一、概述
空分气体是指主要通过分离空气制取的气体，主要包括氧气、氮气和氩气，这些气体也是空气的主要成分，常温下在空气中的体积占比约为20.95%、78.08%、0.93%。空分气体使用量大，应用领域宽泛，早期下游的主要用户为冶金企业，进入新时代以后，空分气体开始在新能源、新材料、航空航天等领域应用，如氩气可作为保护气提高多晶硅的生产纯度，氮气则可协助制造强度极高的轻质材料。未来，在环保、燃烧电池和火力发电等方面，空分气体也有望发挥重要的作用。
空分气体的应用领域拓展历程
数据来源：观研天下整理
二、应用市场分析
根据观研报告网发布的《中国空分气体市场现状深度分析发展战略研究报告（2022-2029年）》显示，空分气体主要包括氧气、氮气和氩气，不同的细分市场所应用的领域机用途也各不相同。
1、氧气
由于氧气化学性质活泼，所以在玻璃和金属领域被当做助燃剂来提升热效率，降低能耗，在化肥和冶金方面也可以改造生产工艺来提升生产量和能源使用效率。此外，氧气在新能源、新材料、环保、医疗及医药等产业中的应用也在持续拓展中。
氧气在各应用领域中的主要用途
| 应用领域 | 主要用途 |
| 冶金 | 高炉炼铁时，往风中加入氧气，以增加空气的含氧率，即所谓“富氧鼓风”，可强化矿石熔炼过程，提高炉子生产能力，降低焦炭的消耗；在平炉炼钢和电弧炉炼钢中吹氧，也可缩短熔炼时间和降低能耗 |
| 石油化工 | 作为原料气体，直接参与氧化反应过程，在合成氨生产中作粉煤或重油的气化剂 |
| 化肥 | 作为氧化剂，使煤气化生产合成氨，以强化工艺过程，提高化肥产量 |
| 平板玻璃 | 作为助燃气体，增强玻璃熔炉燃烧，提高热效率，大幅降低能耗；同时，可减少氮氧化物的排放量降低生产中污染排放 |
| 有色金属 | 作为助燃气体，提高热效率，可大幅降低能耗 |
| 火力发电 | 作为氧化剂，主要应用于采用IGCC技术的火力发电。通过输入纯氧对煤气净化，去除硫化物、氮化物、粉尘等污染物，减少了环境污染，提高能源使用效率 |
| 机械加工 | 可用作等离子切割气体以及激光切割辅助气体，同时，在加工过程中，可改变材料表面状态和性能，如表面着色，提高耐腐蚀性、增强耐磨性及硬度，保护金属表面等 |
| 医疗 | 用于协助低氧血症和缺氧症的治疗和预防，同时可用于急救以维持病人生命 |
| 环保行业 | 在污水处理中，氧气可在曝气池中用作空气的补充气体甚至是替代气体，以最大限度地提高处理能力，实现挥发性有机化合物排放量最小化，减少气味和泡沫并提高灵活性 |
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2、氮气
由于氮气化学性质较为稳定，所以在冶金、半导体、晶硅电池等领域中被用来当成保护气，在天然气管道输送中作为置换气，并且逐渐向食品、环保和军工行业拓展。
氮气在各应用领域中的主要用途
| 应用领域 | 主要用途 |
| 冶金 | 作为钢铁生产的载运和净化气体，氮气可用于防止氧化，还是热处理过程中的关键组分 |
| 石油开采 | 作为驱油气体注入提高原油采收率，此外，氮气可增加储层储量并压裂含烃层，显著提高石油和天然气产量 |
| 化工 | 常作为保护气，用于密封、置换、干燥和安全保护；在聚乙烯等生产过程中作为辅助气 |
| 汽车和运输设备 | 氮气能够为材料的牢固焊接提供必要的气体环境，使用氮气和其他焊接气体焊接汽车零件、车架、消声器及其他部件。此外，氮气也是安全气囊的重要安全组分 |
| 航空航天 | 氮气是航空航天工业中不可或缺的一种气体，主要用于高雷诺数风洞、热处理炉和压热器，协助制造强度极高的轻质材料。此外，氮气还可用作激光切割辅助气体 |
| 天然气管道运输 | 作为保护气，置换天然气运输管道中的空气以保证运输安全 |
| 医疗 | 氮气NF作为冷冻剂时可用于冷冻和保存血液、组织及其他生物样本，还可在冷冻手术和皮肤手术中冷冻并破坏病变组织。此外，氮气还可为医疗器械供能 |
| 半导体 | 在集成电路生产工序中用作保护气和封装气；作为载气和保护气应用于液晶及半导体硅片等生产过程中 |
| 食品工业 | 氮气具有极低的冷冻温度，液氮浸渍式冷冻是单体快速冷冻食品目前已知的最高效冷冻方法。氮气在减少食品腐坏、变色和变味方面也起着重要作用，强化了零售包装的保护性能 |
| 环保行业 | 作为一种用于保护储罐和净化管道的工业气体，氮气还可从化学工艺流和废水中清除挥发性有机化合物，减少挥发性有机化合物的排放量 |
| 军工行业 | 在风洞实验过程中，采用喷注液氮技术，可以降低实验气体温度，从而使风洞实验的雷诺数达到或接近飞行器的实际飞行值 |
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3、氩气
氩气是一种惰性气体，化学性质十分稳定，所以在应用领域主要被用作保护气或载运气体，尤其是在半导体、液晶面板和光纤线制造领域，使用氩气可提高生产效率并减少产品缺陷，在光伏领域可提高多晶硅的生产纯度。
氩气在各应用领域中的主要用途
| 应用领域 | 主要用途 |
| 冶金 | 作为环境气体，用于特种金属的冶炼，在炼钢过程中使用氩气可以缩短冶炼时间，提高产量，节约电能 |
| 机械加工 | 氩气在电弧温度条件下的惰性使其成为铝、不锈钢、铜和镁合金等高导热性材料焊接的理想气体，还可用作热处理过程中的淬火气体以及熔炉气体，提升零件耐性和质量 |
| 半导体 | 氩气在半导体、液晶面板和光纤线制造中起着重要作用，可实现零部件的快速冷却，从而提高生产率，还能控制热传递速率，以改善生产效率并减少缺陷；此外，氩气还可在生产过程中充当载运气体 |
| 航空航天 | 氩气广泛应用于航空航天和飞机制造业从制造到飞行的整个过程。太空飞行作业使用氩气净化氢气系统，地面和飞行流体系统将其用作增压剂。除此之外，氩气还用作气象和其他观测气球的升力源 |
| 太阳能 | 作为保护气，提高多晶硅的生产纯度 |
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三、市场现状
在下游应用广泛且需求旺盛的背景下，我国空分气体行业市场规模不断扩大。根据数据显示，2010-2021年我国工业气体市场规模从400亿元增长到1795亿元，年均复合增长率为14.6%，按占比为90%计算，则2021年我国空分气体市场规模约为1616亿元。
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不过，虽然我国工业气体与空分气体市场规模不断扩大，但与美国、加拿大等发达国家相比，我国人均工业气体消费量差距较大。根据数据显示，2019年中国人均工业气体消费量大约16美元/人，美国和澳大利亚分别为54美元/人和43美元/人，是我国两倍以上。由此可见，我国工业气体和空分气体市场仍然有很大的发展潜力。
数据来源：观研天下整理（WYD）
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