烷脫氫行業(yè)市場分析

烷脫氫行業(yè)市場分析

一、中國丙烯行業(yè)的發(fā)展：是全球最大的丙烯生產(chǎn)國和消費國

截至2017年底,全球丙烯產(chǎn)能合計已達到1.16億噸.全球丙烯產(chǎn)能主要分布區(qū)域包括東亞（中國、日本和韓國）、北美、西歐、東南亞和中東地區(qū),上述地區(qū)加起來約占全球產(chǎn)能的86%.從國家來看,中國、美國、韓國、沙特、日本、印度和德國位列丙烯產(chǎn)能排名的1-7名,這些國家的產(chǎn)能之和占據(jù)全球產(chǎn)能的64%.

2017年全球丙烯產(chǎn)能分布

相關(guān)報告：2019-2025年中國聚丙烯酰胺行業(yè)市場調(diào)查及發(fā)展趨勢研究報告

從2005年起,中國丙烯酸行業(yè)迅速發(fā)展,產(chǎn)能快速增長,尤其是2014年、2015年是丙烯酸裝置建成投產(chǎn)高峰年,生產(chǎn)廠家增至17家,共新增155萬噸產(chǎn)能（2014年、2015年分別增長89萬噸、66萬噸）,其中擴能企業(yè)有江蘇裕廊、浙江衛(wèi)星、揚子-巴斯夫、塑寧波等原有企業(yè),還有新進入企業(yè)山東宏信化工、福建濱?；?、萬洲石化、萬華化學(xué)等.并且,除了新進入企業(yè)投產(chǎn)為一期項目,產(chǎn)能在10萬噸以下外,其他企業(yè)新增產(chǎn)能規(guī)模較大.

截至2016年,中國丙烯酸的有效產(chǎn)能約295萬噸/年左右,占全球產(chǎn)能的36%.具體來看,2016年國內(nèi)丙烯酸行業(yè)未有新增產(chǎn)能,反而出現(xiàn)產(chǎn)能萎縮現(xiàn)象,相比2015年減少了45萬噸/年左右,廠家通過控產(chǎn)的方式來調(diào)控市場供需來達到市場平衡.

整體來看,整個行業(yè)經(jīng)過前幾年的飛速擴張后,產(chǎn)能利用率嚴(yán)重下滑,2016年開工率僅維持在50%左右的水平.2017年國內(nèi)也僅有華誼丙烯酸一期的16萬噸/年裝置在一季度投產(chǎn),考慮到其關(guān)停的老裝置,實際上2017年國內(nèi)丙烯酸產(chǎn)能將維持在2016年的水平,行業(yè)通過控制產(chǎn)能規(guī)模來維持盈利的模式未變.

2009-2017年中國丙烯酸產(chǎn)能及預(yù)測（單位：萬噸,%）

二、丙烷脫氫是丙烯生產(chǎn)四大主流技術(shù)之一

丙烯生產(chǎn)的主流技術(shù)主要包括四種：1）蒸汽裂解,原料主要是輕石腦油和乙烷,有時會摻雜丙烷/LPG、柴油、減壓蠟油、加氫裂化尾油等；2）煉廠氣副產(chǎn),煉油工藝中會副產(chǎn)含有丙烯的煉廠氣,采用氣體分離技術(shù)可以將煉廠氣中的丙烯分離出來,如需要生產(chǎn)聚丙烯則需要進一步提純到聚合級；3）煤制烯烴或者甲醇制烯烴（包括CTP和MTP技術(shù)）；4）丙烷脫氫技術(shù)（PDH）,另外還有烯烴相互轉(zhuǎn)化、易位歧化等技術(shù)往往與蒸汽裂解技術(shù)進行配套使用,作為增產(chǎn)丙烯的一種手段,占比較小.

（1）蒸汽裂解技術(shù)：石腦油等原料在高溫條件下和水蒸氣發(fā)生分子鏈斷裂和脫氫反應(yīng),以制取乙烯和丙烯等低分子烯烴的技術(shù).蒸汽裂解的反應(yīng)設(shè)備一般為管式加熱爐：原料和水蒸氣首先經(jīng)預(yù)熱后入加熱爐爐管,高溫下發(fā)生裂解,通過急冷裝置和深冷分離裝置,獲得乙烯、丙烯、碳四和裂解汽油等產(chǎn)品,其中碳四又可以分理出丁二烯、正丁烯和異丁烯等有用成分,裂解汽油是芳烴的兩大來源之一（另外一種為煉廠的催化重整）.蒸汽裂解是乙烯和丙烯等低分子烯烴的主要生產(chǎn)方法之一.蒸汽裂解技術(shù)的目的是生產(chǎn)乙烯,而丙烯和丁二烯等產(chǎn)品作為乙烯生產(chǎn)的副產(chǎn)品.原料相對分子質(zhì)量越大（比如石腦油、輕柴油）,丙烯收率越高.以石腦油為原料生產(chǎn)乙烯,每產(chǎn)1噸乙烯副產(chǎn)0.5噸丙烯,而以輕質(zhì)原料例如乙烷為原料生產(chǎn)乙烯,每產(chǎn)1噸乙烯僅副產(chǎn)0.02噸丙烯.

（2）煉廠氣副產(chǎn)技術(shù)：煉廠丙烯主要來自催化裂化(FCC)、減粘/熱裂化和延遲焦化等三類裝置,其中FCC丙烯約占煉廠丙烯的97%,是丙烯的第二大來源.FCC技術(shù)是一種將重質(zhì)原料加工成為輕質(zhì)燃料的技術(shù),其主要目的是生產(chǎn)催化汽油,同時副產(chǎn)少量催化柴油、液化氣和丙烯.重質(zhì)油在熱和催化劑存在的情況下發(fā)生裂化反應(yīng),得到裂化氣,裂化氣中含有大量的丙烯.FCC增產(chǎn)丙烯技術(shù)按照開發(fā)思路的不同,分為兩類：第一類是為增產(chǎn)丙烯而開發(fā),裂解溫度在550～580℃,例如深度

裂解DCC工藝(中石化石科院)；第二類是為煉化一體化而設(shè)計,該類工藝以生產(chǎn)乙烯/丙烯為目的,操作溫度620℃,原料為VGO（減壓柴油）類,例如CPP工藝(中石化石科院)以及PetroFCC工藝(UOP公司).

（3）丙烷脫氫（PDH）技術(shù)：丙烷脫氫制丙烯是一種生產(chǎn)丙烯的成熟技術(shù),目前在全球已經(jīng)有幾十套裝置在穩(wěn)定運行.國外已開發(fā)成功的丙烷脫氫制丙烯技術(shù)主要有UOP公司的Oleflex工藝、魯姆斯公司的Catofin工藝、林德公司的PDH工藝和伍德公司改進的STAR工藝.工業(yè)應(yīng)用最多的是Oleflex工藝和Catofin工藝,中國目前12套丙烷脫氫裝置全部采用Oleflex和Catofin技術(shù).丙烷脫氫裝置對于原料品質(zhì)有較高要求（丙烷純度97%,硫100μL/L以下）,現(xiàn)有國外裝置都采用濕性油田伴生氣為來源的高純低硫丙烷為原料,而中國油田伴生氣和頁巖氣凝析油較為貧乏,而國產(chǎn)液化氣是石油煉制過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品,是一種雜質(zhì)含量及硫含量較高的混合氣體,丙烷含量低,無法滿足丙烷脫氫的原料要求.因此國內(nèi)丙烷脫氫裝置須進口以國外油田伴生氣為來源的非煉廠高純液化丙烷,主要來自中東,部分來自美國.

（4）甲醇制烯烴（MTO&MTP）技術(shù)：甲醇制烯烴（MTO）和甲醇制丙烯（MTP）是兩個重要的碳一化工工藝,是指以煤或天然氣生產(chǎn)合成氣、然后合成氣轉(zhuǎn)化為甲醇,最后用甲醇生產(chǎn)低碳烯烴的化工技術(shù).中國由于煤炭資源稟賦和能源戰(zhàn)略的原因,過去十年大力發(fā)展煤化工,包括煤制烯烴、煤制油、煤制天然氣等.目前中國煤制烯烴技術(shù)已經(jīng)完全實現(xiàn)國產(chǎn)化,以大連化學(xué)物理所的DMTO和中石化的SMTO為代表,美國UOP的MTO技術(shù)也在中國的多套裝置商業(yè)化.

三、跟其他工藝路線相比,丙烷脫氫技術(shù)優(yōu)勢明顯

PDH裝置的主要成本來自原材料.根據(jù)測算,在丙烯生產(chǎn)中原材料成本占比約80%,原料丙烷的價格是決定成本優(yōu)勢的核心因素.而丙烷是液化石油氣（LPG,主要為丙烷和丁烷的混合物）的主要成分,丙烷價格與LPG價格變化保持一致,因此,LPG價格及其走勢間接成為PDH工藝成本優(yōu)勢及其可持續(xù)性的核心問題.原材料在丙烯生產(chǎn)中占比約80%

PDH裝置規(guī)模和收益正相關(guān)

45萬噸以上的PDH裝置有較強經(jīng)濟型和抗風(fēng)險能力.丙烯–丙烷價格差是影響PDH裝置經(jīng)濟性的決定性因素,而PDH裝置經(jīng)濟性對生產(chǎn)規(guī)模和公用工程價格變化的敏感性較弱.從近年價格走勢來看,不同規(guī)模的PDH裝置在較寬價差范圍內(nèi)均能體現(xiàn)出較好的經(jīng)濟性,但是規(guī)模大于45萬噸/年的PDH裝置對抗經(jīng)濟性風(fēng)險的能力顯著優(yōu)于較小規(guī)模的PDH裝置.

從PDH裝置整體的經(jīng)濟效益達到最優(yōu)長期來看,丙烷脫氫技術(shù)有廣闊的發(fā)展空間.主要邏輯有三：油價大概率迎來溫和復(fù)蘇,石化行業(yè)盈利水平向好；國內(nèi)丙烯供不應(yīng)求,價格存在底部支撐；PDH技術(shù)主要成本在于原料丙烷,丙烷為LPG主要成分,美國頁巖油革命帶來NGL爆發(fā)式增長,使全球LPG供需格局趨于改善,目前LPG供應(yīng)增長快于需求,構(gòu)筑丙烷價格天花板,疊加天然氣對LPG的替代及比價效應(yīng),LPG價格長期或?qū)⒌臀慌腔?PDH技術(shù)成本優(yōu)勢明顯.

PDH工藝有五種：UOP公司的Oleflex工藝；ABBLummus公司的Catofin工藝；伍德（KruppUhde）公司的STAR工藝；Linde-BASF-Statoil共同開發(fā)的PDH工藝和Snamprogtti-Yarsintez公司開發(fā)的FPD工藝等.已實現(xiàn)工業(yè)化的主要是UOP的Oleflex工藝和ABBLummus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工藝是移動床技術(shù),采用鉑基催化劑,反應(yīng)溫度為600-700攝氏度,氫作為原料的稀釋劑,丙烷選擇性脫氫轉(zhuǎn)化為丙烯,單程轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)條件改變,一般在35%—65%,未反應(yīng)的丙烷可循環(huán)使用,丙烯總收率可達89-91%.ABBLummus公司的Catofin工藝是固定窗技術(shù),使用鉻－氧化鋁催化劑,反應(yīng)溫度為540-640攝氏度,丙烷單程轉(zhuǎn)化率為48-65%,丙烯收率可達82-87%.

在全球范圍內(nèi)運行的PDH裝置中,約有60%使用霍尼韋爾UOP的Oleflex技術(shù),其余的PDH裝置使用西比埃魯姆斯的Catofin技術(shù),僅有一套設(shè)施使用蒂森克

虜伯公司的STAR技術(shù).中國第一套丙烷脫氫裝置為2013年投產(chǎn)的渤海化工60萬噸丙烷脫氫裝置,截止到2017年底中國國內(nèi)投產(chǎn)的丙烷脫氫裝置.已經(jīng)投放的12套裝置中,6套采用Catofin工藝,6套使用Oleflex工.

中國各省市現(xiàn)有丙烷脫氫裝置產(chǎn)能

中國企業(yè)現(xiàn)有丙烷脫氫裝置產(chǎn)能

PDH工藝具有三大優(yōu)勢：

1）跟傳統(tǒng)的煉廠副產(chǎn)和蒸汽裂解工藝相比,工藝流程較短,裝置簡單、投資和運營成本較低：丙烷在600℃左右的條件下經(jīng)催化脫氫得到丙烯,該技術(shù)的特點是單一原料生產(chǎn)單一產(chǎn)品（主要是丙烯）,流程簡短,因此投資較省,由于流程短和裝置復(fù)雜性相對較低,因此運行維護成本較低；而煉廠氣回收丙烯裝置是煉油廠的一部分,不論是從投資角度還是運營角度均受制于煉油廠整體；煉油廠的投資巨大,因此其投資決策和開工情況主要受到成品油市場的影響.蒸汽裂解裝置的投資同樣巨大,而且受制于上游石腦油原料的供應(yīng),往往與煉廠相配套；

2）跟煤制烯烴相比,丙烷脫氫的投資同樣少于煤制烯烴.以60萬噸的丙烷脫氫裝置為例,大約需要投資30億人民幣左右,而煤制烯烴工藝的煤炭到甲醇工藝段投資是非常大的,同等規(guī)模的煤制烯烴裝置（乙烯+丙烯合計60萬噸）大約需要投資50-70億人民幣（不含下游衍生物裝置）.尤其是煤炭氣化部分,氣化爐和相關(guān)附屬裝置約占到整個項目投資的45%.同時煤化工主要分布在煤炭產(chǎn)地,而中國的現(xiàn)狀是富煤的地方往往缺水,煤化工是高耗水的行業(yè).

3）丙烷脫氫的生產(chǎn)成本只與丙烷價格波動密切相關(guān),大約1.2噸的丙烷生產(chǎn)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(guān)聯(lián).丙烷實際上是一種低價值的氣體,以前的主要利用方式是作為原料,其化工價值沒有得到很好的開發(fā),丙烷脫氫可以將低價值的丙烷轉(zhuǎn)化為高價值的丙烯.在中高油價下,丙烷脫氫的盈利性比傳統(tǒng)的煉廠氣工藝和蒸汽裂解工藝高.

四、丙烷脫氫技術(shù)在全球和中國丙烯總產(chǎn)能的占比逐年提升

隨著美國油氣井定向鉆探和壓裂頁巖技術(shù)的突破,2010年以來美國頁巖氣革命的爆發(fā),美國天然氣產(chǎn)量呈現(xiàn)爆發(fā)性增長,為了提升的利潤,頁巖氣開發(fā)企業(yè)大量開發(fā)富含凝析油（NGL）的濕氣,這是因為頁巖氣副產(chǎn)的凝析油經(jīng)過簡單分離就可以提取出更高附加值的乙烷、丙烷、丁烷和化工輕油價格均比天然氣高.在利潤的驅(qū)使下,凝析油的供應(yīng)增速比天然氣還要更快.而乙烷是凝析油中最大的組分,占比接近50%,這就造成乙烷供應(yīng)的劇烈增加,2011年開始乙烷產(chǎn)量每年增長超過30%.低成本的乙烷資源使得北美的乙烷裂解優(yōu)勢開始顯現(xiàn),美國煉廠紛紛投建乙烷制乙烯裝置,國際投資者也逐步加大了對乙烷裂解裝置的投資包括中國和西歐在內(nèi)的很多國家和地區(qū)開始進口乙烷進行乙烷裂解制乙烯.

乙烷裂解制乙烯工藝的擴張導(dǎo)致的后果是蒸汽裂解原料越來越輕質(zhì)化,2005年之前,全球通過石腦油裂解制乙烯的產(chǎn)量達到乙烯總產(chǎn)量的55%左右；到2010年,全球通過石腦油裂解制乙烯的產(chǎn)量達到乙烯總產(chǎn)量的約51.2%,而乙烷裂解占比為32.1%,丙烷和丁烷占比分別為8.4%和4.1%；到2014年,全球通過石腦油裂解制乙烯的產(chǎn)量占比乙烯總產(chǎn)量下滑到46%,乙烷裂解占比上升到35%；到2016年,全球通過石腦油裂解制乙烯的產(chǎn)量占比乙烯總產(chǎn)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%）.

蒸汽裂解原料的輕質(zhì)化對丙烯的影響是造成了丙烯供應(yīng)的相對緊缺.一般來講,若采用石腦油蒸汽裂解,一般乙烯和丙烯的比例在3∶1—2∶1,如每生產(chǎn)1噸的乙烯,則會有0.5噸的丙烯副產(chǎn).而采用乙烷制乙烯后,每生產(chǎn)1噸的乙烯,則僅有1/40噸的丙烯副產(chǎn).隨著時間的推移,丙烯的供需結(jié)構(gòu)近年來逐步好于乙烯,令投資者重新審視丙烯的投資機會并加大丙烯的產(chǎn)能建設(shè).

因此,PDH項目受到熱捧.PDH在全球丙烯產(chǎn)能中的比例逐年提升,已經(jīng)從2000年的2%提升到目前的10%以上,未來三年將提升到13%左右.全球丙烯原料結(jié)構(gòu)變化

截止2017年底,全球投入運營的PDH裝置已經(jīng)有33套,總產(chǎn)能1240萬噸/年,其中中國的PDH產(chǎn)能占全球40%.全球丙烷脫氫裝置PDH數(shù)量分布

全球丙烷脫氫裝置PDH產(chǎn)能分布

五、油價上升拉大丙烯丙烷價差,促進丙烷脫氫盈利提升

1、丙烷原料占到丙烷脫氫成本的78%左右,是影響盈利最重要的因素之一

丙烷脫氫的生產(chǎn)成本包含丙烷原料成本（每噸丙烯產(chǎn)出約消耗丙烷1.2噸）、催化劑和化學(xué)品、副產(chǎn)品價值、公共工程、固定成本和折舊.其中丙烷原料成

本占到總生產(chǎn)成本的大頭,如下圖所示,采用進口丙烷作為原料的丙烷脫氫裝置的生產(chǎn)成本結(jié)構(gòu)如圖,丙烷原料遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他成本項.如果將副產(chǎn)品價值排除在外,丙烷約占總成本結(jié)構(gòu)的78%.

當(dāng)前丙烷脫氫成本結(jié)構(gòu)

2、丙烷脫氫盈利受到丙烯和丙烷價格的雙重影響,盈利水平跟油價正向相關(guān)

考察丙烷脫氫的盈利,一方面看產(chǎn)品丙烯的價格水平,一方面看原料丙烷的原料價格.而丙烯和丙烷受到油價的影響最大,丙烯和丙烷價格走勢跟油價高度一致,下圖展示了2015年1月份到2018年6月份的丙烯、丙烷和原油的月度走勢,三者的走勢相當(dāng)一致.

丙烯價格、進口丙烷成本、丙烯-1.2倍丙烷價差和原油的價格走

在丙烷脫氫中,每生產(chǎn)一噸丙烯消耗大約

1.2噸丙烷,因此采用產(chǎn)品-原材料價值（價差=丙烯價格-1.2*丙烷價格）作為考察丙烷脫氫盈利水平的指標(biāo)