中國丙烯PDH生產(chǎn)工藝、供需情況、主要下游產(chǎn)品、經(jīng)濟(jì)性分析盈利空間分析[圖]

    一、丙烯生產(chǎn)工藝簡介

    丙烯化學(xué)式為C3H6，常溫下無色，微帶甜味。雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是一種重要的化工原料，且用途廣泛。丙烯是三大合成材料（塑料、合成橡膠和合成纖維）的基本原料，主要用于生產(chǎn)聚丙烯（71%）、環(huán)氧丙烷（7%）、丙烯腈（6%）、丙烯酸（4%）等，下游產(chǎn)品主要是包裝、汽車、家電。

    丙烯的主要工業(yè)生產(chǎn)方式有四種：傳統(tǒng)的石腦油裂解（蒸汽裂解）制丙烯；催化裂化制丙烯（FCC）；煤（經(jīng)甲醇）制烯烴（CTO）；丙烷脫氫制丙烯（PDH）。

我國丙烯產(chǎn)業(yè)鏈

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    相關(guān)報(bào)告：智研咨詢發(fā)布的《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(bào)告》

    石腦油裂解即蒸汽裂解，以石腦油為原料，在高溫(750℃以上)和水蒸氣發(fā)生分子鏈斷裂和脫氫反應(yīng)，獲得低分子烯烴，是傳統(tǒng)的丙烯生產(chǎn)技術(shù)。裂解的反應(yīng)設(shè)備一般為管式加熱爐:原料和水蒸氣經(jīng)預(yù)熱后加入熱爐爐管，高溫下發(fā)生裂解，通過急冷裝置和深冷分離裝置，獲得產(chǎn)品。但該工藝主產(chǎn)乙烯，丙烯是副產(chǎn)品（經(jīng)典石腦油裂解乙烯/丙烯比為1:0.5），本身就存在丙烯不足的結(jié)構(gòu)性不均衡。盡管降低裂解深度可增產(chǎn)丙烯，但是丙烯/乙烯比不宜超過0.65，否則會因總低碳烯烴收率下降而影響經(jīng)濟(jì)性，近年來受到廉價(jià)乙烷的沖擊，石腦油裂解發(fā)展受到約束，相應(yīng)技術(shù)丙烯產(chǎn)出量有所下滑。

圖42：石腦油裂解制備丙烯流程

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    催化裂化技術(shù)：重質(zhì)油蒸汽霧化后送入反應(yīng)器，與熱的再生催化劑接觸發(fā)生催化裂解反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)分餾/吸收系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分離、回收，是煉廠丙烯的主要生產(chǎn)方式。在催化裂化的過程中，通過調(diào)整工藝條件、原料等增產(chǎn)丙烯。FCC技術(shù)可較大幅度地提高丙烯產(chǎn)量，但大多數(shù)增產(chǎn)丙烯技術(shù)都以犧牲汽油和中間餾分油產(chǎn)量為代價(jià)，發(fā)展也受到制約。

    煤/甲醇制烯烴技術(shù)：煤制烯烴指以煤為原料合成甲醇，再通過甲醇生產(chǎn)低碳烯烴的化工技術(shù)。煤制烯烴包括煤氣化、合成氣凈化、甲醇合成及甲醇制烯烴四項(xiàng)核心技術(shù)，簡單來說可分為煤制甲醇、甲醇制烯烴兩個(gè)過程。煤/甲醇制烯烴是近年來逐步興起的丙烯制備新工藝，但其仍存在投資較高，較依賴水煤資源的問題。

煤/甲醇制備丙烯流程

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    丙烷脫氫技術(shù)：國內(nèi)首套60萬噸/年的PDH裝置于2013年投產(chǎn)，并在2014-2016年取得爆發(fā)式增長，目前國內(nèi)PDH總產(chǎn)能達(dá)511.5萬噸。蒸汽裂解和催化裂化長久以來一直是丙烯最主要的生產(chǎn)來源，近年來全球丙烯需求增長迅速，但傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的丙烯難以跟上需求快速增長的步伐，而隨著我國成品油消費(fèi)結(jié)構(gòu)由柴油消費(fèi)為主轉(zhuǎn)向?yàn)橐云拖M(fèi)為主，石腦油加工走汽油路線將逐步成為大勢所趨，蒸汽裂解原料供應(yīng)將受到影響，而丙烷脫氫等新工藝的比重不斷增加，從2001年的不足3%上升到2017年的15.5%。目前,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、Snamprogetti公司的流化床(FBD)工藝和伍德公司改進(jìn)的STAR工藝，國內(nèi)廠家應(yīng)用的主要是Oleflex工藝和Catofin工藝。

丙烷脫氫制備丙烯流程

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    二、全球丙烯供需情況分析：基本平衡，產(chǎn)能增長來自亞洲

    世界丙烯供需基本平衡，2018年世界丙烯產(chǎn)能約1.4億噸。2010-2017年，全球丙烯產(chǎn)能需求復(fù)合增速均為4%左右，全球丙烯處于弱平衡狀態(tài)。預(yù)計(jì)18年全球產(chǎn)能將達(dá)到1.4億噸，產(chǎn)能增速約為4.5%。2018年全球丙烯需求將達(dá)到1.10億噸，17、18年全球丙烯需求增速分別為3.9%、4.5%；裝置開工率繼續(xù)小幅回落，2018年丙烯裝置開工率約為78.3%。

    丙烯新增產(chǎn)能主要來自亞太。從地域上來看，亞太、北美、西歐一直以來是丙烯的主要生產(chǎn)和消費(fèi)地，但近來亞太地區(qū)產(chǎn)能增速明顯快于北美及西歐。2017年，亞太地區(qū)已集中了全球52%的丙烯產(chǎn)能，而2010年這一數(shù)字僅為32.1%。2016-2017年全球丙烯產(chǎn)能增速約為4%，產(chǎn)能的增長主要來自亞洲：2017年全球丙烯產(chǎn)能增加了554萬噸/年，其中亞太增加432萬噸/年，中東增加了72萬噸/年，北美增加了54萬噸/年，其它地區(qū)丙烯產(chǎn)能的小幅下降。

世界丙烯產(chǎn)能變化情況

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2017世界丙烯產(chǎn)能分布

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    三、中國丙烯供需情況分析：供需穩(wěn)定，新項(xiàng)目以PDH為主

    國內(nèi)丙烯供求相對平衡，2018預(yù)計(jì)丙烯產(chǎn)能達(dá)到3870萬噸。國內(nèi)丙烯產(chǎn)能從2009年的約1600萬噸增至2017年的約3500萬噸，年復(fù)合增速12.5%；產(chǎn)量從2009年的約1265萬噸增至2017年的約2850萬噸，年復(fù)合增速11.5%，開工率由2013年的70%逐步回升至2017年的79%；表觀需求量從2009年的約1400萬噸增至2017年的約3140萬噸，年復(fù)合增速11.1%。丙烷供需較為平衡，然而丙烯市場仍存在一定的缺口：2017年我國丙烯凈進(jìn)口量約310萬噸，丙烯對外依存度為10.23%，下游衍生品丙烯當(dāng)量缺口約920萬噸。2017年擴(kuò)產(chǎn)速度趨緩，新增產(chǎn)能僅171萬噸，增速僅有4.7%，而產(chǎn)量增幅明顯，整體開工率回升至83%。2017-2018年中國丙烯產(chǎn)能增長586萬噸/年，2018年底將達(dá)到3870萬噸/年，需求保持相對平穩(wěn)，2018年中國丙烯表觀需求為3527萬噸

國內(nèi)丙烯產(chǎn)能產(chǎn)量及開工情況

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國內(nèi)丙烯供需情況

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    2017-2018年中國烯烴擴(kuò)能仍主要依賴煤化工和PDH路線。石化原料多元化是國家石化政策重點(diǎn)推進(jìn)方向。截止2017年底，中國石油基路線丙烯占丙烯總產(chǎn)能的59.1%；煤化工路線丙烯產(chǎn)能占比由2013年10.8%提升到了25.6%;丙烷脫氫路線丙烯產(chǎn)能由2013年3.3%提升到了2017年的15.3%。2017年我國新增丙烯產(chǎn)能328萬噸，2018年預(yù)計(jì)新增產(chǎn)能286萬噸。

2017中國烯烴新建項(xiàng)目

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2018中國烯烴新建項(xiàng)目

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    四、聚丙烯是丙烯主要下游產(chǎn)品

2010年丙烯下游消費(fèi)結(jié)構(gòu)

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2017年丙烯下游消費(fèi)結(jié)構(gòu)

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    聚丙烯是丙烯最大的下游產(chǎn)品。丙烯消費(fèi)下游構(gòu)成較為穩(wěn)定，聚丙烯是最主要的丙烯下游產(chǎn)品。2010年全球丙烯產(chǎn)品中約64%的產(chǎn)品用于生產(chǎn)聚丙烯，到2017年全球

丙烯產(chǎn)品中，聚丙烯的消費(fèi)比例達(dá)到了65.4%，比例仍在不斷提高。

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    2018年全球聚丙烯需求增速加快，開工率提高：2018年全球聚丙烯需求為7339萬噸，同比增長4.7%，增速較2017年提高0.7個(gè)百分點(diǎn)，由于能力增長低于需求增長，開工率有所提高。2010-2017年間，全球聚丙烯供應(yīng)復(fù)合增速為4%，需求復(fù)合增速約4.5%，2017年全球聚丙烯開工率達(dá)到88.5%。

全球聚丙烯開工率提高

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2017全球聚丙烯產(chǎn)能分布

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    我國內(nèi)聚丙烯產(chǎn)能消費(fèi)穩(wěn)步上漲。2010-2017我國聚丙烯產(chǎn)能復(fù)合增長率為10.2%，需求增長為7.8%，產(chǎn)能增長高于需求，然而2017年我國聚丙烯產(chǎn)量和需求仍有約450萬噸缺口。2017我國丙烯酸消費(fèi)增速10.2%，需求增長迅速，而同期產(chǎn)能增速有所放緩為5.3%。預(yù)計(jì)2018年全國聚丙烯產(chǎn)能為2573萬噸/年，產(chǎn)量為1960萬噸，國內(nèi)聚丙烯進(jìn)口量在400萬噸，需求為2580萬噸。

我國聚丙烯供需狀況

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    我國內(nèi)聚丙烯自給率逐步上升。2010-2017我國聚丙烯復(fù)合開工率增長為0.4%，開工率基本保持在80%左右，2017我國聚丙烯開工率有所提升至82.1%。聚丙烯自給率穩(wěn)步上升，2010-2017我國聚丙烯自給率復(fù)合增速2.6%，2017年我國聚丙烯自給率達(dá)到81%。隨著下游消費(fèi)的提升和我國聚丙烯技術(shù)的改良，聚丙烯缺口尤其是高質(zhì)量聚丙烯缺口將逐步縮小。

我國聚丙烯開工及自給情況

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    五、PDH經(jīng)濟(jì)性分析

    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(jià)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(jìn)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(xiàng)。如果將副產(chǎn)品價(jià)值排除在外，丙烷約占總成本結(jié)構(gòu)的78%。

    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(jià)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(jià)格與LPG價(jià)格變化保持一致，因此，LPG價(jià)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%

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PDH裝置規(guī)模和收益正相關(guān)

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    45萬噸以上的PDH裝置有較強(qiáng)經(jīng)濟(jì)型和抗風(fēng)險(xiǎn)能力。丙烯–丙烷價(jià)格差是影響PDH裝置經(jīng)濟(jì)性的決定性因素，而PDH裝置經(jīng)濟(jì)性對生產(chǎn)規(guī)模和公用工程價(jià)格變化的敏感性較弱。從近年價(jià)格走勢來看，不同規(guī)模的PDH裝置在較寬價(jià)差范圍內(nèi)均能體現(xiàn)出較好的經(jīng)濟(jì)性，但是規(guī)模大于45萬噸/年的PDH裝置對抗經(jīng)濟(jì)性風(fēng)險(xiǎn)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(jì)效益達(dá)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(jià)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(jià)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(jià)格天花板，疊加天然氣對LPG的替代及比價(jià)效應(yīng)，LPG價(jià)格長期或?qū)⒌臀慌腔?，PDH技術(shù)成本優(yōu)勢明顯。

國內(nèi)主要丙烷脫氫生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能統(tǒng)計(jì)

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