜力，PTT 纤维在服装领域可用于瑜 伽服、羽绒服、大衣、T 恤、鞋材等，在家纺行业可应用于地毯、被单、窗帘等。得益于 PTT 纤维的性能逐渐被业界 认可、接受，越来越多的上游企业选择向中下游拓展业务，联名合作或者创立面料品牌，诸如美景荣的 Bonnitex，华灏化学的 BIODEX 等，在竞争逐渐同质化的趋势下力争打造品牌差异化，通过面料品牌推广拉动中上游需求。%8 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 9/20 行业研究|深度报 告 图 7：PTT 纤维的 显著性 能 图 8：弹性纤 维 PTT 在服装 行业 的主要应 用 资料来源：SORONA 官网，长 江证券 研究所 资料来源：SORONA 官网，长 江证券 研究所 图 9：PTT 纤维 在家纺 行业的 主要 应用 图 10：PTT 纤维 品牌 资料来源：SORONA 官网，长 江证券 研究所 资料来源：SORONA 官网，中华网，SOLOTEX 官网，美 景荣官 网，长江证 券 研究所 PTT 纤维符合碳中 和方向 可降解材料在 品 牌端渗 透，PTT 纤维符合生物基导向。开云 集团承诺 2025 年降低 40%碳排放，阿迪达斯计 划在 2025 年之前将 90%的产品由可持续材料制作，安踏计 划在2030 年前实 现 50%可持续原 材料使用，Lululemon 等品牌 参与时尚业气候基金促进减碳，Patagonia 把公司捐给“地 球”。作为仅次于石油行业的全 球第二大污染行业，纺织业的 ESG 改造成为品牌全面竞争力的体现。围绕纺织的 ESG 标准涵盖原材料、生产、设计、销售等多个环节，品牌逐渐意识到，从源头取代石化产品、协同生产技术和供应链管理、全产业链的联动是 ESG 的核心难点。PTT 纤维作为 生物基原料，符合碳中和走向，被品牌端所青睐，未来市场有望持续拓展。%9 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 10/20 行业研究|深度报 告 图 11：杜邦 SORONA 与安踏、波司登、太平鸟 等品牌 合作 资料来源：可 持续发 展经济 导刊，长 江证券研 究所 生物基材料 稳 步 发展，相关政策发挥着重要 的推动作用。当 前，中国制造 2025 和“十四五”国家发展规划等重要战略，推动了生物基材料的规模化发展，带动了企业传统转型升级，促进了生物基材料在各领域的应用。表 2：中国 PTT 纤维 行业相 关政 策梳理 日期 发 布机构 政策名称 主要内容 2015.3 国家发改 委、工 信部 国家产 业振兴 与技术装备改 造专项 提出利用 聚乳酸 纤维、壳聚糖 纤维、海藻酸 盐纤维、甲壳 素复合 纤维、新型纤 维素纤维等生 物及纤 维原料 的医疗 卫生 用纺织材 料 2016.12 工信部、发改委、科技部、财政 部 新材料 产业发 展指南 提出开展 重点新 材料应 用示范，以 生物可降 解材料 等市场 潜力巨 大、产业化条 件完善的新材 料品种，组织 开展应 用示 范 2017.6 发改委、商务部 外商投 资产业 指导目录 2017 年 修订 明确提出 鼓励利 用新型 可再生 资源 和绿色环 保工艺 生产生 物质纤 维，包括新溶 剂法纤维素纤 维、以 竹、麻 等为原 料的 再生纤维 素纤维、聚乳 酸纤维、甲 壳素纤维、聚羟基脂肪 酸纤维、动植 物蛋白 纤维 等 2017.12 发改委 增强制 造业核 心竞争力三年 行动计 划2018-2022 年 重点发展 新型溶 剂法纤 维素纤 维，聚乳酸纤 维，聚 对苯二 甲酸丙 二醇 酯纤维，生物基聚酰胺 纤维等 产品 2020.12 发改委 鼓励外 商投资 产业目录（2020 年 版）纤维及非 纤维用 新型聚 酯生产：聚 对苯二甲 酸丙二 醇酯、聚葵二 甲酸 乙二醇酯、聚对苯二甲 酸环己 烷二甲 醇酯、二元 醇改性聚 对苯二 甲酸乙 二醇酯 2022.4 发改委、商务部、工信 部 关于加 快推进 废旧纺织品循 环利用 得实施意见 鼓励纺织 企业优 先使用 绿色纤 维原 料，加强 绿色产 品标准、认证、标 识体系建 设。引导支持 纺织企 业特别 是品牌 企业 使用再生 纤维及 制品，提高再 生纤 维的替代 使用比例，促 进废旧 纺织品 高值化 利用。有序推 进生物 基纤维 及制品 的研 发、生产 和应用，突出 生物基 纤维可 自然降 解优 势 资料来源：各政 府部门 机构，智研资 讯，长江证 券研究 所 PTT 纤维 发展目前 受制于原料 1,3-PDO PTT 纤维消费仍 有增长空 间。尽管我国近几年 PTT 纤维市场发展保持较高增速增长，但市场规模仍然较小，主要原因是原料 1,3-PDO 的生产技 术在 2014 年之前被国外垄断，尽管清华大学甘油发酵法制备 1,3-PDO 自有技术的开 发打破了这一垄断，但是由于成本过高，致使 PTT 的价格居高不下，限制了其应用，截至 2019 年，我国 PTT 纤维行业消费量为 12.6 万吨。%10 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 11/20 行业研究|深度报 告 图 12：国内 PTT 纤维 表观消 费量 持续增长 资料来源：华经 产业研 究院，长江证 券 研究所 目前，PTT 在我国化纤总规模 中占比较低。根 据 中 纤 网 统 计数 据，我 国 主 要 化 纤品 种2022 年整体产量接近五千万吨数量级，其中价格最为便宜的涤纶 2022 年产量达到4559.8 万吨，目前 PTT 的价 格为 25000-30000 元/吨，是 目前除了氨纶以外价格最高的纤维，而 PTT 综 合性能优异，若未来 价格降低，其在化纤中的渗透率有 望提升，市场规模有望增长。而目前 制约 PTT 价格的主要因素在于前端 PDO 原料。表 3：主要化 纤品 种 2022 年国 内 产量以及 近期价 格情况 产 品 2022 年产 量（万吨）近 一年价格（元/吨）PTT 10 23000-28000 氨纶 89.0 29000-36500 尼龙 66 507 190000-22500 涤纶（长 丝+短纤）3938 7200-8150 腈纶 50 13600-16700 资料来源：中纤 网，国内 1，3-丙 二醇 市场现状 和发展 建议，李烁，长江 证券 研究所 0%10%20%30%40%50%60%024681012142012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019PTT 纤维表观消费量（万吨）同比（右）%11 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 12/20 行业研究|深度报 告 生物基糖 法 1,3-PDO 生产工 艺为 未来趋势 所向 历史回顾：1,3-PDO 产能逐步 向国内 集中 1,3-丙二醇行业起步于上世纪 90 年代初。Degussa、Shell 和 Du Pont（杜邦）公司先后建立 1,3-PDO 生产装置。这三大企业分别采用不同方法生产 1,3-丙二醇。2013 年后中国自主研发的甘油生物基工艺落地投产，2022 年华峰集团 收购杜邦旗下 1,3-丙二醇相关专利和业务，形成中国企业垄断全球 1,3-丙二醇产能的 格局。图 13：全球 PDO 产 能变化 情况（万吨/年）资料来源：嘉肯 咨询，黑龙江 辰能，1，3-丙二醇 产业现 状与发 展建议（陈晓 波，苏栋 根），长江证 券研究 所 海 外化学法 昙 花一现，杜邦生物法垄断市场 Shell 在 1995 年成功开发出环 氧乙烷羰基化工艺实现 1,3-丙二醇规模化生产。1996 年，Degussa 开发出丙烯醛水合氢 化法制备 1,3 丙二醇工艺。2006 年，杜邦克服生物基发酵工艺规模化生产阻碍，在美国田纳西州成功落地投产 4.5 万吨。自此，1,3-丙二醇“三足鼎立”格局正式形成。在 20072009 年间，杜邦的成熟糖 法生物基工艺凭借显著的原料成本优势相继淘汰丙烯醛水合氢化法和环氧乙烷羰基化法，实现生物基工艺独占鳌头。2009 年前杜邦的糖法生物基工艺凭借成本优势淘汰 Shell 和 Degussa 的化学工艺，化学工艺退出市场。国 内甘油法 生 物发酵工艺出现，华峰收购杜 邦 从上世纪九十年代开始，湖南化工设计院有限公司一直和清华大学生物发酵法生产 1,3-丙二醇研发团队保持着密切合作关系，先后设计完成了黑龙江辰能 500 吨/年 PDO 中试装置、江苏苏震生物国内第一套万吨级 PDO 生产装置、广 东清大智兴国内首套清华最新第二代工艺 1 万吨/年 PDO 生产装置，以及一系列生物发酵法生产 PDO 中试及工业化装置的设计和总承包。其中，湖南化工设计院有限公司承担的江苏盛虹集团苏震生物国内第一套万吨级 PDO 工业 化装置的总承包工程，于 2015 年 9 月一次开车成功，建成五年来一 直运行良 好，PDO 产品质量达到 了国际 先进水 平，使盛虹 集团打破 跨国公司技术垄断，拥有了国内首个、全球第二个集 PDO 生产、PTT 合成、PTT 纺丝、印染一体的完整 PTT 聚酯产业链，企业快速发展成为化纤工业发展的引领者。2022 年，华峰集团坚持“完善业务板块和 国际化经营步伐”战略，以 2.4 亿美元收购杜邦旗下相关1,3-丙二醇业务和专利，实现 中国企业的 1,3-丙二醇垄断格 局。表 4：全球现 有 PDO 主要 产能情 况 公 司 工艺 路线 技术 来 源 产能（万吨/年）杜邦/华 峰化学 糖法 杜邦 8 0246810121416181995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 2021Degussa Shell 杜邦 黑龙江辰能 苏州华美 苏震生物 清大智兴%12 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 13/20 行业研究|深度报 告 苏震生物 甘油法 清华大学 2 清大智兴 甘油法 清华大学 2 糖法 清华大学 2 辰能生物 甘油法 清华大学 0.25 美景荣/苏州华 美 甘油法 华东理工 大学 2 广州国宏 甘油法 大连理工 大学 1.5 资料来源：各 公司官 网以及 环境评 价，1，3-丙 二醇产 业现状 与发展 建议（陈 晓波，苏栋根），长江证 券研究 所 工艺分析：生物 基 生产 1,3-PDO 工艺 独占鳌头 从我们上小节对于 1,3-PDO 的历史发展中得出，目前 1,3-PDO 的工业化生产路线主要可分为化学法和生物法两大类。化学工艺可以细分为环氧乙烷甲酰化法和丙烯醛水合氢化法，由于成本劣势陆续 在退出市场。生物法指的是用生物发酵生产 1,3-PDO，目前是工业上生产 1,3-PDO 的主流 工艺，生产方式上呈现甘油发酵法和葡萄糖转化法并存的局面。表 5：全球实 现 1,3-丙 二醇工 业化 的技术路 线 生 产 企 业 技术路线 技术 来源 状态 工艺路 线 Shell 环氧乙烷 羰基化 法 Shell 停产 Degussa 丙烯醛法 Degussa 停产 华峰集团 生物基糖 法 杜邦 在产（2022 年收 购 1,3-丙二醇 和 PTT 业务）清大智兴 生物基糖 法 清大智兴 在产 美景荣 生物基甘 油法 美景荣 在产 广州国宏 生物基甘 油法 大连理工 大学 在产 资料来源：Shell 专利，Degussa 专利，杜 邦专利-CN100471946C 和 US6358716B1，清大智 兴-CN112280723A，大 连理 工大学-CN110438052B，美景 荣-CN109593025，广州国宏 环评，清大智 兴官网，美景 荣 环评，长 江证券 研究所 化 学合成法 环 氧乙烷羰基化法 重组质粒 大肠杆菌重组质粒克雷伯氏肺炎杆菌重组质粒变栖克雷伯氏肺炎杆菌重组质粒 丁酸梭菌%13 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 14/20 行业研究|深度报 告 环氧乙烷与合成气（CO+H2）发生羟基化反应制成 1,3-PDO，分为一 步法以及两步法。此技术相对先进，生产原料成本较低。但是整体设备投资较大，工艺技术难度较大，特别是对于催化剂的选取、制备和再利用。此技术的代表公司为 Shell（壳牌）。图 14：两 步法 环 氧乙烷羰 基化 法 反 应式 资料来源：1，3-丙二 醇产业 现状及 研 究进展，刘凯 鹏等，长江证 券研究 所 化 学合成法 丙 烯醛法 丙烯醛水合氢化法第一步是将丙烯醛水合生成 3-羟基丙醛，第二步与两步法环氧乙烷羰基化法一致，再通过加氢反应生成 1,3-PDO。丙烯醛水合氢化法生产工艺较为成熟，反应条件温和，对生产设备要求不高，但丙烯醛属于有毒，易燃、易爆物品，难以储存和运输，同时，第一步水合催化 体系较为复杂，制约其工业化生产的发展。Degussa（德固赛）公司是此项技术的代表者，近年来我国一些石化企业也对此工艺进行了大量的研究，如上海石油化工公司、中石油兰州石化公司等。图 15：丙 烯醛水 合氢化 法反应 式 资料来源：1，3-丙二 醇产业 现状及 研 究进展，刘凯 鹏等，长江证 券研究 所 生 物发酵法 甘 油法 以甘油作为底物通过微生物发酵法合成 1,3-PDO 具有反应 条件温和、操作简单、选择性好、转化率高、副产物少、原料可再生、绿色环保等优点，已经成为了本产品制备领域中研究的热点和发展的趋势。肺炎克雷伯氏菌、丁酸梭状芽孢杆菌和弗氏柠檬酸菌具有较高的甘油、1,3-PDO 耐受 力以及较高的底物转化率和生产强度，可以在厌氧或者微氧的条件下将甘油转化为 1,3-PDO。科学家们使用基因重组等技术改变克雷伯氏肺炎杆菌、丁酸梭菌等 微生物的 DNA 片段，优化微生物“甘油1,3-丙二醇”的代谢能力。在我国甘油法 1,3-PDO 产业 化史上，清华大学刘德华教授等率先提出了先用耐高渗酵母将葡萄糖转化甘油，后用克雷伯氏肺炎杆菌将甘油转化为 1,3-PDO 的两步法偶连发酵工艺。后期，刘德华团队更是 提升了经济性，公布了使用生物柴油副产物甘油生产 1,3-PDO 的方法。大连理工 修志龙 教授团队 也致力于开发油法 1,3-PDO，提出利用生物柴油副产粗甘油为可再生原料、微生物菌群/单菌生物转化、多罐串联自动控制发酵、醇提、盐析萃取分离等新技术。%14 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 15/20 行业研究|深度报 告 图 16：微 生物厌 氧发酵 甘油代 谢 图 资料来源：甘 油歧化 生产 1,3-丙二 醇 过程的代 谢和基 因调控 机理研 究进展，綦文涛、修志龙，长江 证券研 究所 图 17：生 产柴油 生产中 分离的 粗 甘油 图 18：清 大智兴 生物法 联产生 物 柴油与 1,3-丙二醇 资料来源：利 用生物 柴油副 产物甘 油生 产 1,3 丙二醇 的方法，长 江证券 研究 所 资料来源：清大 智兴官 网，长 江证券 研 究所 生 物发酵法 糖 法 由于糖原料的 供 应和价 格比甘油更稳定，因 此从丰富的 糖中生 产 1,3-PDO 是一种很有吸引力的途径。目前尚未发现 天然微生物能直接从糖中产生 1,3-PDO，因此，将天然甘油和 1,3-PDO 合成模块结合在一个生产者中是开发基于糖的 1,3-PDO 生产工艺的最直接方法。最成功、最先发的案例是杜邦公司和 Genencor 公司 开发出一种重组大肠杆菌，这种大肠杆菌可以产生 135g/L1,3-丙二醇。在代谢工程过程中，为了消除理论产量限制，磷酸转移酶系统被替换为由半乳糖渗透酶（galP）和葡萄糖激 酶（glk）组成的合成系统，这两个基因都是大肠杆菌的内源性基因。磷酸丙糖异构酶（tpi）在早期构建体中被删除，%15 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 16/20 行业研究|深度报 告 但这也限制了产量。新的路径中，甘油醛 3-磷酸脱氢酶被下 调，同时恢复 tpi，提供了一个改进的通量控制点。缺点是 大肠杆菌的发酵培养需要使用昂贵的原料酵母粉。图 19：杜 邦公司 生产 1,3-PDO 的 代谢工程 资料来源：Metabolic engineering for the microbial production of 1,3-propanediol，Dupond and Genencor，长江证券 研究所 刘德华团队提 供 了另一 种糖法生产路径，即 使用谷氨酸棒杆菌作为宿主微生物，通过表达内源的磷酸二羟基丙酮磷酸酯酶基因（hdpA）来强化磷酸 二羟基丙酮脱磷酸生成二羟基丙酮，引入外源的甘油脱氢酶将二羟基丙酮转化成甘油，甘油在外源的甘油脱水酶及其激活因子以及醇脱氢酶的作用下最终生成 1,3-丙二醇。目 前该技术在清大智兴公司产业化使用。图 20：清 大智兴 以葡萄 糖为底 物 生产 1,3-丙 二醇的 代谢工 程 资料来源：一 种利用 重组微 生物发 酵生 产 1,3 丙二醇 的方法，长江 证券研 究 所%16 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 17/20 行业研究|深度报 告 2 通过对比主流工艺的主要指标，我们发现杜邦使用的糖法工艺 在产量、转化率以及生产速率上均要优于甘油法工艺，目前底物葡萄糖的售价约为 3000 元/吨，粗甘油价格波动较大，2023 年售价在 1000-5000 元/吨。整体看，杜邦的生 物基糖法工艺生产经济型最强。表 6：现有主 流工艺 指标对 比 生产工艺 菌种 底物 产量（g/L)转化率 生产速率（g/L/h）专利/文 献发布 时间 杜邦 糖法 大肠杆菌 葡萄糖 135 51%3.5 2003 清华大学 甘油法 肺炎克雷 伯氏菌 粗甘油 64 51%0.95 2005 清华大学 糖法 谷氨酸棒 杆菌 葡萄糖 32 32%0.67 2017 大连理工 甘油法 丁酸梭菌 为主(95 以上)粗甘油 82 51%2.74 2020 华东理工 甘油法 肺炎克雷 伯氏菌 粗甘油 54 50%2.2 2017 资料来源：公司 相关专 利，长 江证券 研 究所 生物基 1,3-PDO 有 望带来产 业链革 命 根据相关统计，PTT 未来产能规划较多，例如石油化工企业，以及部分 1,3-PDO 生产企业，都有往下游 PTT 延伸的 规划，整体规划产能在 80-90 万吨之间。作为 PTT 的上游原料，1.3-PDO 未来也有较 多产能规划，在 PDO 所有生产中，但是其中仅有华峰（杜邦 原 有工 艺）、清 大智 兴 以及 未来 将 入局 企 业 华 恒 生物 采用 糖 法生 物 基工 艺，相 关企业有望处于 PDO 成本曲线最左侧。表 7：PDO-PTT 规 划产能 情况 企 业 PDO 工 艺路线 已 投产 PDO（万吨/年）已投产 PTT（万吨/年）PDO 规划产 能（万吨/年）PTT 规划产能（万吨/年）华峰集团 糖法 8 8 13 清大智兴 甘油法+糖法 4 2 美景荣 甘油法 1 8 20 广东国宏 甘油法 1.5 3 6 梁山正大 甘油法 1.2 辰能生物 甘油法 0.2 江苏瑞祥 丙烯水合 氢 化法 2 3 华恒生物 糖法 5 宁波巨化（巨化 股份）化学法 7.2 15 苏州龙杰 3.5 东方盛虹（包括中 鲈科技、苏州苏震、国 望高科 等子公司）甘油法 2 5 4 16 荣盛石化 9 久泰能源（张家 港）3 华灏化学 11.5 合计 17.9 16.5 31.2 85 资料来源：公司 公告，环境评 价网站，长江证券 研究所%17 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 18/20 行业研究|深度报 告 重点公司 推荐：华恒生物 华 恒 生物 以 合成 生物 技 术 为 核心，从事 氨 基酸 及其 衍生 品、维 生 素等 产 品开 发、生产、销售。安徽华恒生物工程有限 公司成立于 2005 年，2013 年 完成股份制改造，并于 2021年在上交所上市。公司目前已经拥有可持续创新能力的合肥研究院，以及长丰、秦皇岛、巴彦淖尔、赤峰等四大生产基地。公司主要产品包括氨基酸系列产品（L-丙氨酸、DL-丙氨酸、-丙氨酸、L-缬氨酸）、维生素系列产品（D-泛酸钙、D-泛醇）等。图 21：公 司营业 总收入 以及增 速 图 22：公 司归属 净利润 以及增 速 资料来源：Wind，长 江证券 研究所 资料来源：Wind，长 江证券 研究所 2022 年 12 月，公司发布公告 由公司控股子公司天津智合生物科技有限公司的全资子公司赤峰智合实施生物法年产 5 万吨 1,3-丙二醇建设项目。根 据中国科学院、天津智合2022 年 6 月公开的相关专利 生产 1,3-丙二醇的重组 密歇根克雷伯氏菌及其构建方 法 与应 用，此 发明 提 供了 一种 经 遗传 改 造的 重组 密 歇根 克雷 伯 氏菌，其具 有活 性 降低的或失活的葡萄糖特异性 PTS 转运系统、甘油激酶、甘油脱 氢酶、醇脱氢酶、乙酰乳酸合酶、乙酰乳酸脱羧酶、3-磷酸甘油醛脱氢酶和富马酸还原酶，具有、优选增强的NADPH 依赖型醇脱氢酶、二 醇脱水酶、3-磷酸甘油脱氢酶和 3-磷酸甘油磷酸酶活性。特别地，所述重组密歇根克雷伯氏菌可以在无需添加额外的维生素 B12 和/或抗生素的条件下生产 1,3-PDO。糖法工艺的优势 明显，我们看好华恒生物的发展机会 表 8：天津智 合 1，3-丙二醇指 标 情况 生产工 艺 菌种 底物 产量（g/L)转化 率 生产 速率（g/L/h）天津智合 糖法 重组构建 的 密歇 根克雷伯氏菌 葡萄糖 92 0.54 1.28 资料来源：生产 1,3-丙二 醇的重 组密歇 根克雷伯 氏菌及 其构建 方法与 应用，长 江证券研 究所-20%0%20%40%60%80%100%120%02468101214162017 2018 2019 2020 2021 2022营业总收入（亿元）同比（右）-100%0%100%200%300%400%500%600%0.00.51.01.52.02.53.03.52018 2019 2020 2021 2022归属净利润（亿元）同比（右）%18 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 19/20 行业研究|深度报 告 风险提示 1、PDO 产 品成 本难以下降的风险：目前 1,3-PDO 产品成本 仍有下降空间，但也存在企业技术拓展不及预期，1,3-PDO 产品成本仍然较高的风险 2、PTT 产品市 场拓展不及预期的风险：目前 PTT 化纤市场规 模仍然较小，与涤纶长丝等拥有较大市场规模的化纤品种差距仍然较大，抛开价格因素，或存在下游对 PTT 产品接受度不高，导致市场无法拓展的风险。3、项目建设不 及预期的 风险：存在公司 1,3-PDO 项目建设不 及预期的风险。4、行业需求不 及预期的 风险：PTT 属于高端化纤，存在纺服行业景气度不及预期，产品发展不及预期的风险。%19 请阅读最 后评级 说明和 重要声 明 20/20 行业研究|深度报 告 投资评级说明 行业评级 报告发布日后的 12 个月内行 业股票指数的涨跌幅相对 同期 相关证券市场代表性指数 的涨 跌幅为基准，投资建议的评级标准为：看 好：相对表现优于同期相关证券市场代表性指数 中 性：相对表现与同期相关证券市场代表性指数持平 看 淡：相对表现弱于 同期相关证券市场代表性指数 公司评级 报告发布日后的 12 个月内公司 的涨跌幅相对同期相关证券市场代表性指数的涨跌幅为基准，投资建议的评级标准为：买 入：相对同期相关证券市场代表性指数涨幅大于 10%增 持：相对同期相关证券市场代表性指数涨幅在 5%10%之间 中 性：相对同期相关证券市场代表性指数涨幅在-
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