全球乙烯行业现状和趋势:炼化一体化和原料多元化是大方向!
发表时间:2018-05-02      发表评论()

  乙烯作为最重要的大型石化原料,2017年全球范围内的产业表现如何?未来发展趋势又如何?下面将为您详细解读乙烯产能驱动与未来演变,炼化一体化以及原料多元化是未来的发展趋势,外购乙烷裂解成为新方向,乙烷市场化提供保障。

  你知道石油化工基础原料乙烯吗?

  乙烯作为最重要的大型石化原料,主要特点有:

  下游衍生品多、分工明确,供给创造需求。

  乙烯下游应用广泛,装置的投产一般会带来下游的衍生品配套,从而创造更多的需求。

  往往大型石化企业投产乙烯之后,其他中小型的企业配套投资,综合利用副产品如:利用碳五做石油树脂的、碳四组分做甲乙酮、丙烯腈副产氢氰酸做MMA等。

  总需求量大,但是贸易量少。2017年我国乙烯的产量是1822万吨,当量需求约4000万吨,主要是以下游产品的需求折算,如聚乙烯、乙二醇、苯乙烯等。目前而言,下游苯乙烯、乙二醇等盈利能力良好。全球范围内年乙烯总需求约1.5亿吨,但是年贸易量估计仅在400万-600万吨。

  合约货比例高,现货量少,杠杆效应明显。2017年我国乙烯的进口量为215万吨,国内大型石化装置基本上实现乙烯自供,我国外购乙烯的生产商主要是:三江化工(环氧乙烷)、江阴利士德(苯乙烯)、新浦化学(EDC、苯乙烯)、常州东昊(苯乙烯)等。

  乙烯的投资规模巨大,未来炼化一体化、原料多元化是趋势。历史上乙烯装置与炼油装置一般为独立运行;后随着公司和资本实力的扩大,强调炼化一体,国内如上海石化、镇海、福建联合石化等都为炼油、乙烯一体化的企业,但在国际上很多是分开运行。

  乙烯是石油化工产品的核心,投资巨大,较新的项目如南非Sasol在美国Lake Charles的150万吨乙烯,其以乙烷为裂解原料,下游配套EO、LDPE、MEG等,总投资是89亿美金;陶氏与阿美合资的Sadara项目150万吨乙烯,以石脑油、乙烷进料,共26套装置,总投资为200亿美金。

  1、蒸汽裂解仍是最主要生产工艺

  乙烯的生产工艺主要有五种,分别为:蒸汽裂解;煤制烯烃、甲醇制烯烃;费托合成;炼厂尾气。其中蒸汽裂解是最主要的乙烯生产工艺,原料可以为石脑油、凝析油、加氢尾油、乙烷、丙烯、丁烷等,可以单一原料或者混合进料等。

  根据我们统计,目前全球乙烯装置约300套,合计产能约1.7亿吨,对应总需求约1.5亿吨/年。由于乙烯需要在零下100°C进行存储,对应商品量少,主要是以衍生品的形式进行销售。

  从对应乙烯分布来看,从中国的乙烯需求来看,进口依赖度仍然居高。西欧和中东的乙烯仍然过剩。从乙烯原料来看,中东和美国主要是以乙烷为原料,但是由于中东的乙烷配额已经用完,未来新建乙烯装置将会以石脑油为主要原料。

  2、乙烯规模趋于大型化

  乙烯蒸汽裂解通常是原料在多个平行的裂解炉中,裂解出口温度接近850°C,在离开裂解炉反应区时,烯烃气体的混合物进入急冷区;其中水或重油被用来冷却气体和淬火。

  这时,含碳氢的气体被液化或提纯,通过压缩空气到很高的压力,并冷却到很低的温度;液化后的组分被分离成乙烯、丙烯、混合碳四、粗裂解汽油(C5-C8混合物)、氢气/甲烷等。

  乙烯装置是典型的资金、技术密集型;我们认为构成大型乙烯装置核心是裂解乙烯技术、裂解炉、裂解气压缩机等。

  乙烯技术提供商

  裂解乙烯技术是成熟的生产工艺,世界范围内主要的乙烯技术提供商主要有CB&I,Kellogg Brown & Root(KBR)、林德、Technip( KTI、以及收购的Stone and Webster技术等)等。

  法国德希尼布Technip:是世界乙烯技术的领导者,自2000年以来世界新增乙烯中约50%的技术来自于Technip公司。2012年Technip收购Stone & Webster,其中Stone & Webster的乙烯技术经验超70年,Technip自身超40年,合计有150套原始投资的乙烯装置技术转让。

  CB&I:在全球为超过120套乙烯装置提供创新技术,约占全球产能40%;已经成功地完成了200多个原始投资、改造和扩展的设计项目。

  KBR公司:自1990年,超过20套新的乙烯装置,合计产能1300万吨/年。

  Linde技术:应用于超过40套大型乙烯装置,合计产能超过1800万吨/年。

  乙烯裂解炉

  一套乙烯裂解装置有多台裂解炉并联而成,目前世界级规模中单台裂解炉的能力一般是:液体原料(石脑油等)的乙烯能力为20万吨/年/台;气体原料裂解(乙烷等)的乙烯能力为22万吨/年/台。

  全球主要乙烯裂解炉供应商如:芝加哥桥梁与钢铁集团(CB&I)的SRT®乙烯炉、惠生乙烯工业炉炉管、Technip SMK™ furnaces等。

  裂解气压缩机

  主要设备供应商如GE、三菱、西门子、埃利奥特、沈鼓集团等。

  近年来,国内的沈鼓集团在乙烯压缩机的大型化方面取得了很大的进步,其中2017年11月,沈鼓集团研制、设计、制造的我国首台(套)120万吨/年乙烯装置用离心压缩机组,在中国海洋石油总公司惠州炼化二期项目现场一次试车成功,这标志着我国120万吨级乙烯三机全面实现国产化。

  3、下游产品应用广泛 需求结构良好

  2017年我国乙烯产量1822万吨,同比增加2.3%;过去五年中国乙烯的平均产量增速仅4%,落后于GDP增长。我国的乙烯考虑到下游以衍生品的形式进口,对应的当量需求接近4000万吨/年。

  由于乙烯的物流门槛高,乙烯的下游投资规模也较大,因此整体的下游产品都比较健康。近年来,以聚乙烯、苯乙烯、乙二醇为代表的下游产品盈利情况也较好。

  聚乙烯:乙烯最大的下游应用。聚乙烯的需求结构良好,我们认为主要由于:农膜的需求量大、网购带来聚乙烯包装材料的需求、价格下跌后回收料使用的减少等因素。2017年国内表观消费为2554万吨。

  乙二醇:主要下游是聚酯纤维(涤纶)、聚酯瓶、包装材料(BOPET)等,中国经济对于涤纶纤维的需求量大。中国的乙二醇进口量大,进口依存度近70%。未来乙二醇的不确定性主要来自于中国的煤制乙二醇的产能释放。目前我国表观消费超1300万吨/年。

  环氧乙烷:这里指除用于乙二醇外商品量的环氧乙烷,主要下游是表面活性剂、醇醚、乙醇胺等。由于前几年环氧乙烷的市场较好,很多工厂把用于乙二醇的量减少,用于生产商品量的高纯度环氧乙烷HPEO。由于乙烯价格居高,目前外购乙烯的HPEO厂商盈利较弱。

  苯乙烯:主要用于合成塑料PS、ABS;发泡材料EPS;不饱和树脂UPR等。苯乙烯由于投资规模较大,门槛较高,历史盈利一直较好。目前国内表现消费量超900万吨/年,进口依存度接近40%。

  乙丙橡胶:以前技术主要是朗盛、陶氏等公司掌握,国内主要是吉林石化。目前我国乙丙橡胶需求量在40-45万吨/年,主要应用于汽车部件、防水卷材、电线电缆等领域。工业生产方法主要有乙炔法和乙烯法,其中乙烯法由于工艺性、经济性好而占据主导的地位。

  PVC:国内仍以电石法为主,未来催化剂含汞量限制,有望刺激乙烯法的需求。

  醋酸乙烯:主要用于涂料、浆料、薄膜、皮革加工、合成纤维、土壤改良等方面。

  阿法烯烃:生产难度较大,主要是三类以上合成润滑油基础油。

  其他较有前景的乙烯下游主要是超高分子量聚乙烯等。

  全球乙烯产能周期

  1、每一轮乙烯产能增长的驱动因素

  乙烯的产能投放具有明显的周期性,一般分为低成本的原料驱动以及需求拉动型。从各个阶段的乙烯产能投放进度来看。

  1、中东地区:主要投产在2007-2010年间,由于配额制的乙烷成本低;目前中东已经乙烷短缺,新建乙烯装置多以石脑油或混合裂解为主。

  2、中国:2009-2010年间,以中国石油、中国石化为主导的新增产能,以需求主导为主。2011-2016年由于油价高企,新增产能以煤化工为代表。

  3、美国及北美:2011年起,北美页岩气革命,带来了大量的乙烷副产。美国的裂解乙烯装置进行改造,把石脑油原料改为乙烷;同时新建大量的乙烯装置,但总体投产进度在2017-2020年间。

  2、美国引领未来乙烯新增产能投放

  由于竞争力的原因,北美的乙烯开工率在2008年曾经降到80%以下,其中在2008-2010年间产能减少240万吨。2010年起,由于页岩气革命,副产的乙烷产量大大增加,美国的乙烯原料竞争力大幅改善。

  从2014年到2018年,美国石油化工产能扩张将使国内对乙烷的需求量增加近60万桶/天。

  乙烯裂解是一种投资巨大而工艺复杂的项目;目前正在开发的大多数乙烯裂解项目将在2017年或2018年间投产,包括2011年和2012年宣布的6个大型项目。

  四个项目(来自陶氏、埃克森美孚、雪佛龙飞利浦斯和OxyChem/Mexichem)已经在建设中,两个项目(来自台塑和沙索)已经得到了投资者的批准和承诺。加上现有设施的产能扩张,预计这6家新工厂将增加美国乙烯产品的产量增加40%,达到3700万公吨/年。

  2017年8月,由于美国飓风哈维的影响,一些裂解项目的投产进度推迟。新项目投产总体在2018-2020年间。

  未来,美国仍规划了数套乙烯,其中涉及到FID、项目设计,预计整体进度保持项目缓和的节奏。

  当前油价背景下乙烯盈利良好

  1、低油价下石脑油裂解乙烯盈利良好

  石脑油与原油关联性高,低油价下,裂解乙烯盈利良好。乙烯投资门槛高,下游需求旺盛。乙烯在全球范围内需求增速与GDP同步,尤其是来自聚乙烯的下游需求旺盛。

  以石脑油裂解乙烯为例,通常情况下,生产100万吨的乙烯需要300万-330万吨的石脑油,同时副产50万吨丙烯、15万吨丁二烯、25万吨纯苯;其余副产品包括异丁烯、碳五、混合芳烃、乙烯焦油等。

  2、国内乙烯自主率提升 聚乙烯引领需求

  乙烯的主要下游是聚乙烯、乙二醇、苯乙烯等产品,由于乙烯的商品量少,多以衍生品的形式进口到中国。

  聚乙烯在2011-2015年间,国内的表观需求增速比较快,主要是由于网购带来包装材料的需求、以及农膜的需求量增加所致。同时,由于国际油价从2014年四季度起大幅下跌,加上国内环保从严,对于回收料的使用大幅减少等原因,聚乙烯需求及盈利能力均大幅好转。

  2017年我国聚乙烯树脂产量1398.6万吨,净进口1155.1万吨,表观消费2553.71万吨,同比增长7.2%;约占我国乙烯总需求的64%。

  乙烯由于在零下100度存储及运输,商品量少,一般乙烯的生产商都是以衍生品的形式对产品进行销售。

  2017年我国乙烯产量1822万吨,同比增加2.3%;以主要产品聚乙烯、苯乙烯、乙二醇等进口当量折算,总需求在3960.8万吨,同比增长5.8%。考虑到国内对于乙丙橡胶、醋酸乙烯等仍有缺口,估计国内乙烯的当量需求约4000万吨。

  从乙烯产量增速与当量需求增速的对比来看,2017年国内乙烯的需求缺口在扩大。

  3、石脑油、液化气混合裂解路线成为主流

  乙烯的工艺路线区域的竞争力主要分为:

  1、中东乙烷裂解:中东现有的石化装置成本最低,主要是受益于原有的低价配额政策。但是由于未来中东的新增乙烷供应有限,新建装置更多只能以石脑油混合裂解。

  2、美国乙烷裂解:美国最初的石化装置采用乙烷为原料,在2005-2011年间美国的石化装置竞争力较弱,后随着页岩气革命,北美大量的乙烷副产,美国的乙烯装置又重新回到乙烷进料。

  3、石脑油裂解:东北亚、西北欧的主流乙烯生产工艺,相对成本较高。但在低油价下与其它工艺路线的成本差异不大,如果考虑到副产品丁二烯、纯苯未来价格向上,仍有竞争力。

  4、煤化工:以煤为原料的CTO工艺和外购甲醇的MTO工艺,目前MTO工艺的成本最高;当油价向上,回到60美金/桶以上时,煤化工的优势有望逐渐显现。但是仍将会受到未来水资源、环保等因素仍然制约。

  我们预计2018年油价整体的中性范围内波动,长期缓慢上升的格局。对应油价的运行区间大概率会在60-70美金/桶的范围内波动,在此油价背景下,东北亚的石脑油裂解乙烯的现金成本在全世界的乙烯成本曲线中处于中间位置。未来越来越多的企业采取石脑油+液化气混合进料来生产乙烯,从而优化生产成本。

  由于乙烯的仓储、运输要求较高,实际商品量少。我们认为当前美国、中东的乙烯成本虽然低,但是很难直接冲击中国市场,多是以衍生品如聚乙烯、苯乙烯、乙二醇等产品的形式出口。

  4、炼化一体化以及国内炼化产能的崛起

  从全球范围内,炼油、乙烯的石化装置一般是分步进行,而一次性投资炼油和乙烯同步的装置相对较少。在我国,参考浙江石化、盛虹石化的一次性投资,类似的装置类型也是比较少见。

  由于过去五年国内新增炼化产能有限,加上2016年起炼油盈利良好,近期以民营企业为主导的新建炼化产能提上日程,主导未来的新增产能。从新增的产能规划及产品来看,呈现以下特征:

  炼油规模化,同时与传统的石油、石化炼油厂以加工成品油为设计不同,新的规划项目多是以芳烃、以及其他化工品综合利用为主。
新建石化装置的加氢能力强,副产品利用完善。

  一体化能力强;不少项目同时配套乙烯,整体竞争力将会明显得到提升。

  外购乙烷裂解生产乙烯提上日程

  相对于石脑油裂解制乙烯,乙烷为原料由于组分轻,副产品少,因此具有投资小、单台裂解炉的产量大、物耗低等优势。

外购乙烷裂解成为新方向,乙烷市场化提供保障。相对于石脑油裂解制乙烯,乙烷为原料由于组分轻,副产品少,因此具有投资小、单台裂解炉的产量大、物耗低等优势。目前欧洲英力士、印度Reliance均从美国签订乙烷供应长约,保障自身裂解乙烯的原料供应。

  乙烷为原料裂解乙烯成为新的发展方向。参考国内丙烷脱氢的成功案例,从美国及中东进口丙烷,项目进度、规模、生产稳定性均超原料产地美国。

  未来乙烷裂解的核心是上游合约的商品量,我们认为随着美国仓储设施完善、乙烷运输船的陆续投放、全球范围内参与乙烷贸易的交易增加等,乙烷裂解有望复制丙烷脱氢,在国内打通新的竞争力环节。

  我们认为中国有从美国购买乙烷进行裂解的计划有望提速。与英力士和Reliance不同的是,中国计划外购乙烷的生产商主要是为新建装置,同时是乙烯行业的新进入者,其中涉及到货源、仓储等因素。

  较快投产的是位于泰兴的新浦化学,其乙烷主要来自于英力士。目前美国乙烷公司已经与南山集团、聚能重工集团、阳煤集团青岛恒源化工三家公司签署了乙烷供应协议。

  煤化工 技术进步与成本对比

  1、煤化工技术国内技术进步快

  煤化工主要是通过煤碳气化,转化成合成气(主要成分是氢气、一氧化碳、二氧化碳等),再利用其中合成气里的有效成分进行相应反应,生成所需要的化工品。

  相对于石油化工,对应单位产值,煤化工所需要的投资远大于石油化工,同时煤化工耗水量大,碳排放较多。整体而言,在高油价时,煤化工具备竞争力。

  2、国内煤化工已成为石油化工的有效补充

  截至2017年11月,根据亚化咨询的数据统计,中国已投产运行和试车成功的煤(甲醇)制烯烃装置共28套,形成总计1205万吨/年烯烃产能(未投入运行的MTP产能不计入)。2017年预计新增烯烃产能262万吨/年。

  预计,2017-2021年,中国预计新增1300万吨/年CTO/MTO产能,2021年总产能将达到2500万吨/年。其中,总计约1500万吨/年煤(甲醇)制烯烃产能集中在中国西部地区。


  结论

  我们认为在当前油价背景下,乙烯盈利持续有望增强,周期性弱化;乙烯作为最大宗的石油化工产品,上游的投资成本高,下游需求与经济增长息息相关,整体的供需格局难以发生大的改变。

  相对而言,我们认为大型石化企业通过炼化一体化优化,生产规模大型化,多元化原料成本选择将会带来超越行业的表现。

  除乙烯的自身供需之外,未来影响乙烯生产的主要变量有:

  1、原料的轻重,如凝析油代替石脑油;或夏季时期液化气(丙烷、丁烷成分)的价格低,部分代替石脑油混合进料等。

  2、裂解深度、乙烯/丙烯比的调整。

  3、烯烃转化装置OCU等。

  4、物料平衡mass-balance:如苯乙烯、乙二醇装置的运行对裂解乙烯龙头装置的影响等。

  5、副产品如丁二烯、碳五的经济性等。

稿件来源:中宇资讯
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