乙烯行业深度报告:发展趋势分析级前景展望


聚丙烯酰胺生产车间


印染业污水聚丙烯酰胺实验效果

  乙烯行业演变与展望

  炼化一体化和原料多元化是发展方向

  乙烯供需再平衡,当前油价背景下盈利良好。对比上一个周期,2010年是乙烯产能投放的高峰,之后市场逐步消化产能。石油化工行业在2012-2016年之间新增固定资产资本开支增速的下降,而下游需求稳定增长,新增有效产能无法满足需求,当前乙烯盈利良好。2009-2011年间,全球乙烯投产超过2000万吨,以当前的市场容量来看,对新增产能的消化能力远超上一个产能投放周期。我们预计2018年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仍具有比较优势,对应乙烯的盈利良好。

  乙烯产能驱动与未来演变,盈利周期性有望弱化。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。中东地区产能主要投产在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。2011年起,北美页岩气革命,带来了大量的乙烷副产;同时新建大量的乙烯装置。由于乙烯物流限制,商品量少,北美装置多以衍生品的形式冲击市场;但预计整体盈利的周期性有望弱化,主要基于未来供需的体量增大、投产的节奏、原料多元化等因素。

  炼化一体化以及原料多元化是未来发展趋势。从全球范围内,炼油、乙烯的石化装置一般是分步投资。随着产能升级、装置的大型化及规模化,未来炼化一体化成为新的趋势。乙烯原料选择的多元化成为新的方向。参考印度Reliance位于Jamangar的石化基地,乙烯在传统以石脑油为原料的基础上,外购乙烷裂解降低成本,同时新建以炼厂尾气(ROGC)为原料的大型裂解装置,未来原料选择多元化,综合竞争力大大提升。

  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。

  投资及推荐。乙烯产能建设具有较强的周期性,但结合市场容量以及未来需求增长,我们认为未来乙烯盈利的持续性强,从综合成本、一体化能力、产品及原料结构等角度看好中国石化、上海石化、卫星石化、荣盛石化、桐昆股份、恒力股份、恒逸石化等。

  正文

  1.乙烯 石油化工最重要的基础原材料

  乙烯是石油化工行业中最重要的产品之一,常态下一种无色的可燃气体、和氮气一样的密度、有轻微的甜味。由于乙烯的双键反应活性强,下游的主要应用是聚乙烯、环氧乙烷、乙二醇、苯乙烯等,可以应用于塑料、制药、纺织品、涂料等国民经济各个行业。1939年英国ICI公司开始工业化生产聚乙烯,随后乙烯的下游应用也不断拓展。

  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400-600万吨。

  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,基本上可以代表我国的乙烯商品量;且其中分为合约货和现货,以现货计价的产品量估计约30%,中国乙烯的需求量虽然很大,但是真正现货价格商谈的量也仅仅约50-70万吨。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。

  物流是瓶颈。乙烯的物流瓶颈很大,需要-105°C的仓储及物流,因此国内有乙烯终端接收的设施并不多。同样,乙烯船也不多,控制了乙烯的物流就控制了乙烯的贸易;这些乙烯的贸易商主要是日韩的商社如:丸红、住友、三菱、三井、韩华、三星等这些公司。目前美国Enterprise计划与Navigator公司合作,在美国新建乙烯出口设施。

  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、福建联和石化等都为炼油、乙烯一体化的企业,但在国际上很多是分开运行。同时,随着美国页岩气乙烷、丙烷等副产的增多,未来乙烯原料的多元化也是发展方向。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。

  1.1 蒸汽裂解仍是最主要的乙烯生产工艺

  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。

  以石脑油为原料的乙烯生产为例,100万吨乙烯通常需要330万吨石脑油,同时副产50万吨丙烯、18万吨丁二烯、25万吨纯苯等产品。以乙烷、丙烯、丁烷为原料的裂解装置中,副产的丙烯、丁二烯、纯苯的量较少。

  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。

  1.2 乙烯规模趋于大型化 技术与设备提升

  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(或1550°F);在裂解炉中会有成千上万种的化学反应,但它们通常是由碳碳键经过热分解而成,其余是碳氢键分离。影响裂解乙烯的副产品产量的因素主要有:

  1、 原料:含碳量多,偏重组分则对应的副产品多。

  2、 裂解深度:一种衡量原料分子被分解的程度;在裂解炉中温度达到了多少。

  3、 裂解参数:压力、裂解时间、技术、原料中所加蒸汽量等。

  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。

  1.3 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。

  2. 全球乙烯产能周期

  2.1 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。

  我们认为未来乙烯的周期性有望弱化,主要由于:

  1、 乙烯市场容量大,需求与经济增速相关性高,以1.5亿吨的总市场容量,每1%的需求增速即对应150万吨产能投放。

  2、 乙烯的乙烯本身是重资产投入,一般情况下,每100万吨乙烯对应的资本开支在30-50亿美金(取决于下游产品等),项目的投产进度不容易控制,集中产能释放的概率较低。

  3、 乙烯原料的多元化,下游产品的结构也多元化。本身装置的优化能力增强,对应单一产品的市场冲击影响减少。

  4、大型石化企业对于装置的运行稳定性要求高,在装置投产前往往伴随着预销售,且产品销售的合约货占比较高,实际投产后的产品对应市场的冲击较少。

  2.2 回顾 参考上一轮产能投放周期

  2009-2011年间是全球乙烯投产的高峰期,主要是来自于中国和中东的产能,三年总计新增乙烯产能超2200万吨;随后在2012-2015年间新增产能明显放缓。

  1、 中东的主要乙烯产能投产完成是在2010年,之后的新增乙烯产能明显放缓。中东历史上的乙烯扩张主要是基于低成本的乙烷原料,价格一度在0.75-1.25美金/百万英热。

  2、 2011-2015年间,日本乙烯装置由于竞争力的原因,出现部分关停及退出。

  全球目前乙烯需求约1.5亿吨/年,每年新增需求约在400-700万吨,未来仍需要数套装置来满足新增需求。我们认为2017-2020年间的新增产能投放力度远不及上一个周期,而需求的绝对增量仍有望扩大。

  2006年-2015年的十年期间,中东地区投产了大约1500万吨乙烯产能。同样在2005-2013期间,中国的石油路线乙烯投放了大约1000万吨产能。

  2.3 展望 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。

  3. 当前油价背景下 乙烯盈利良好

  3.1 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300-330万吨的石脑油,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。

  我们以主要产品的价差=(乙烯+0.5*丙烯+0.15*丁二烯+0.25*纯苯)/3-石脑油为例:

  1、石脑油历史与原油的价格关联系数高,基本代表原油的趋势。2000-2007年间,中国需求拉动,油价配合上涨,石化产品缺口较大。

  2、2008-2014年间,2008年全球金融危机,2009年中国投资带动产品价格反弹。2010年以后,因中东、中国有持续产能释放,加上油价处于高位,乙烯盈利受损。

  3、2015年至今,新增供应放缓,下游需求持续增加,同时油价处于低位,带动行业景气回升。

  3.2 国内乙烯自主率提升 聚乙烯引领新增需求

  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。

  根据LYB和IHS数据,2016年全球聚乙烯需求约9200万吨/年,2011-2014年间全球聚乙烯需求增速为3.4%,聚丙烯增速为4.3%;2014-2015年间聚乙烯增速4.4%,聚丙烯5.0%。1990-2014间聚乙烯增长4.4%,聚丙烯增长6.6%。

  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。

  3.3 乙烯成本曲线 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。

  3.4 下一个风口 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。我们以全球类似的装置对比:

  案例一:沙特拉比格石化装置PetroRabigh

  拉比格石化是全球较大规模的炼化一体化装置,总投资100亿美金,即便如此规模和投入,拉比格石化也是在原有沙特阿美的炼油装置基础上进行改扩建,同时新建乙烯裂解装置。沙特阿美与日本住友化学各持有拉比格石化的37.5%股权,其余25%由公众持有,并于2008年IPO上市。原有的炼油装置位于全球最大的一体化的石化联合体的中心,原有的炼油被改造成蒸馏、汽油加氢、烷基化和异构化单元。

  拉比格炼油和石油化工装置在2006年一季度末开始动工,装置在2009年11月8日竣工,装置产有1840万吨的石油基产品,以及240万吨的乙烯、丙烯衍生品。

  案例二:Sadara项目

  Sadara项目是已知的一次性投资最大的石油化工装置,投资200亿美金,项目并没有配套炼油,而是以乙烷和石脑油混合裂解,以乙烯、丙烯为主要中间产品,装置的特点是下游衍生的精细化产品较多。整个装置共有26套化工生产单元,将会生产出150万吨乙烯/年和大约40万吨丙烯。同时项目下游配套了TDI、MDI、环氧丙烷、环氧乙烷等产品,在醇醚以及聚氨酯等领域具有不可比拟的一体化优势。

  案例三:印度Jamnagar石化基地 ROGC生产乙烯装置

  Reliance工业是印度最大的私人企业,公司的业务范围包括炼油、石化、油气、零售等。公司目前原油加工产能124万桶/天(6200万吨/年);综合石化产品位居全球前十,包括聚合物、聚酯、涤纶以及中间体、弹性体等;油气项目包括印度的陆地和海上油气开发,以及美国页岩气等权益。公司的主要炼油和生产基地位于Gujarat邦的Jamnagar县。

  该乙烯装置采用公司位于Jamnagar基地的两套炼油厂副产的尾气为原料,公司同时进口乙烷为原料生产乙烯,最终乙烯产能达400万吨/年。相对于同等规模的投资,Reliance的ROGC装置成本下降40%。该项目的超前的设计理念,加上原油基地的产品优化,使得Reliance工业位于Jamnagar的基地成为全球最具竞争力的石化基地之一。

  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:

  1、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。

  2、新建石化装置的加氢能力强,副产品利用完善。

  3、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。

  4. 外购乙烷裂解生产乙烯提上日程

  4.1 乙烷裂解技术成熟 相对投资少 能耗低

  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。

  一、乙烷裂解优点:

  乙烯收率高:以德希尼布的乙烯裂解炉设计,全球最大规模单台炉对应裂解乙烷能达到23.5万吨/年,以石脑油等液体原料的单台能力为18.5万吨/年。

  投资成本低:对应单吨的乙烯投资成本低,且副产品少,需要总的投资成本下降。

  流程简单:因为没有碳四、碳五分离等,流程简单,过程容易控制。

  二、乙烷裂解风险:

  原料的稳定性:乙烷的商品量少,原料主要从美国供应,单一性。如供应方发生不可抗力,则其他途径获取的乙烷商品途径较少;反之,如果下游用户检修或装置故障等,则难以履行合约。

  价格公式:价格公式一般会在美国的市场价格,加上分离费用、管输费用、码头操作费、运费等;当前价格虽然低,但是未来可变成本难预测。

  乙烷裂解在美国以及中东地区是生产乙烯的最主要的工艺,其余地区如欧洲、东北亚、东南亚等多以石脑油为原料。由于乙烷的运输以及物流瓶颈,大多数的乙烯项目均在原料所在地进行生产。目前外购乙烷(通过海运)生产乙烯的主要是欧洲的英力士、以及印度的Reliance工业等。

  2013年Evergas公司宣布与英力士公司(Ineos)签订为期15年的租约,从2015年开始从美国“Mariner East”项目运输乙烷原料至欧洲。

  2016年3月9日,美国的第一船乙烷出口从费城的Marcus Hook终端出发,终点是3500海里外的欧洲。这是英力士的乙烷专用船(JS INEOS Intrepid,2.7万立方米),运往英力士位于挪威的蒸汽裂解装置。

  印度Reliance宣布乙烷购买,用于其印度古吉拉特邦的裂解装置。2016年12月12日,全球第一艘超大型乙烷船(Very Large Ethane Carrier :VLEC,可装载8.7万立方米的液体乙烷)Ethane Crystal号抵达美国休斯敦的码头。

  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。

  4.2 外购乙烷裂解乙烯 原料商品量亟需扩大

  相对于英力士和Reliance工业已经成熟的从美国购买乙烷,其余有意向从美国直接购买乙烷的乙烯生产商有:Sabic欧洲、印度GAIL等。同时英力士通过上游绑定货源,在欧洲建立乙烷接受设施,未来乙烷除了自用之外,也可以通过贸易的形式进行跨区域套利,如中国泰兴的新浦化学与英力士达产协议,英力士方面将长期为新浦化学新建的65万吨/年的乙烷裂解乙烯装置供应乙烷原料,其来源于页岩气的伴生气,开始供应日期在2019年内。

  相比之下,国内的乙烷设施、贸易和市场容量提升还有很大的空间。

  4.2.1 打通仓储物流环节 未来逐渐完善

  相对于LPG(主要成分是丙烷、丁烷)、LNG(甲烷)成熟的商品及贸易而言,乙烷的商品量少;而国际间贸易的瓶颈主要在仓储及物流。

  LNG通常在-160°C进行液化运输,对于上游输出端,以及下游的接受端而言均需要建设相应的设施。而LNG的下游用户主要是城市燃气、工业(陶瓷、建材等燃料)、LNG重卡等。

  LPG作为液化气用途的市场一直都存在,国际间也是通过冷冻船进行运输,近洋的小型船只运输或短驳可以通过压力船。近年来随着丙烷脱氢制丙烯、异丁烷脱氢制异丁烯、丁烷氧化制顺酐等工艺的兴起,LPG作为化工品的应用越来越广泛。

  相对与LPG和LNG,乙烷需要在约-90°C进行液态存储,中国没有相应的接受以及仓储设施,也很少有商品量。由于乙烷除了生产乙烯外,其他的工业用途相对较少,因此国际间的物流仓储设施也不完善。

  英力士从丹麦气体运输商Evergas租赁了6艘2.75万m3的LNG船,这将有利于英力士公司长期以优势价格从美国采购乙烷。据悉,Evergas公司将原与总部设在上海的“太平洋海洋工程公司”合同订造的3艘该型新船,相应增至6艘。

  三星重工为信实工业订造的6艘87000立方米VLEC船,分别命名为“Ethane Crystal”号、“Ethane Emerald”号、“Ethane Opal”号、“Ethane Pearl”号、“Ethane Sapphire”号和“Ethane Topaz”号。

  4.2.2 国际间贸易合约

  乙烷的商品量少,因此国际间合约的价格公式可以参考LNG和LPG:

  一、LNG世界范围内主要的定价中心:

  1、在北美形成了以亨利枢纽(Henry Hub)为核心的定价系统;

  2、在英国定价系统中也形成了一个虚拟平衡点(NBP);

  3、东北亚:与日本进口原油加权平均价格(JCC)挂钩的定价;近年来Platts也提出了JKM的市场价格;

  4、俄罗斯与中亚地区:双边垄断的定价模式。

  二、LPG:全球贸易的计价方式主要有固定价、CP+升贴水、AFEI+升贴水、MOPJ+升贴水、MB市场价和Henry Hub成本加成价等。

  CP定价是参照前一个月沙特阿美石油公司(Aramco)月初、月中、月底3次招标的中标价,并参考现货价格趋势而制定,于每月底正式对外公布下一个月的CP。

  阿格斯远东指数(AFEI)指阿格斯每日评估的远东地区LPG价格,通常交易时采用AFEI全月均价加贴水的方式。

  石脑油日本到岸价(MOPJ:means of plats C&F Japan),与石脑油价格挂钩。

  MB(Mont Belvieu)市场价,与天然气价格关联度高,与原油相对较弱。

  Henry Hub纽约商品交易所交易的标准天然气期货合约成本加成价。

  三、合约货的价格公式设计

  从目前美国乙烷公司与国内客户签署的乙烷长约来看,长约合同将根据“美国当地乙烷市场交易价+液化费用+船费”的模式来交易。

  合约货往往伴随着“照付不议”(take or pay)的条款,产品价格下跌时对于合约货价格一般会低于现货价格,货源紧张时有伴随着升水或附加操作费。

  合约常用的价格公式设计一般分为:

  1、 与现货价格关联的计价公式,一般是一年期的合约或5年以下的合约。

  2、 成本加成,价格波动小,有利于保护上游供应商的稳定盈利。

  3、 与下游产品价格挂钩或利润分成式,价格波动小,有利于下游企业的盈利稳定。如Methanex在路易斯安那州的100万吨甲醇工厂,其天然气与Chesapeake签署了10年供应协议,天然气的供应价格与甲醇价格挂钩。

  4、 混合型,以上三种价格公式的设定各选取一定的比例,如50%成本加成+50%现货价格的形式。

  4.3 美国主导未来乙烷供应

  4.3.1 美国乙烷供应量假设

  由于中东的乙烷以配额制为主,新建的乙烯装置也面临着乙烷的供应不足,选用石脑油或加氢尾油为原料进行裂解。传统的炼油厂也会副产少量乙烷,通常会进入公用工程或回收进入附近的乙烯厂进行混合裂解。由于美国页岩气开发,其中甲烷作为燃料用途之外,还副产了大量的乙烷、丙烷、丁烷等,未来大量的乙烷供应将主要来自于美国。

  目前美国的主要NGL生产商为DCP、Enterprise、BP PLC、Aux Sable、Targa、Devon Gas Sevice、Williams等公司。

  根据2018年2月美国EIA预测,2017年美国乙烷的消耗量为120万桶/天,2018年为140万桶/天,2019年为160万桶/天。

  EIA同时预测美国乙烷出口量,2017年为18万桶/天,2018年为29万桶/天,2019年为31万桶/天。预计到2018年初,随着穿越美国的“Utopia”管道的运输,到加拿大的乙烷出口将会增加。

  根据EIA2018年2月数据,美国2018年NGL产量为420万桶/天,假设其中乙烷含量42%,则对应乙烷的产量为176万桶/天(3658万吨/年),考虑自己的乙烯装置使用,2018年可供出口量超700万吨。但由于美国的部分乙烷回注地下,我们预计实际的出口量少于这个数量。

  4.3.2 价格及套利假设

  从历史的价格走势来看,美国的乙烷的价格波动行对于天然气、丙烷、丁烷等较小。

  依据目前价格,美国Mont Belvieu乙烷价格约4美元/MMbtu,对应市场价格约250美金/吨,我们认为考虑到码头操作费、分离费用、运输费用等,到国内的价格相对于石脑油价格仍有优势。

  参考丙烷价格:美国价格=Mont Belvieu现货价格+码头操作费+运费

  1、 Mont Belvieu价格随行就市。

  2、码头操作费:一般是固定费用,但是在油价高、丙烷景气的时候最高曾到20美分/加仑,目前市场较低的价格为5美分/加仑。

  3、运费,丙烷船的租金在历史高点达110万美金/月,低点时50-60万美金/月;我们认为乙烷船的租金高于丙烷,但是对应的船型较大,未来单吨运输成本有望下降。

  5. 煤化工 技术进步与成本对比

  5.1 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。

  5.2 国内煤化工已经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。

  5.3 煤化工与石油化工成本对比

  与油价相比,煤炭的价格相对稳定,因此煤化工对于价格的敏感性不强。国内CTO经过多年的发展,从气化能力,到变压吸附,对于煤种的适应能力的调整均有长足的进步。我们认为煤化工由于环保、水、投资额等原因,短期还不能成为市场的主流,但是作为工艺路线的补充,未来有望对石化尤其是聚烯烃产品的价格进行调节。

  6.结论与投资建议

  6.1乙烯前景与展望

  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。

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