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2018-2019年1月维生素E行业发展概况:应用十分广泛,寡头垄断格局进一步巩固,市场前景巨大[图]

作者:发布时间:2019-07-15 09:47

维生素E是一种脂溶性维生素,为生育酚类物质的总称,是一种金黄色或者淡黄色的油状物。维生素E经过水解可得到生育酚,其具有强抗氧化作用,能保护细胞内不饱和脂肪酸及细胞膜等不被氧化破坏,同时其能调节碳水化合物的代谢来提高机体免疫能力和生育能力。维生素E是位列维生素C之后的第

二大维生素类产品,广泛用于饲料、食品、化妆品、保健品。

一、维生素E应用领域情况分析

天然维生素E主要源自植物油精炼的脱臭馏出物(DD油),其产出量约相当于精练植物油的0.5%。不同的植物油品种其脱臭馏出物中混合生育酚含量1-9%不等。目前,天然维生素E在膳食补充剂的应用占到了整个市场的近50%,食品和饮料行业占比33%,化妆品行业占比11%。

天然维生素E市场份额比例结构

数据来源:公开资料整理

相关报告:智研咨询发布的《2019-2025年中国维生素与膳食补充剂行业市场运行态势及投资方向研究报告》

1、饲料行业

维生素E的用途中有80%是作为饲料添加剂。维生素在饲料中单位添加量较小,以中华人民共和国农业行业标准-鸡饲养标准产蛋鸡营养需求标准为例,每千克饲料中维生素E的适宜含量为5国际单位(折合成维生素E3.34mg)。由于添加量在百万分之一到十万分之一之间,所有维生素成本占饲料成本的1%-2%。

2、化妆品行业

维生素E又称为生育酚,是良好的抗氧化剂和自由基清除剂。研究证实,维生素E有以下优点:增加皮肤含水量,提高保湿性能;提升皮肤的光滑性;对UV的照射有保护作用。因此,被广泛应用于化妆品中。但是,维生素E遇到氧气时不稳定,所以在实际中经常使用的是维生素E的衍生物。维生素E乙酸酯比较稳定,当被皮肤吸收一定浓度之后,可以像游离的维生素E一样起到抗氧化作用。除了维生素E乙酸酯外,还有维生素E烟酸酯和维生素E亚油酸酯,前者具有促进皮肤微循环的作用,后者具有很强的保湿效果。

3、保健品行业

维生素E是临床上应用面十分广泛、应用量很大的维生素产品。目前,维生素E在我国医院的用药普及率很高,而作为保健产品,这些产品已走进千家万户。随着经济的发展、生活方式的转变以及社会老龄化程度的提高,人们对养生保健倍加关注,促使我国维生素E市场迅速发展。

国际上,天然维生素E可用于药品、保健品、功能性饮品、食品添加剂、美容化妆品等,而合成品一般用于饲料添加剂。天然维生素E的主要功效有:延缓衰老,改善脂质代谢,降低心脑血管疾病发作,增强免疫系统的活性,降低感染和肿瘤发病的可能性,调节生育机能,延缓性功能衰退,保护肝脏,调节血压,并具有美容养颜的作用。

二、维生素E的生产工艺分析

维生素E合成工艺复杂,技术壁垒高,中小企业难以进入,全球产能基本集中在帝斯曼、浙江医药、巴斯夫、能特科技、新和成、福建海欣、吉林北沙共7家生产商手中,呈现寡头垄断格局,当前行业CR4为62%。供需方面,2018年全球维生素E折50%粉总产能约为24.6万吨,需求在16万吨左右,需求/产能比约为65%,处于相对产能过剩状态。

生产工艺:工艺路线复杂技术壁垒高,传统工艺面临发酵法挑战

天然存在的维生素E有四种生育酚(tocopherol)和四种生育三烯酚(tocotrienol)共八种类似物,其中α生育酚含量最高,生理活性也最高,因此化学合成维生素E基本都是α-生育酚及其酯。

维生素E结构式

数据来源:公开资料整理

现有维生素E工业合成方法基本都由三甲基氢醌和异植物醇经一步缩合反应制得,因此三甲基氢醌和异植物醇即为维生素E的关键中间体,两者合成路线长、技术壁垒高。

维生素E合成方法

数据来源:公开资料整理

1、异植物醇合成方法

现有的由基础化工原料出发的异植物醇全合成方法基本都需经过甲基庚烯酮、芳樟醇、香叶基丙酮、法尼基丙酮等关键中间体,合成过程实际上就是碳链的增长过程。甲基庚烯酮的合成方法在上一章维生素A的合成中已经介绍过,实际上异植物醇合成中常说的Roche法和BASF法就是甲基庚烯酮合成的Roche法和BASF法。由甲基庚烯酮出发,经历炔化、选择性加氢、酯交换、Carroll重排为一个循环(路径1。循环后两步的酯交换+Carroll重排也可以使用Saucy-Marbet反应+Claisen重排,即变为路径2),每经历一个循环会使分子式碳链延长5个C,由甲基庚烯酮出发经过2轮大循环后会得到法尼基丙酮,法尼基丙酮在选择性加氢后再经历炔化、选择性加氢即半个循环即可得到异植物醇。

异植物醇合成方法(路径1)

数据来源:公开资料整理

异植物醇合成方法(路径2)

数据来源:公开资料整理

近年来冠福股份子公司能特科技与Amyris公司合作开发了发酵法合成异植物醇的方法,实际上该发酵法为半发酵法,以糖类和乙醇为原料,经改造酵母发酵后,发酵混合物中可提取到法尼烯,后续从法尼烯出发,只经历1个大循环即可制得异植物醇,合成路径与全合成相比明显缩短。

异植物醇合成方法(路径3)

数据来源:公开资料整理

2、三甲基氢醌的合成

三甲基氢醌的经典合成方法为间甲苯酚法,经历甲醇邻位甲基化为2,3,6-三甲基苯酚,随后氧化为2,3,5-三甲基苯醌,最后加氢得到三甲基氢醌。该工艺流程短,产品收率较高,污染小,是目前三甲基氢醌的主要合成路线。

2,3,6-三甲基苯酚氧化一步常见有浓硫酸磺化+MnO2氧化路线、H2O2氧化路线及空气氧化路线,浓硫酸磺化+MnO2氧化路线由于污染较大,对设备的腐蚀严重,正在逐渐淘汰。H2O2氧化路线反应较为温和,并且可有效地解决收率低、污染大等问题;空气氧化路线最为环保经济,现已知新和成2006年即改用空气氧化工艺,能特科技也采用空气氧化路径。

2,3,6-三甲基苯醌还原一步,传统方法为使用保险粉还原,该工艺需要化学计量甚至更多的还原剂,导致污染大、成本高,正在逐步淘汰,Pd/C选择性加氢工艺逐步普及。

三甲基氢醌合成路径

数据来源:公开资料整理

近年来能特科技开发了一种从对叔丁基苯酚到2,3,6-三甲基苯酚的路线,得到2,3,6-三甲基苯酚后可按照前述氧化-还原等方法最终得到三甲基氢醌。该工艺的第一步是将对叔丁基苯酚与甲醇通入反应器,以铁氧化物为催化剂,得到2,6-二甲基-4-叔丁基苯酚;第二步将2,6-二甲基-4-叔丁基苯酚与甲醇通入反应器,以氧化铝为催化剂,得到2,3,6-三甲基-4-叔丁基苯酚;然后用1%的硫酸将叔丁基脱掉,精馏得到2,3,6-三甲基苯酚。能特科技工艺采用较为易得的对叔丁基苯酚为原料,在目前间甲苯酚原料紧缺的情况下有着很好的经济效益。

此外,能特科技开发了由2,5-二甲基苯酚出发,经固定床定位催化甲基化反应制备2,3,6-三甲基苯酚的方法,而2,5-二甲基苯酚可以由对二甲苯(PX)为原料制得,能够成功避开间甲基苯酚获取困难的问题。

能特科技三甲基苯酚合成路径

数据来源:公开资料整理

三甲基氢醌也可由苯酚制备,需3步反应:(1)与甲醇发生甲基化反应产生2,4,6-三甲基苯酚;(2)2,4,6-三甲基苯酚氧化生成4-羟基-2,4,6-三甲基-2,5-环己二烯酮(TMCH,或者叫甲代二氢醌);(3)甲代二氢醌发生甲基转位反应生成三甲基氢醌。该方法的一个特点是2,4,6-三甲基苯酚既可由苯酚甲基化得到,也可直接从生产2,6-二甲基苯酚(合成PPO耐热树脂的单体)工艺中的副产物分离提纯得到,可以有效地利用工业副产品。

由苯酚或生产PPO单体副产制备三甲基氢醌反应路线

数据来源:公开资料整理

近年来新发展了异佛尔酮法路线,该路线原料廉价易得、工艺简单、污染小,是一种高效环保的生产工艺。丙酮首先聚合为α-异佛尔酮,之后重排为β-异佛尔酮,然后氧化为茶香酮(KIP,氧代异佛尔酮),也可直接由α异佛尔酮氧化到KIP,KIP随后重排酰化、皂化水解得到三甲基氢醌。

异佛尔酮法三甲基氢醌合成路线

数据来源:公开资料整理

三、维生素E供给情况分析

以50%粉计,当前全球维生素E产能约27.6万吨,CR4约62%,行业集中度处于较高水平,仍属于寡头垄断格局。国内维生素E生产企业主要为新和成、浙江医药、能特科技、吉林北沙、福建海欣及海嘉诺,产能总计约18.6万吨,占全球市场67%的份额;国外主要供应商是帝斯曼和巴斯夫,产能合计约为9万吨,占全球市场33%的份额。

中间体方面,绝大部分厂商均自配了上游中间体,只有海嘉诺的2万吨产能中间体完全依赖外购。侧链异植物醇合成路线方面,除能特科技使用发酵法法尼烯路线外,其余厂商基本都使用经典的包含3个大循环的路径1或2路线(BASF法和Roche法也属于该经典路线),除吉林北沙外购异戊醛,以异戊醛起始外,其余厂商均以异丁烯、丙酮等基础化工原料起始。主环三甲基氢醌方面,此前的老工艺依赖间甲基苯酚为原料,而间甲基苯酚供应掌握在国外厂商手中,成本较高。近年来新开发的异佛尔酮路线由丙酮起始,成功打破了三甲基氢醌合成原料对海外厂商的依赖,有效降低了生产成本;能特科技开发的二甲酚路线和苯酚路线同样成功绕开了间甲酚。现有厂商生产工艺中,只有BASF还采用巴豆醛老工艺,浙江医药采用间甲酚路线,能特科技采用其自身开发的特色工艺,新和成异佛尔酮路线和间甲酚路线均有采用,福建海欣原本计划采用间甲酚路线,但随后变更为更先进的异佛尔酮路线。吉林北沙外购三甲基苯酚后采用磺化、氧化、还原路线,此前提及的间甲酚路线和能特科技路线关键中间体均为三甲基苯酚,吉林北沙直接外购三甲基苯酚,在合成路径上少做了一个环节,中间体对外依赖较其他厂商为重,且磺化氧化工艺废水多、效率较低,已属于相对落后工艺。

全球维生素E产能明细

- 产能/吨 地区 三甲基氢醌技术路线 异植物醇技术路线 帝斯曼 50000 海内外 未知 Roche路线 浙江医药 40000 浙江 间甲酚路线 以路径1或2全合成 巴斯夫 40000 德国等 巴豆醛老工艺 BASF路线 能特科技 40000 湖北 对二甲苯→二甲酚→2,3,6-三甲基苯酚或对叔丁基苯酚→2,3,6-三甲基苯酚后空气氧化、加氢还原路线; 发酵法法尼烯路线 新和成 36000 浙江 异佛尔酮路线、间甲酚路线(空气氧化、加氢还原) Roche路线 福建海欣 30000 福建 异佛尔酮 以路径1或2全合成 吉林北沙 20000 吉林 外购三甲基苯酚,磺化、氧化、还原路线 外购异戊醛,以路径1或2合成 海嘉诺 20000 大丰 外购 外购

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全球维生素E产能格局

数据来源:公开资料整理

近年来国内维生素E产能快速增长,能特科技、福建海欣药业新建产能于2017年投产。新和成于2018年通过子公司投资21亿元在山东潍坊建设20000万吨维生素E项目,该项目预计于2020年投产,该项目与其在浙江的原有设施相比在技术方面有明显改进,将原本的20道工序改进为15道,使得此维生素E生产成本下降约30%。能特科技于2019年1月计划投资3.39亿元增加10000吨维生素E产能,项目建设期不超过12个月。

在建维生素E产能

- 维生素E产能 新增产能折50%粉 建设时间 投产时间 新和成 20000吨/年 40000吨/年 2018年 2020年 能特科技 10000吨/年 20000吨/年 2019年1月 2020年

数据来源:公开资料整理

能特科技在2016年以前一直是VE主环中间体的供应商,为国内外厂商直接供应主环三甲基氢醌,或供应三甲基苯酚、2,5-二甲基苯酚等主环中间体。由于主环异佛尔酮工艺的横空出世,各大VE厂商陆续开始自配主环中间体,能特科技产能利用率一直不高,因此2016年能特科技开始向下游延伸,先是投资5.8亿元建设2万吨VE产能,同时与Amyris公司签署合作协议,获得其发酵法生产的法尼烯独家供应,完成了侧链异植物醇的布局。2017年3月开始,能特科技维生素E产品对外销售,这也直接导致了行业格局的变化。

2017年5月开始,DSM公司展开对能特科技的攻势,先是在2017年5月对Amyris注资直接持有其12%股权,远超能特科技的3.8%,随后在2017年11月收购了Amyris的巴西子公司,而该子公司资产包含发酵法生产法尼烯的装置,此举直接控制了能特科技异植物醇的供应上游。

至2019年1月,DSM与能特科技签署合作协议,基本上“收编”了能特科技:能特科技和DSM将在荆州组建新公司。新公司由能特科技设立;之后能特科技以维生素E相关资产及持有石首能特33%的股权对其投资;然后DSM收购新公司75%的股权。石首能特和新公司将分别负责维生素E中间体异植物醇和维生素E中间体三甲基氢醌、成品的生产和运营。本交易实施后,能特科技持有石首能特67%股权和新公司25%股权。新公司将持有石首能特33%股权。

DSM持有新公司75%股权。本报告此前已经提及,当前VE厂商对异植物醇的布局相对完善,而对主环三甲基氢醌的布局稍显不足,例如吉林北沙主环依赖外购或外购三甲基苯酚;浙江医药主环仍然采用间甲酚老工艺,可能也需要部分外购三甲基氢醌,DSM收购方案对主环和VE成品控股75%,对侧链异植物醇仅持股25%,一方面实现了其对VE成品和相对短缺主环中间体的控制,另一方面在供应相对充足的侧链异植物醇上适当布局,节省资金成本。

能特科技、Amyris、DSM大事一览

时间 事件 2016年以前 为维生素E厂商供应主环中间体(三甲基氢醌、三甲基苯酚等) 2016年8月 投资5.8亿建设2万吨VE产能 2016年10月 增资Amyris持股3.8%,与Amyris签订法尼烯独家供应协议 2017年3月 VE产品对外销售 2017年5月 DSM注资Amyris,持股12% 2017年11月 DSM收购Amyris巴西子公司,该子公司资产为法尼烯相关资产 2018年6月 投资3.4亿再扩产1万吨VE 2019年1月 DSM与能特科技签署战略合作协议 2019年4月 DSM收购Amyris维生素E相关资产

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DSM收购能特科技,对主环及VE成品控制力强

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截止2014年能特科技为VE厂商供应主环中间体情况

维生素E厂 商截止2014年与能特科技业务合作情况 浙江医药 能特科技现为浙江医药采购2,3,5-三甲基氢醌的独家供应商 新和成 2014年上半年新和成已向能特科技小批量采购2,3,6-三甲基苯酚试用,已与能特科技达成大规模采购意向 吉林北沙能特科技 现为吉林北沙采购2,3,5-三甲基氢醌、2,3,6-三甲基苯酚的独家供应商 巴斯夫 2014年开始向能特科技采购2,5-二甲基苯酚 帝斯曼 2013年下半年起,帝斯曼已向能特科技小批量采购2,3,6-三甲基苯酚试用,已与能特科技达成大规模采购意向

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四、维生素E需求情况分析

从2018年我国维生素E产能约18.6万吨,出口量约7.5万吨,进口量6212吨,出口量占产能的40%,净出口量占产能的37%,与VA相比出口比例明显较高。

2018年维生素E进出口情况单位:万吨

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维生素E累计净出口量及同比单位:吨

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维生素E下游66%用于饲料行业,而饲料行业中猪饲料占比约42%。根据帝斯曼发布的动物营养添加准则手册,其推荐的肉鸡、蛋鸡蛋鸭、猪饲料中维生素E的添加量平均值分别为108、39、103I.U./kg。假设其他饲料中VE的添加量为上述添加量的平均值,结合饲料整体的消费结构和每种饲料中维生素E的添加量即可计算维生素E在饲料中的细分需求:据测算,维生素E的饲料应用中,猪饲料占比47%、肉禽饲料占比32%、蛋禽饲料占比6%。

维生素E下游分布

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维生素E饲料端需求拆分

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维生素E约66%用于饲料,而用于饲料的维生素E约47%用于猪饲料,由此计算维生素E整体约31%用于猪饲料。由于VE出口占比较高,净出口量占产能比例高达37%,而VE行业产能相对过剩,以70%开工率计算,则出口占产量比例已经大于50%,假设猪瘟对猪饲料需求端影响19%,则实际测算下来,国内VE内销+净出口的合计需求缩减只有约3%。

五、维生素E行业市场格局分析

历史上维生素E的价格波动较大,低价-高价-低价的周期性变化趋势明显,维生素E产能增减与维生素E价格存在明显相关性。

2007年后期,维生素E持续降价,导致大量生产企业退出维生素E行业,浙江医药、新和成通过技术改进降低生产成本存活,凭借中间体自产率高、成本优势突出而迅速崛起。2008年,受到全球金融危机的影响,维生素E价格大幅下跌,安迪苏永久性停止维生素E生产,巴斯夫关闭在美国的维生素E工厂,国内的维生素E生产企业也从十余家减少到新和成、浙江医药、西南合成三家。2010年-2011年,石油价格持续上涨带动维生素E成本增加,进而使得维生素E价格大涨,促使维生素E企业纷纷扩产,同时新厂家吉林北沙、福建海欣进入,使得后期维生素E产能出现过剩,行业竞争激烈,维生素E的价格持续下滑,2015年西南合成停止生产维生素E。2016年-2017年,因为中国环保检查力度加大,大部分企业面临限产压力,叠加2016年8月DSM瑞士工厂因装置和技术问题被要求整改,下降厂区装置负荷至少30%,维生素E产量减少大约7500吨左右,维生素E价格再次上涨。随之而来的,2017年3月,能特科技年产2万吨维生素E项目投产,福建海欣的扩产项目快速推进。从历史发展过程中不难发现,各家企业往往在维生素E价格上升时扩充产能,而在价格下跌时关停减产。2019年以来,由于巴斯夫柠檬醛工厂失火的价格推动因素结束,维生素E现有的全球产能已整体供大于求,价格处于下降通道,各家企业基本无扩产意愿。在产品价格低迷的情况下,公司更能凭借其规模优势、成本优势占据更大市场份额,冲击维生素E国际龙头地位,在格局再次稳定后收获高额利润。

近年维生素E价格波动情况

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六、国内维生素E市场发展前景分析

1、日益增长的需求将刺激市场快速发展

从目前的形势来看,我国的VE市场还处于初级、待开发的阶段,主要表现在三个方面:第一是作为口服保健品。随着我国人民生活水平的提高,VE作为确有保健作用的营养保健品,将逐步被大众接受,进入百姓生活中。第二是作为化妆品添加剂。VE对皮肤的美容保养效果是肯定的,国外各大日化用品公司的高、中档护肤美容用品都把VE作为重要的添加剂。最近,国内上海、北京、广州等地日化用品公司也开发出含VE的护肤美容用品。第三是作为饲料添加剂,目前国外VE用作饲料添加剂的比例占总用量的40%左右,而我国用量却很少。随着我国人民生活水平的提高,食品结构的调整,今后我国饲料添加剂中VE的需求量将是巨大的。日益增长的需求将刺激市场快速发展,市场前景巨大。

2、国内人均消费低于世界水平,潜在市场巨大

尽管近年来我国维生素E发展速度较快,但我国维生素E人均消耗量远远低于世界平均水平,国内潜在市场巨大。VE作为人的医疗保健品,美国的人均消费量10-15克/人年,日本6.5克/人年,我国若按美国的1/10计算,VE的需求量也很大,而我国现在的实际用量却远远小于此数。作为食品添加剂,中国已制定出卫生标准,即用于芝麻油、人造奶油、色拉油乳制品的用量为100-180毫克/千克;用于婴幼儿食品为40-70毫克/千克;乳饮料10-20毫克/千克;强化饮料20-40毫克/千克。因而我国的保健,医药,食品,化妆品,饲料行业对维生素E的需求量将稳步增长。

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