一、丙烷脱氢工艺成熟 流程相对简易 丙烷脱氢制丙烯技术自问世至今，已有二十余年历史，经过各大技术研发公司不断完善，工业应用日趋成熟。全球成功开发的丙烷脱氢工艺技术包括：UOP 公司的 Oleflex 工艺、Lummus 公司的 Catofin 工艺、Snamprogetti 公司的流化床( FBD) 工艺、Uhde 的蒸汽活化重整( STAR) 工艺以及林德公司的 PDH 工艺。中国国内企业选用的技术，为UOP 公司的 Oleflex 工艺或者Lummus 公司的 Catofin 工艺。两种工艺技术在脱氢催化剂选择及脱氢环节存在些许差异，其他方面大致相同。 图表1：Oleflex丙烷脱氢制丙烯工艺流程示意 
图表2：Catofin丙烷脱氢制丙烯工艺流程示意 
二、丰厚利润驱动行业发展 中国丙烷脱氢产能快速扩充 图表3 中国丙烷脱氢2014-2021年度毛利均值（单位：元/吨） 
数据来源：隆众咨询 自2014年开始，中国的丙烷脱氢利润表现持续强劲，仅有2015年表现略差，其他时段年均利润均超过1000元/吨。而且这仅仅是核算值丙烯环节，若继续向下延伸至聚丙烯环节或者其他下游，对于企业而言，产业链的利润将有进一步增加。 无论何种工艺，丙烷脱氢，只用一种原料丙烷，主产一种产品丙烯，反应单程丙烯的收率约在85%，2013年，天津渤化600KT丙烷脱氢装置投产，中国丙烷脱氢产业迅猛发展的黄金时段，由此开启。紧随其后的2014年，卫星石化，绍兴三锦化工，宁波海越股份三套丙烷脱氢陆续投入生产，中国丙烷脱氢产能出现第一批次集中投放。 接下来的2015-2016年，产能扩充更为明显，在两年期间，陆续有东华能源张家港新材料有限公司（彼时称之为扬子江石化），万华化学，东华能源宁波新材料有限公司（原名福基石化），河北海伟石化四套丙烷脱氢装置投入运行之中。 2019-2020年，巨正源、卫星二期、华鸿新材料、美得石化等数套以丙烷脱氢为主装置的企业陆续投产；另有恒力石化以及浙石化一体化两套装置投产。至2021年7月底，金能科技90万吨装置投产在即，国内丙烷脱氢产能将在年内达到938万吨。 图表4 中国丙烷脱氢装置产能统计（单位：万吨）
数据来源：隆众咨询 三、原料高度依赖进口 叠加裂解需求提升 原料供应担忧频现 国内丙烷脱氢装置，除恒力石化与浙石化配套的装置使用国产丙烷，其他多数装置均采用进口资源，一方面进口资源。中国丙烷脱氢装置产能的快速扩充，对于进口液化石油气产生了强有力的助推。以目前产能938万吨，年均开工率80%核算，每年需消耗丙烷约900万吨，占比已经超过全国进口液化石油气总量的30%，在个别年份甚至能够达到接近40%的水平。 图表5 中国液化石油气进口数量及增速（单位：万吨） 数据来源：隆众咨询 巨量的进口原料需求与持续居高不下的原料进口依存度，本就令市场业者频繁提及对未来原料丙烷供应的担忧。自2020年开始，国内对于丙烷的裂解消费，逐步开始增量，使得对原料供应的担忧逐步加强。截至2021年，国内共计将有五套以轻烃为主要原料的裂解装置，总产能达460万吨，对液化石油气消费量预计为470万吨，其中部分企业自供，需外采量达390万吨。裂解类型企业对于外采原料，同样偏好于采购进口资源，市场对原料保供的担忧情绪，并非杞人忧天。 图表6 中国丙烷/丙丁烷裂解装置统计（单位：万吨）
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四、国际市场定价话语权仍显薄弱 轻烃利用行业规模提升与综合实力提升需并重 目前全球液化石油气定价基准，与中国相关的主要为CP、FEI与MB，均为外方制定发布，中国买家在2016年之前的国际市场定价方面，弱势明显。随着万华化学与东华能源陆续参与到CP制定或标准合同条款制定之中，在国际市场定价方面，中国参与度日渐提升，但对价格的制定影响力，仍有进一步提升空间。 国内亦有采购联盟类型的组织，由中国石油和化学工业联合会轻烃与芳烃专业委员会倡议并指导，联合中国PDH的相关企业，经协商，自愿发起成立的非营利性专业部门，2019年8月20日，中国丙烷脱氢（PDH）工作部在浙江嘉兴成立。 2019年11月在中国石油和化学工业联合会（CPCIF）行业协会的主持下，新乙烷和丙烷采购集团在辽宁省沈阳市召开了第一次会议。新乙烷和丙烷采购集团是由中国液化石油气采购商成立的，由10家液化石油气采购商组成了采购集团。 上述两个集团或者工作组，目的一致，旨在提高组织能力，帮助降低进口成本。中国作为需求持续高速增长的液化石油气进口方，不断提升国际市场参与度，不断加强国内联合，未来轻烃利用行业规模提升将同步促进综合实力提升，推动中国轻烃利用行业再上层楼！当前，绿色低碳发展已成为轻烃行业的大势所趋，在市场竞争日趋激烈的情况下，怎样实现轻烃资源的高值化、低碳化利用？近日，于常州举办的2022（第十届）国际轻烃综合利用大会上，与会专家及代表就在“双碳”目标下轻烃行业绿色低碳、提质增效发展的关键技术进行了分享。 技术支撑乙烯工业低碳发展的核心地位凸显 中国石油石油化工研究院战略与信息研究室主任王红秋介绍了“双碳”目标下，乙烯工业的发展方向。2021年中国乙烯产能超过4000万吨/年，占全球比例提高至20%，首次超过美国，成为世界最大乙烯生产国。2021年中国乙烯当量消费量为5884万吨。还需进口大量乙烯下游衍生物，其中进口聚乙烯1442万吨、乙二醇800万吨、苯乙烯128万吨。随着浙江石化、恒力石化、卫星石化等大型民营炼化项目以及中科炼化、宝来利安德等合资项目的投产，中国乙烯工业参与主体市场份额发生了明显变化。中石化（权益产能）乙烯产能市场占比同比下滑10个百分点，中石油持平；民营企业（包括炼化和煤化工）占比同比上升8个百分点，民营企业和外资企业的快速发展加剧了烯烃及下游产业的市场革命。国内乙烯工业规模化、基地化、园区化发展加快，产业集中度不断提高。绿色低碳发展是必然选择，既要发展又要减碳加速乙烯工业低碳转型步伐。 王红秋指出，乙烯工业绿色低碳发展主要有以下四个方向： 1. 过程用能清洁化电气化 2. 生产过程集约化高效化 3. 运营管理数字化智能化 4. 原料低碳化多元化 王红秋表示，挑战前所未有，必须迎难而上。乙烯工业只有加速高质量发展，才能赢得未来。“技术为王”时代已来临，对支撑乙烯行业升级的绿色低碳技术需求从未如此迫切。乙烯工业绿色低碳发展主要技术路径主要包括以下几类： 1.蒸汽裂解装置节能降耗 ●提高裂解炉热效率——裂解炉管强化传热技术； ●提高裂解炉热效率——裂解炉管抗结焦技术； ●高效分离技术——传统分离技术的优化； ●高效分离技术——新型分离技术； ●智能控制技术与过程模拟技术； ●蒸汽裂解炉电气化。 2.乙烯生产新技术 ●原油直接裂解制烯烃； ●生物质生产乙烯； ●废塑料生产乙烯； ●乙烷氧化脱氢制乙烯； ●CO2生产乙烯。 PO四种技术如何比选 据中国石油吉林化工工程有限公司副总工程师、教授级高工于春梅介绍，“十二五”时期我国环氧丙烷（PO）产能快速增长，“十三五”产能增速放缓，“十四五”又将迎来集中投产的高潮，2025年将面临产能过剩。 2021年国内PO产能397.5万吨/年，产量368万吨，消费量410.5万吨。山东占据国内PO产能的半壁江山。氯醇法产能170万吨/年，集中在山东地区。氯醇法被列入限制类，国产化PO/SM、HPPO、CHPPO等绿色工艺渐成主流。2020—2022年，环氧丙烷和丙烯价格关联度逐渐降低，环氧丙烷进入暴利时期。环氧丙烷下游主要包括聚醚多元醇 、丙二醇醚及其酯类、碳酸二甲酯、丙二醇、异丙醇胺、二氧化碳基可降解材料（PPC）、聚醚胺。于春梅对这些下游领域的竞争格局进行了深入分析，并对比了PO的四种工艺技术： 1.PO/SM 1吨PO联产2.22吨SM，需同时考虑两种产品的市场。目前国内SM供不应求，每年进口量300万吨，拟建产能超过1300万吨/年； 2.PO/TBA 1吨PO联产2.43吨TBA，需同时考虑两种产品的市场，TBA的出路为重中之重； 3.HPPO H2O2和PO为两套独立装置，灵活性好，可考虑H2O2外销市场。在双高项目产品目录之外，享有出口退税政策； 4.CHPPO 无副产品；无需辅加设备；装置投资低；公用工程消耗量大。 于春梅认为，绿色清洁生产工艺对氯醇法的替代加快，推动产业整合。PO和聚醚行业整合提速，上下游一体化是大势所趋！PO/SM、PO/TBA、HPPO、CHPPO几种原料路线技术国产化，应从资源的可得性、技术的先进性、成熟性、区域市场、产业链配套等方面全方位比选。下游配套差异化、功能化、区域化是项目成功的关键。 C4～C9分离和利用关注这些新技术 中国石化扬子石油化工有限公司主任工程师、教授级高工汪洋介绍了重整碳九分离及下游应用研究。汪洋认为，重整碳九中组分含量高、组分较为集中，在精细化工方面利用途径多，应尽可能将其分离成单组分，向下游衍生物方向生产发展，以增加附加值。其中偏三甲苯和均三甲苯等沸点相差较大，可通过普通精馏的方法分离；间、对甲乙苯和均三甲苯、邻甲乙苯之间沸点差较大，可通过精密精馏分离；均三甲苯和邻甲乙苯沸点差较小，可通过萃取精馏分离。 大连理工大学教授、大连理工大学成都研究院院长梁长海介绍了石油树脂聚合—加氢技术的研究进展。石油树脂根据原料不同可分为脂肪族树脂(C5)、脂环族树脂(DCPD)、芳香族树脂(C9)、脂肪族/芳香族共聚树脂(C5/C9)。石油树脂相对分子质量较大，加氢过程中在催化剂表面伸展，形成高空间位阻，致使不饱和键的加氢反应活化能相对较高，故加氢反应条件比较苛刻，需要在高温、高压和高活性催化剂条件下进行。梁长海团队成功开发石油树脂聚合-固定床加氢工艺，可以得到分子量可调、稳定性高、无色的氢化石油树脂。针对高硫含量C9石油树脂，团队开发了低温加氢脱硫催化剂和相应工艺，解决了高硫石油树脂加氢后性能劣化的问题。同时还开发了DCPD树脂，C5石油树脂，合成润滑油，SBS/SIS,丁腈橡胶等固定床加氢技术。 北京化工研究院燕山分院精细化工室副主任杜周介绍了裂解C4～C9加氢催化剂。围绕裂解C6～C8馏分两段加氢催化剂、C9～C10馏分两段加氢催化剂、C4/5馏分全加氢和选择加氢催化剂三个主要领域进行了介绍，重点突出了种催化剂各自的特点和使用范围以及不同领域工业应用中需要注意的问题。 多套技术助力轻烃下游高质量发展 华南农业大学材料与能源学院特聘教授、博导刘柏平表示，我国聚烯烃产品市场供需呈结构性矛盾：通用料过剩，高性能牌号需大量进口，呈现出“低端内卷，高端躺平”的现状。当前，我国聚烯烃发展已进入新阶段，典型特征有： 1.我国聚烯烃市场和产能成为世界第一，但是大而不强； 2.传统聚烯烃催化剂及通用聚烯烃产品基本实现国产化，且面临产能过剩，但是，原创的新型高性能催化剂及高性能聚烯烃新材料技术极其缺乏，仍需要大量进口； 3.我国民营企业开始大规模进军聚烯烃行业，打破了由国企一统天下的局面； 4.国际一流石化企业开始在我国大规模投资聚烯烃产业，将建立完全独资的大型聚烯烃生产基地； 5.过去十多年来我国以房地产为主对国民经济的拉动作用将显著减弱，传统通用聚烯烃产品的市场需求将下降，加上中东低本产品的倾销，我国“十四五”通用聚烯烃产品市场竞争将更加剧烈。 目前，高等级PE100聚乙烯管材和膜料均为双釜串联或三釜串联聚乙烯工艺生产，考虑多釜串联工艺的较高投资和运行成本，开发双、三中心催化剂技术采用单聚合釜生产高性能双峰和三峰聚乙烯产品一直是聚烯烃学术界和工业界的研究热点。刘柏平介绍了团队近年来成功开发的系列Cr/V、Cr/Ti、Ti/V等双中心聚乙烯催化剂和Cr/V/Cr、Cr/V/Zr等三中心聚乙烯催化剂应用于单釜合成双峰、三峰聚乙烯产品。 金发科技股份有限公司高级工程师姜向新介绍了新时代下改性聚烯烃材料在各行业中的应用现状及所遇到的困难，针对聚烯烃材料自身的特点，从材料内部驱动创新和市场需求引导创新两方面介绍了新时代背景下改性聚烯烃材料的发展趋势。 常州瑞华化工工程技术股份有限公司副总经理吴非克介绍了丁烷法顺酐技术进展。随着可降解塑料行业的快速发展，快速拉动了BDO的需求，进而带动了顺酐原料的市场需求。顺酐也从年消费量小于100万吨的小产品一跃成为>600万吨需求的大宗产品。基于此，新上的BDO项目多配套顺酐装置，规模也从现有的5万～10万吨/年扩大至最大40万吨/年，这对空气压缩机，超大型列管式反应器、塔器、焚烧炉、离心机等装备的大型化提出了新的挑战。常州瑞华化工工程技术股份有限公司拥有10多年石化氧化技术研发和工艺包设计经验，在正丁烷氧化制顺酐技术方面有深入研究，其中正丁烷氧化制顺酐技术在国内多家企业应用，取得了行业瞩目的优异效果。 常州新日催化剂股份有限公司总经理刘先国介绍了可降解材料领域催化氧化催化剂国产化开发及应用。随着国家重点推动的可降解塑料材料的迅猛发展，与之相关的催化氧化催化剂的数量及质量的市场需求得到了从未有过的放大。常州新日催化剂股份有限公司，依托稳定可靠的技术开发平台，对于可降解相关的甲醇氧化制甲醛(C1)、正丁烷催化氧化制顺酐(C4)、苯氧化制顺酐(C6)以及相关工艺的尾气VOCs催化焚烧催化剂，都开发出了相应替代进口的催化剂，并且在工业装置上成功应用，经济性及本土化服务优势明显。 此外，生态环境部环境规划院生态环境管理与政策研究所副所长、环境审计中心主任董战峰分享了“双碳”目标下石化行业的绿色低碳发展战略。中国石油石油化工研究院首席专家车春霞介绍了乙烯裂解馏分系列加氢催化剂的开发及工业应用。天津科技大学教授姜涛介绍了茂金属催化乙烯/1-辛烯高温溶液共聚合的研究。全球化工产业正在步入原料轻质化的长周期发展进程中，原料轻质化有两层含义，一是炼油原料的轻质化，美国页岩油革命导致全球轻质原油供应大幅增长，很大程度上加剧了轻质原油的供应规模；二是裂解原料轻质化，轻质原油供应增长前提下的轻质中间产品增长，以轻烃类、轻质石脑油及其他轻质油品供应增长是总体、长期的趋势，从而造成了裂解原料的轻质化大趋势。 在这样的大趋势下，裂解装置进料结构在过去几年出现了巨大转变。平头哥发现，2022年中国裂解装置进料结构中，轻质原料进料占比出现了大幅增长。 裂解装置是中国化工生产的关键环节，是化工产业链延伸的重要过程。裂解装置是以石脑油为主要原料，通过蒸汽裂解及催化裂解的方式，生产烯烃及芳烃的过程。其中裂解装置主体原料为石脑油，其他轻烃类组分，如乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等，都可以作为裂解装置进料的补充。 对于裂解装置来说，进料结构的转变需要考虑以下几个因素： 一，下游产品对于基础原料的需求规模，如要保证下游聚乙烯装置的基本生产，需要裂解装置产品中有足够的聚合级乙烯单体。 二，裂解原料的低价值特性，将会成为影响裂解装置经济性的关键，如原油价格大幅上涨导致石脑油价格上涨，已经严重影响到裂解装置生产的经济性，此时需要尽可能考虑裂解装置原料的低成本替换。 三，裂解装置本身进料结构的限制，如裂解装置以石脑油为主要原料，而其他轻烃类的组分进料占比将会有明确的上线，如果非石脑油进料占比增加，而相应产出以石脑油为计量单位的终端产品呈现非进料比例的降低，也就是加工1吨其他轻烃类产品产出小于加工1吨石脑油产出的产品，从而导致裂解装置的开工负荷降低，和产出年度产品总价值的降低。 裂解装置始终在寻找经济利润最大化的最优进料结构，和预期市场条件下的最优产品结构的平衡，这也是目前中国裂解装置原料结构的长期的平衡矛盾。 纵观2022年，原油价格高位下跌导致大宗化学品价格也跟随下行，但化学品市场跌幅要快于原油，导致裂解装置整体经济性欠佳。在这样的前提下，裂解装置纷纷选择采用轻烃为石脑油的替代产品，以降低裂解装置的生产成本，这是加大裂解装置轻烃进料的主要原因之一。 此外，由于中国有几套轻烃裂解装置投产，如卫星石化、新浦化学、兰州石化、独山子石化、齐鲁石化、万华化学等，加大了对轻烃类产品的消费规模。 据平头哥调查，目前中国裂解装置中用的轻烃类产品，有乙烷、丙烷、正丁烷、混合戊烷、富乙烷气等。其中石脑油裂解装置的替代轻烃类产品，有乙烷、丙烷、正丁烷、混合戊烷、富乙烷气等。还有单独的乙烷和丙烷裂解的装置，如卫星化学的350万吨乙烷制乙烯装置，是采用乙烷和丙烷进料。第三类是纯丙烷裂解装置，目前仅有万华化学。 据统计，中国2022年裂解装置用的轻烃类产品，总计规模在1800万吨。这是什么概念？2022年中国乙烯装置产量约在4050万吨左右，按照石脑油为原料的产出比例，需要消耗石脑油约1.23亿吨左右，而轻烃类产品消耗了1741万吨，占到了裂解装置原料的15%，要明显大于2021年的10%左右。 图1 2022年中国裂解原料的进料结构占比  根据不同轻烃类产品在裂解装置中的原料占比来看，其中乙烷是占比最大的轻烃类产品，约占到总轻烃类产品的29%左右。中国有多套乙烷裂解装置，下游产品以乙烯和丙烯为主，乙烷主要来源为美国进口，其次是中国本地天然气中分离。 进口丙烷占比排第二，如万华化学裂解装置每年消耗超过90万吨进口丙烷，拉动了进口丙烷在裂解装置中的应用。需要特别说明的是，由于国产丙烷规模化水平较低，导致国产丙烷在裂解装置中的应用比例仅有7%左右，其中也多以炼化一体化企业自产自用为主。 图2 2022年中国裂解装置用轻烃类占比  裂解装置进料的轻质化趋势已发展多年，一方面是基于美国页岩油革命带来的整体石化产业结构性转变，这是全球化且长期的趋势。另一方面是烯烃下游工业的技术升级，带来的更多化工及新材料的出现，带动了烯烃工业的高速发展，从而反向驱动裂解原料的进料结构转变。 石脑油裂解装置需要依托炼油为基础的原料供给，在中国炼油规模整体发展受限的前提下，未来石脑油裂解规模也将受到很大的发展限制。另外，原油直裂技术国产化已得到突破，原油直裂趋势下，裂解装置的进料结构将会增加依托原油为原料的进料，但短期内无法大规模发展，发展空间预期不算大。 平头哥认为，未来轻烃裂解装置将会出现大规模爆发，一方面是轻烃供给来源的多样性和稳定性，另一方面是政策发展的鼓励，第三是低碳烃化工生产对于碳排放的优越性。在这样的趋势下，轻烃类产品作为裂解装置原料的占比预期将会继续增强，粗略预计，至2025年轻烃类产品作为裂解进料的占比将会增长至30%左右，从而推动轻烃类产品在裂解工业驱动下的需求爆发。
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发表于 2023-6-14 01:46:55
