图6 | 美国工业气体出货; 2006-2016,2021（美元）
表5 | 美国工业气体出货; 2006-2016,2021（美元）
预计美国工业气体的出口量将以每年2.4％的速度增长，到2021年将达到73亿美元。国内需求的增长将支持增长，因为出口继续只占美国出口量的一小部分。由于美国供应商相对于外国生产商享有的价格优势，出货量增长将继续略微超过需求增长。国内制造商将越来越多地满足国外需求，同时保持在美国市场的主导份额。
氢和氩
美国对氢和氩的需求一起考虑，预计到2021年每年将增长2.5％，达到20亿美元。由柴油燃料引起的精炼石油产量的增加将刺激需求。天然气价格上涨 - 供应商试图以价格上涨的形式传递给客户 - 将支持价值增长。氢销售的进步也将反映氨和甲醇等化学产品制造的持续增长。然而，预计精炼石油总产量的下降将在一定程度上抑制对氢的需求的增长。供应商也将对氩气的需求增加，因为扩大金属产量将增加收益。
石油精炼代表了氢的主要应用。美国环保署为减少硫排放而要求的燃料脱硫是通过加氢处理实现的。此外，炼油厂在加氢裂化中使用氢气将低质量的原油原料转化为更高价值的燃料。通常，加氢裂化的目标是生产馏分油范围的产品，例如柴油。在加氢处理中，在催化剂存在下将氢气引入烃混合物中。氢与杂质反应，产生易于分离的气体（例如，硫化氢或氨）。由于氢在这些过程中的重要作用，对燃料硫的紧缩限制是需求的关键驱动因素。随着柴油动力车的采用不断增加，柴油燃料的重要性也受到了销售的影响。虽然汽油和柴油都是由原油生产的，但每个生产过程中涉及的炼油工艺有些不同。由于这些方法的性质，柴油通常表现出比汽油更高的硫含量，除非在炼油厂加氢处理器中这种硫被还原。最终结果是柴油生产每加仑燃料需要的氢气多于汽油。
氢还用于制造许多化学品，例如氨，过氧化氢和甲醇。氢的其他显着用途包括电子产品（例如半导体），食品加工，金属加工和玻璃制造，以及质子交换膜燃料电池和火箭发动机中的能源。
氩气在金属加工应用中用作电弧焊接和钢铁生产的气体。在电弧焊中，诸如氩的保护气体起到保护熔融焊接金属免受大气污染的作用。氩气是用于这些目的的优选气体，尽管诸如二氧化碳，氦气和氧气的气体可用作保护气体混合物的替代物。氩气是不锈钢生产中使用的主要气体。在氩 - 氧脱碳（AOD）工艺中，使用氩可减少碳杂质并最大限度地减少铬氧化损失。 AOD最初仅用于生产不锈钢，现在用于生产大多数锻造和铸造级铁合金。
氮
预计2021年氮需求将以每年1.5％的速度增长至14亿美元。石油和天然气钻井活动的增加将推动更多石油采收率（EOR）技术和其他需要氮气的油气田应用。化学和金属产品的产量增长也将支持进步。氮的主要应用是石油和天然气回收过程，以及金属生产。石油和天然气生产商在EOR和井增产等过程中消耗氮。含氮的EOR包括在地下抽取氮气，以增加井压和提高油气回收率。到目前为止，氮是气体压裂液中最常用的气体，这是一种用于井增产的材料。通常，基于气体的压裂液用于相对浅，低渗透性，低孔隙率，水敏感的油气层。氮气与二氧化碳竞争作为压裂液，尽管二氧化碳的含量明显较少。在金属生产中，氮气充当惰性气体，充当橡皮布以防止氧化和燃烧发生。
氮还用于制造化学品和电子产品以及食品和饮料。 在化学领域，氮被用作氨生产的成分。 氨主要作为肥料消费，2016年氨需求的约88％归因于肥料使用。氮的其他化学应用包括用作惰性气体，用于在制造过程中覆盖和控制气氛，例如电子产品。氮气覆盖在某些化合物周围的大气中产生缺氧环境，以防止火灾或爆炸。 在液体形式中，氮气的强烈冷却使其适用于制冷剂和冷冻机应用。 液氮经常与食品和饮料中的二氧化碳竞争。
氟碳化合物
预计碳氟化合物的需求量每年将增长1.8％，2021年将达到9.95亿美元。预计的增长主要反映了消费模式向高成本氢氟烯烃（HFO）和其他混合产品的转变。根据“蒙特利尔议定书”的规定，持续淘汰氢氯氟烃（HCFCs）和氢氟碳化合物（氢氟碳化合物）将促使供应商采用氢氟烯烃作为制冷和冷却系统的替代品。美国环保署对氢氟碳化合物的监管将进一步限制该产品类型的增长，其中较高成本的氢氟烯烃和非氟化替代品（如碳氢化合物）竞争作为替代品。由于政府法规的影响以及替代材料制造商的持续竞争，制冷和冷却需求的增加抵消了销量的增长。
碳氟化合物定义为含氟和碳的化合物。碳氟化合物的最大应用是商用，住宅和机动车辆中的空调，冷冻机和冰箱中的制冷剂。碳氟化合物的其他关键应用包括用作发泡剂以生产用于绝缘应用的各种塑料泡沫，以及用作气溶胶推进剂。根据政府间气候变化专门委员会的定义，碳氢化合物是氢和碳的混合物，可作为制冷剂和发泡剂应用中氢氟碳化合物的较少管制替代品，因为它们具有较低的全球变暖潜能值（GWP）。二氧化碳和氨也是替代制冷剂。
环境法规正在推动碳氟化合物市场的重大结构变化。关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书于1987年颁布，以控制氟氯化碳的生产和消费，旨在减少这些产品对臭氧层造成的损害。根据“蒙特利尔议定书”，各国根据其发展水平制定不同的淘汰时间表。填补了氟氯化碳被禁用时产生的空白的氟氯烃目前处于淘汰时间表，到2015年将为发达经济体减少90％，并计划到2020年完全淘汰。根据2016年议定书的修订，氢氟碳化合物具有已经制定了淘汰计划，到2019年发达经济体减少10％，到2024年减少40％。2015年7月，美国环保署颁布了一项最终规则，禁止使用具有高全球升温潜能值的各种氢氟碳化合物作为气溶胶的特定最终用途推进剂，制冷剂，空调和泡沫鼓风机。受影响的产品包括HFC-125，HFC-134a，HFC-227ea，以及包含碳氟化合物的混合物。
氧
预计2021年氧气需求将以每年1.7％的速度增长至6.35亿美元。化工生产活动的扩大和钢厂产量的增长将巩固增长。
钢厂是氧气的最大消费者，其中气体用于碱性氧气炉（BOF）和电弧炉（EAF）。向钢铁生产过程中注入氧气可提高产热量和能源效率。 EAF设计的改进显着提高了EAF中生产的钢的质量。因此，在EAF中生产钢的氧气量现在通常与BOF中使用的量相似。
氧气的其他应用包括化学品生产和医疗保健。化学领域的氧气的主要用途是将乙烯氧化成环氧乙烷 - 这是汽车工业生产乙二醇（通常称为防冻剂）的关键成分。氧气也用于将丙烯转化为环氧丙烷，这是制造聚氨酯产品和其它丙烯衍生物所必需的。在医疗保健应用中，人口老龄化正在增加对呼吸治疗和急救护理中使用的氧气的需求。氧的其他应用包括水处理，电子生产和石油精炼。
二氧化碳
预计2021年二氧化碳需求总额为6.6亿美元，年增长率为2.8％。石油和天然气生产商的上升井刺激和EOR活动将推动收益。人口老龄化和呼吸条件的增加将促进医疗保健行业对二氧化碳的需求增加。供应商也将受益于食品和饮料产量的增长，这将支持生产应用中对二氧化碳的需求，尽管食品和饮料应用需求的成熟性将阻止额外收益。来自液氮的竞争将进一步抑制进展。
二氧化碳广泛用于食品和饮料加工。特别是，该气体适用于制冷（以防止运输过程中的腐败）;包装和加工（作为惰性气氛，排除氧气，从而保持新鲜度）;冷冻（在装运前快速冷冻各种食品）;和超临界流体萃取（在不使用溶剂或化学品的情况下提取香精和化学品，如咖啡因）。
二氧化碳还用于在软饮料中产生碳酸化。在制冷，冷冻和包装应用中，二氧化碳经常与液氮竞争。
在食品和饮料用途之外，二氧化碳的应用包括EOR和井增产，以及医疗保健，水处理以及橡胶，塑料，电子，化学品和金属的制造。相对较小（与氮相比，在本申请中的替代物），二氧化碳的体积被消耗作为压裂液以刺激油气井。医疗级二氧化碳通常与氧气结合作为呼吸兴奋剂的组分。
其他气体
预计所有其他工业气体的总需求量将以每年2.9％的速度增长，到2021年将达到12亿美元。制造业产出的增长将支撑增长。 尽管预计氦气需求量将会下降，但价格的持续上涨 - 政府规定的国家氦储备拍卖的一个功能 - 将推动价值上涨。 乙炔的供应商可以从更高水平的化学和金属生产中获益。
该集合部分所涵盖的工业气体包括：
乙炔
氦
液态空气
霓虹
一氧化二氮
其中，乙炔和氦的需求量最大。氦气用于低温，吹扫和加压，受控气氛，焊接，泄漏检测和呼吸混合物等应用。在这些用途中最大的低温技术涉及冷却磁共振成像过程中使用的超导磁体。乙炔消耗集中在金属制造中，其中乙炔主要用作氧乙炔焊接和切割中的燃料气体。乙炔还用作低压渗碳的组分，以在机动车辆的钢部件上形成坚固的耐磨表面。
美国联邦政府大量参与原油氦的销售。美国国会于1925年建立了国家氦储量，这是储存在德克萨斯州阿马里洛附近的天然地质气藏组中的天然气的战略供应。这种氦气储存是在联邦氦计划（FHP）下进行的，该计划由BLM指导。但是，根据2013年“氦管理法”的规定，FHP正在实施国家氦储备的分阶段缩编。 BLM的任务是在2021年之前处置其所有与氦相关的资产。
图7 | 美国工业气体产品需求量; 2006-2016,2021（％）
四、产业结构
（一）行业特征
美国工业气体市场主要由国内供应商提供。由于长途运输工业气体的高成本，进口在2006 - 2016年期间平均占需求的2.7％，在美国市场中起相对较小的作用。工业气体供应商倾向于在以下因素上竞争：
交货
位置
价钱
质量
可靠性
服务
由于需要建造和维护昂贵的空气分离装置和广泛的管道基础设施，工业气体的生产是资本密集型业务。在这项业务中保持竞争力所需的大量资本支出是新供应商进入的主要障碍。工业成员还必须为商业市场维护大量专用油罐车和卡车，以及用于包装气体的大量钢或铝制气瓶。此外，以昂贵的法规遵从要求和能源成本的形式存在高门槛。
