全球丙烯行業格局生變

熱點欄目

　　引言

　　近年來全球丙烯需求增長迅速，但傳統工藝生產的丙烯難以跟上需求快速增長的步伐，為了確保丙烯供應，必須實行替代生產工藝。在少數幾個以丙烯生產為重點的生產工藝中，丙烷脫氫（PDH）已被證明是最有效的生產工藝，因此，PDH項目受到熱捧。目前，全球投入運營的PDH裝置已經有26套，產能已經超過1200萬噸/年，其中中國的PDH產能佔全球逾一半。

　　A原料輕質化下的PDH投資熱潮

　　2007年開始，北美的乙烷裂解成本優勢開始顯現，國際投資者逐步加大了對乙烷裂解裝置的投資。另外，隨著2010年以來美國頁岩氣革命的爆發，美國天然氣產量呈現爆發性增長，但這也導致了天然氣價格的崩盤。為了獲得更好的利潤，生產企業大量開發富含凝析油（NGL）的濕氣，這是因為頁岩氣副產的凝析油經過簡單分離就可以提取出更高附加值的乙烷、丙烷、丁烷和化工汽油，價格均比天然氣高。在利潤的驅使下，凝析油的供應增速比天然氣還要更快。而乙烷是凝析油中最大的組分，佔比接近50%，這就造成乙烷供應的劇烈增加。

　　從數據上看，2011年後隨著油氣井定向鑽探和壓裂頁岩技術的突破，乙烷產量每年增長超過30%。為了消化乙烷，石化企業面臨三個選擇，要麽將乙烷重新注回，要麽對乙烷進行裂解開發（主要是乙烯並聚合為聚乙烯），要麽直接出口乙烷。在頁岩氣革命的初期，乙烷重新注回是不得已而為之的選擇，但隨著時間推移，美國煉廠紛紛投建乙烷製乙烯裝置，有效地消化了乙烷的供應。對於消化不了的過剩乙烷，美國選擇直接出口。

　　在美國主要有兩個出口乙烷的港口，一個在南部的得克薩斯州，一個在北部的賓夕法尼亞州。根據EIA數據，2016年全球乙烷產量約6600萬噸，美國乙烷的實際產量在2521萬噸左右，佔比約38%，中東產量2400萬噸，佔比36.36%。美國接近2171萬噸乙烷用於國內乙烯生產，另有約350萬噸用於出口，分別出口給加拿大180萬噸、出口給歐洲100萬噸、出口給印度70萬噸。預計到2020年，全球乙烷產量約8500萬噸，其中美國約4000萬噸，增長1500萬噸，出口700萬噸以上；中東產量約2780萬噸，全部自身消化。

　　乙烯原料的輕質化近年來得到了廣泛關注，2005年之前，全球通過石腦油裂解製乙烯的產量達到乙烯總產量的55%左右；到2010年，全球通過石腦油裂解製乙烯的產量達到乙烯總產量的約51.2%，而乙烷裂解佔比為32.1%，丙烷和丁烷佔比分別為8.4%和4.1%；到2014年，全球通過石腦油裂解製乙烯的產量佔比乙烯總產量下滑到46%，乙烷裂解佔比上升到35%；到2016年，全球通過石腦油裂解製乙烯的產量佔比乙烯總產量已下降到42%左右，而輕烴則上升到51.2%（其中乙烷36.2%、丙烷9.2%、丁烷5.8%）。

　　丙烯的工業化生產工藝主要有：石腦油蒸汽裂解副產丙烯；煉廠二次加工重（渣）油的催化裂化，即FCC裝置副產丙烯；丙烷脫氫製丙烯；以甲醇為原料的縮合法（MTO或MTP法）；乙烯和丁烯為原料的烯烴歧化法等五種工藝。 2010年以前，以蒸汽裂解副產丙烯和FCC副產丙烯為主流方法，但乙烯原料的輕質化間接影響了丙烯的供應。若採用石腦油蒸汽裂解，一般乙烯和丙烯的比例在3∶1—2∶1，如每生產1噸的乙烯，則會有0.5噸的丙烯副產。而採用乙烷製乙烯後，每生產1噸的乙烯，則僅有1/40噸的丙烯副產。可以預見的是，隨著時間的推移，丙烯的供需結構將逐步好於乙烯，令投資者重新審視丙烯的投資機會並加大丙烯的產能建設。

　　與中東和北美大力發展輕質化烯烴產能方向不同的是，中國根據國情，因地製宜選擇了MTO/MTP製和PDH製。中國的大型煤化工企業規劃的產能多為煤製一體化裝置，中間品甲醇和烯烴全部用於聚合聚乙烯或者聚丙烯。而沿海地區由於進口便利，則選擇了MTP或丙烷脫氫製式。這類PDH裝置對原料——丙烷的純度要求極高（要求丙烷純度至少達到97%），現有國外丙烷脫氫裝置，都採用濕性油田伴生氣為來源的高純低硫丙烷為原料。而我國濕性油田伴生氣資源較匱乏，且國產液化氣是石油煉製過程中產生的副產品，是一種雜質含量及硫含量較高的混合氣體，國產液化氣中丙烷品質無法滿足丙烷脫氫工藝原料要求。因此，國內建設的PDH裝置，必須進口以國外油田伴生氣為來源的非煉油廠生產的高純度液化丙烷，主要來源地是中東及北美地區，從最近三年的數據來看，中東和北美貨源大約佔據了中國80%—95%的丙烷進口量。也就是說，中國的丙烷脫氫製丙烯所需的原料丙烷，高度依賴於中東及北美地區的貨源。

　　B PDH工藝的優勢

　　PDH工藝有四種：UOP公司的Oleflex工藝；ABB Lummus公司的Catofin工藝；伍德（Krupp Uhdewcng）公司的STAR工藝；Linde-BASF-Statoil共同開發的PDH工藝等。已實現工業化的主要是UOP的Oleflex工藝和ABB Lummus的Catofin工藝，UOP和Lummus兩種工藝路線大體相同，所不同的只是脫氫和催化劑再生部分。UOP公司的Oleflex工藝採用鉑基催化劑，氫作為原料的稀釋劑，丙烷選擇性脫氫轉化為丙烯，單程轉化率隨反應條件改變，一般在35%—65%，未反應的丙烷可循環使用，丙烯總收率可達80%以上；ABB Lummus公司的Catofin工藝使用鉻-氧化鋁催化劑，丙烷轉化率為85%。

　　在全球範圍內運行的PDH裝置中，約有60%使用霍尼韋爾UOP的Oleflex技術，其余的PDH裝置使用西比埃魯姆斯的Catofin技術，僅有一套設施使用蒂森克虜伯公司的STAR技術。中國已經投放的12套裝置中，6套採用Catofin工藝，6套使用Oleflex工藝。從PDH廠家的反饋情況來看，美國貨源的丙烷較中東純度更高，設備的穩定性較好，因而北美的丙烷更具吸引力。

　　從現貨交易結算的定價機制上看，中國采取美國合約貨MB價格和沙特CP價格兩種方式。這兩者價格走勢往往高度一致，CP定價是參照前一個月沙特阿美石油公司（Aramco）月初、月中、月底3次招標的得標價，並參考現貨價格趨勢而制定，於每月底正式對外公布下一個月的 CP。Mont Belvieu（MB）價格，每日由OPIS發布，為在生產商或者買賣雙方都同意的MB地區任何設施（包括管道、罐區、分離廠區）進行交割的結算價格。

　　PDH工藝具有三大優勢：首先，丙烷在500℃—600℃條件下經催化脫氫得到丙烯，該技術的特點是單一原料生產單一產品（主要是丙烯），流程簡短；其次，是生產成本隻與丙烷價格波動密切相關，大約1.2噸的丙烷生產1噸丙烯，而丙烷價格與石腦油價格、丙烯市場沒有直接的關聯，這可以幫助丙烯衍生物生產商改進原料的成本結構，規避一些市場風險；最後，是對於丙烯供應不足的衍生物生產廠，可購進成本較低的丙烷生產丙烯，免除運輸與儲存丙烯的高成本支出。從最近兩年中國投放的PDH裝置利潤測算來看，丙烷脫氫製丙烯的利潤一直處於較高位置，噸盈利在1000—2000元。若工廠配置相對應的PP聚合裝置，其一體化的淨利潤將更高，可以在此基礎上再加上至少400元/噸。相對於PP不到10000元/噸的均價而言，高達1500元/噸的淨利潤使得石化工廠擴產動能十足。

圖為PDH製丙烯利潤

　　C中美兩國對丙烷貿易的依賴程度

　　截至2018年3月，全球共有27套PDH裝置在運行（含MDH項目），全球產能約1250萬噸，其中，中國有8套合計產能467萬噸/年的純PDH裝置在運行，主要集中在華北、華東地區，華南地區的福建省有兩套裝置中景石化和中江石化分別在2016年和2017年各投放了35萬噸的PP產能，相對應的PDH產能仍未完工。也就是說，中國一年需要消耗的進口丙烷數量為467×1.2=560.4萬噸。與此同時，山東地區還有四套MDH裝置共84.5萬噸產能（主要是神馳化工、齊翔騰達、東明石化、京博石化）。這四家公司使用LPG原料（丙烷/丁烷混合物）生產丙烯和丁烯。這些MDH裝置通常被進一步整合到MTBE生產中。與純PDH裝置相比，這些MDH裝置中的許多裝置可以使用國有原料。

　　總的來說，中國的PDH產能為551.5萬噸，約佔全球產能一半。而受益於頁岩氣革命、大力推動原料輕質化的美國，僅在2010年、2015年各投放了1套PDH裝置，第三套裝置在2017年11月才完成投放。根據公開資訊統計，美國目前在建或已經宣布建設計劃的PDH項目共有4個，全部位於南部的得克薩斯州。IHS預計到2020年，北美丙烷脫氫製丙烯裝置年產能將達450萬噸，包括Flint HillsResources年產66萬噸裝置，陶氏化學年產75萬噸裝置，奧升德年產117萬噸裝置和FPC年產60萬噸裝置等，若美國PDH裝置的產能投放成功，則可帶動丙烷需求450×1.2=520萬噸/年。

　　受益於經濟的高速發展、環保調控更新、產業格局變化帶來的高需求，2013年以來中國進口的丙烷數量逐年提升。中國海關總署公布的數據顯示，2013年到2017年進口丙烷數量分別為245萬噸、475萬噸、855萬噸、1160萬噸、1337萬噸，漲幅驚人，預計2018年丙烷的進口量依舊維持兩位數的增長。根據前文的測算，2018年中國需要高純度丙烷約560.4萬噸，也就意味著大約有一半以上的進口丙烷被用於其他用途。實際上，丙烷常用作發動機、燒烤食品及家用取暖系統的燃料。因此，丙烷既可用於丙烯的原料或煉油工業中的溶劑，或作為發動機燃料，還可與丁烷和少量乙烷的混合物液化後可用作民用燃料即液化石油氣，這幾方面的需求同樣巨大。

　　與中國丙烷進口高度依賴中東和美國不同，美國丙烷出口對中國的依賴程度相對而言並不高。以最近三年為例，2015年到2017年，美國分別有269萬噸、325萬噸、337萬噸丙烷出口給中國，佔美國丙烷出口比例僅為14.9%、13.80%、13.27%；而這三年裡來源於美國的丙烷佔中國丙烷進口比例分別為31.51%、28.04%、25.25%。EIA數據顯示，2013年到2017年，美國的丙烷出口量高達887萬噸、1243萬噸、1807萬噸、2355萬噸、2658萬噸。也就是說，美國出口的丙烷體量越來越大，儘管中國消化的數量逐年增加，但美國新增的丙烷出口大部分還是被全球其他地區消化了，這部分新增需求主要是在歐洲和東亞。實際上，東亞地區如日本、韓國也在大力興建烯烴轉化和PDH等裝置，特別是韓國，2015年其丙烷脫氫和烯烴轉化裝置產能已經達到110萬噸，2016年至今其規劃擴產的產能直接翻倍。所以，隨著中美兩國的大量PDH裝置不斷上馬，以及日韓的需求提升，丙烷的整體需求將快速增加。

圖為美國出口至中國的丙烷數量

　　D巴拿馬運河提升丙烷運輸效率

　　巴拿馬運河於2016年6月26日順利通航首艘大型液化氣體運輸船（VLGC），自此，美國產丙烷運輸至東亞地區時間將縮短至25天左右，較之前縮短15天以上。運費方面，VLGC國際市場航運價格短租評估價格為6萬—7萬美元/天，長約船折算單日運費評估為4萬美元。縮短15天將對整船貨物成本降低100萬美元左右，但是運河通行的費用偏高，VLGC通過巴拿馬運河單船費用30萬美元/月。整體來看，運輸成本上有70萬美元以上縮減。若為長租船舶，運輸成本下降額度依舊較為可觀，但對於中國市場採購商而言，運費成本的降低並不能構成其採購成本在全國市場範圍內的絕對降低。

　　2018年3月8日，沙特預測合約價CP丙烷約450美元/噸，碼頭使用費高達60美元/噸。目前從美國運輸丙烷的貨船，一條船的丙烷運輸能力大約是4.8萬噸或者2.4萬噸的規格，運費下降數十萬美元，對於整船貨物成本（4.8萬×450美元/噸=2160萬美元）而言，降低幅度約70/2160=3.25%，與整船貨物價值變動相比比較有限，遠不及丙烷現貨以及產品丙烯、聚丙烯的價格波動劇烈。巴拿馬運河通航，成本方面的變動短期暫時不會體現於市場之上，但若從中東方面為保證自身市場份額與出口至遠東的價格優勢來看，美國產丙烷通過巴拿馬運河運輸至遠東，時間上的縮短意義更為重要。市場處於頻繁波動之時，15天運輸時間的縮短，對於風險的控制將大大增強。

圖為丙烷價格走勢

責任編輯：牛鵬飛