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1、丙烯PDH生产工艺分析盈利空间分析 一、丙烯生产工艺简介 丙烯化学式为C3H6, 常温下无色, 微带甜味. 虽然结构简单, 但是一种重要的化工原料, 且用途广泛. 丙烯是三大合成材料（塑料、合成橡胶和合成纤维）的基本原料, 主要用于生产聚丙烯（71%）、环氧丙烷（7%）、丙烯腈（6%）、丙烯酸（4%）等, 下游产品主要是包装、汽车、家电. 丙烯的主要工业生产方式有四种：传统的石脑油裂解（蒸汽裂解）制丙烯；催化裂化制丙烯（FCC）；煤（经甲醇）制烯烃（CTO）；丙烷脱氢制丙烯（PDH）. 中国丙烯产业链 石脑油裂解即蒸汽裂解, 以石脑油为原料, 在高温(750以上)和水蒸气发生分子链断裂和脱氢反
2、应, 获得低分子烯烃, 是传统的丙烯生产技术. 裂解的反应设备一般为管式加热炉:原料和水蒸气经预热后加入热炉炉管, 高温下发生裂解, 通过急冷装置和深冷分离装置, 获得产品. 但该工艺主产乙烯, 丙烯是副产品（经典石脑油裂解乙烯/丙烯比为1:0.5）, 本身就存在丙烯不足的结构性不均衡. 尽管降低裂解深度可增产丙烯, 但是丙烯/乙烯比不宜超过0.65, 否则会因总低碳烯烃收率下降而影响经济性, 近年来受到廉价乙烷的冲击, 石脑油裂解发展受到约束, 相应技术丙烯产出量有所下滑. 图42：石脑油裂解制备丙烯流程 催化裂化技术：重质油蒸汽雾化后送入反应器, 与热的再生催化剂接触发生催化裂解反应, 反
3、应产物经分馏/吸收系统, 实现分离、回收, 是炼厂丙烯的主要生产方式. 在催化裂化的过程中, 通过调整工艺条件、原料等增产丙烯. FCC技术可较大幅度地提高丙烯产量, 但大多数增产丙烯技术都以牺牲汽油和中间馏分油产量为代价, 发展也受到制约. 煤/甲醇制烯烃技术：煤制烯烃指以煤为原料合成甲醇, 再通过甲醇生产低碳烯烃的化工技术. 煤制烯烃包括煤气化、合成气净化、甲醇合成及甲醇制烯烃四项核心技术, 简单来说可分为煤制甲醇、甲醇制烯烃两个过程. 煤/甲醇制烯烃是近年来逐步兴起的丙烯制备新工艺, 但其仍存在投资较高, 较依赖水煤资源的问题. 煤/甲醇制备丙烯流程 丙烷脱氢技术：国内首套60万吨/年的
4、PDH装置于2013年投产, 并在2014-2016年取得爆发式增长, 目前国内PDH总产能达511.5万吨. 蒸汽裂解和催化裂化长久以来一直是丙烯最主要的生产来源, 近年来全球丙烯需求增长迅速, 但传统工艺生产的丙烯难以跟上需求快速增长的步伐, 而随着中国成品油消费结构由柴油消费为主转向为以汽油消费为主, 石脑油加工走汽油路线将逐步成为大势所趋, 蒸汽裂解原料供应将受到影响, 而丙烷脱氢等新工艺的比重不断增加, 从2001年的不足3%上升到2017年的15.5%. 目前,国外已开发成功的丙烷脱氢制丙烯技术主要有UOP公司的Oleflex工艺、鲁姆斯公司的Catofin工艺、Snamproge
5、tti公司的流化床(FBD)工艺和伍德公司改进的STAR工艺, 国内厂家应用的主要是Oleflex工艺和Catofin工艺. 丙烷脱氢制备丙烯流程 二、全球丙烯供需情况分析：基本平衡, 产能增长来自亚洲 世界丙烯供需基本平衡, 2018年世界丙烯产能约1.4亿吨. 2010-2017年, 全球丙烯产能需求复合增速均为4%左右, 全球丙烯处于弱平衡状态. 预计18年全球产能将达到1.4亿吨, 产能增速约为4.5%. 2018年全球丙烯需求将达到1.10亿吨, 17、18年全球丙烯需求增速分别为3.9%、4.5%；装置开工率继续小幅回落, 2018年丙烯装置开工率约为78.3%. 丙烯新增产能主要
6、来自亚太. 从地域上来看, 亚太、北美、西欧一直以来是丙烯的主要生产和消费地, 但近来亚太地区产能增速明显快于北美及西欧. 2017年, 亚太地区已集中了全球52%的丙烯产能, 而2010年这一数字仅为32.1%. 2016-2017年全球丙烯产能增速约为4%, 产能的增长主要来自亚洲：2017年全球丙烯产能增加了554万吨/年, 其中亚太增加432万吨/年, 中东增加了72万吨/年, 北美增加了54万吨/年, 其它地区丙烯产能的小幅下降. 世界丙烯产能变化情况2017世界丙烯产能分布 三、中国丙烯供需情况分析：供需稳定, 新项目以PDH为主 国内丙烯供求相对平衡, 2018预计丙烯产能达到3
7、870万吨. 国内丙烯产能从2009年的约1600万吨增至2017年的约3500万吨, 年复合增速12.5%；产量从2009年的约1265万吨增至2017年的约2850万吨, 年复合增速11.5%, 开工率由2013年的70%逐步回升至2017年的79%；表观需求量从2009年的约1400万吨增至2017年的约3140万吨, 年复合增速11.1%. 丙烷供需较为平衡, 然而丙烯市场仍存在一定的缺口：2017年中国丙烯净进口量约310万吨, 丙烯对外依存度为10.23%, 下游衍生品丙烯当量缺口约920万吨. 2017年扩产速度趋缓, 新增产能仅171万吨, 增速仅有4.7%, 而产量增幅明显,
8、 整体开工率回升至83%. 2017-2018年中国丙烯产能增长586万吨/年, 2018年底将达到3870万吨/年, 需求保持相对平稳, 2018年中国丙烯表观需求为3527万吨国内丙烯产能产量及开工情况国内丙烯供需情况 2017-2018年中国烯烃扩能仍主要依赖煤化工和PDH路线. 石化原料多元化是国家石化政策重点推进方向. 截止2017年底, 中国石油基路线丙烯占丙烯总产能的59.1%；煤化工路线丙烯产能占比由2013年10.8%提升到了25.6%;丙烷脱氢路线丙烯产能由2013年3.3%提升到了2017年的15.3%. 2017年中国新增丙烯产能328万吨, 2018年预计新增产能28
9、6万吨. 2017中国烯烃新建项目2018中国烯烃新建项目 四、聚丙烯是丙烯主要下游产品2010年丙烯下游消费结构2017年丙烯下游消费结构 聚丙烯是丙烯最大的下游产品. 丙烯消费下游构成较为稳定, 聚丙烯是最主要的丙烯下游产品. 2010年全球丙烯产品中约64%的产品用于生产聚丙烯, 到2017年全球丙烯产品中, 聚丙烯的消费比例达到了65.4%, 比例仍在不断提高. 2018年全球聚丙烯需求增速加快, 开工率提高：2018年全球聚丙烯需求为7339万吨, 同比增长4.7%, 增速较2017年提高0.7个百分点, 由于能力增长低于需求增长, 开工率有所提高. 2010-2017年间, 全球聚
10、丙烯供应复合增速为4%, 需求复合增速约4.5%, 2017年全球聚丙烯开工率达到88.5%. 全球聚丙烯开工率提高2017全球聚丙烯产能分布 中国内聚丙烯产能消费稳步上涨. 2010-2017中国聚丙烯产能复合增长率为10.2%, 需求增长为7.8%, 产能增长高于需求, 然而2017年中国聚丙烯产量和需求仍有约450万吨缺口. 2017中国丙烯酸消费增速10.2%, 需求增长迅速, 而同期产能增速有所放缓为5.3%. 预计2018年全国聚丙烯产能为2573万吨/年, 产量为1960万吨, 国内聚丙烯进口量在400万吨, 需求为2580万吨. 中国聚丙烯供需状况 中国内聚丙烯自给率逐步上升.
11、 2010-2017中国聚丙烯复合开工率增长为0.4%, 开工率基本保持在80%左右, 2017中国聚丙烯开工率有所提升至82.1%. 聚丙烯自给率稳步上升, 2010-2017中国聚丙烯自给率复合增速2.6%, 2017年中国聚丙烯自给率达到81%. 随着下游消费的提升和中国聚丙烯技术的改良, 聚丙烯缺口尤其是高质量聚丙烯缺口将逐步缩小. 中国聚丙烯开工及自给情况 五、PDH经济性分析 丙烷脱氢的生产成本包含丙烷原料成本（每吨丙烯产出约消耗丙烷1.2吨）、催化剂和化学品、副产品价值、公共工程、固定成本和折旧. 其中丙烷原料成本占到总生产成本的大头, 如下图所示, 采用进口丙烷作为原料的丙烷脱
12、氢装置的生产成本结构如图, 丙烷原料远远大于其他成本项. 如果将副产品价值排除在外, 丙烷约占总成本结构的78%. PDH装置的主要成本来自原材料. 根据测算, 在丙烯生产中原材料成本占比约80%, 原料丙烷的价格是决定成本优势的核心因素. 而丙烷是液化石油气（LPG, 主要为丙烷和丁烷的混合物）的主要成分, 丙烷价格与LPG价格变化保持一致, 因此, LPG价格及其走势间接成为PDH工艺成本优势及其可持续性的核心问题. 原材料在丙烯生产中占比约80%PDH装置规模和收益正相关 45万吨以上的PDH装置有较强经济型和抗风险能力. 丙烯丙烷价格差是影响PDH装置经济性的决定性因素, 而PDH装置
13、经济性对生产规模和公用工程价格变化的敏感性较弱. 从近年价格走势来看, 不同规模的PDH装置在较宽价差范围内均能体现出较好的经济性, 但是规模大于45万吨/年的PDH装置对抗经济性风险的能力显著优于较小规模的PDH装置. 从PDH装置整体的经济效益达到最优长期来看, 丙烷脱氢技术有广阔的发展空间. 主要逻辑有三：油价大概率迎来温和复苏, 石化行业盈利水平向好；国内丙烯供不应求, 价格存在底部支撑；PDH技术主要成本在于原料丙烷, 丙烷为LPG主要成分, 美国页岩油革命带来NGL爆发式增长, 使全球LPG供需格局趋于改善, 目前LPG供应增长快于需求, 构筑丙烷价格天花板, 叠加天然气对LPG的
14、替代及比价效应, LPG价格长期或将低位徘徊, PDH技术成本优势明显. 国内主要丙烷脱氢生产企业产能统计省份企业丙烯产能(万吨)工艺技术投产时间天津天津渤化60Catofin2013年10月浙江浙江卫星45Oleflex2014年8月浙江宁波海越60Catofin2014年9月浙江绍兴三圆45Oleflex2014年9月山东京博石化13Oleflex2015年5月江苏张家港扬子江石化60Oleflex2015年5月山东万华化学75Oleflex2015年8月山东神驰石化20Oleflex2015年12月河北海伟集团50Catofin2016年7月山东齐翔腾达10Catofin2016年8月浙江宁波福基石化66Oleflex2016年10月山东东明石化9.5Oleflex2017年7月合计-513.5-