美国页岩气革命对中国乙烯工业发展的启示分析

    2008年以来，由于北美页岩气的大规模开发，页岩气出现爆发性增长。到2012年，美国天然气产量达到6 513亿立方米，其中页岩气产量超过2 100亿立方米，较2007年的366亿立方米增加近5倍。充足的页岩气供应，使得美国燃气价格从2005年的9美元/MMBtu，下降到2012年的不足2美元/MMBtu(2013年初价格在3.3美元/MMBtu左右)，同时也为美国石化产品重拾竞争力提供了保证，使美国石化工业进入了新的发展时期。
    美国页岩气具有较大发展空间、价格有所上涨
    据JP摩根数据显示，目前美国页岩气开采技术较为成熟，可实现持续性开采。美国能源署(EIA)公布的2012年数据指出，美国本土页岩气技术可采储量约为13.7亿立方米，充足的储量和较为成熟的技术，使得未来美国页岩气仍将处于快速发展时期。预计到2015年，美国页岩气产量将超过2 800亿立方米。
    目前，美国已将成为世界最大的天然气生产国，随着天然气出口设施的建设和完善，未来天然气价格将有所上涨，预计到2015年前后美国天然气价格将升至约4.5美元/MMBtu。从油气价格比看，WTI/HH气价比将从2012年的35下降至2015年的18左右。
    美国页岩气发展对世界石化行业的影响
    世界乙烯产能自2008年开始便出现了较高的过剩量，到2012年过剩规模已达1 200万吨/年。近年受新兴市场乙烯产能规模持续扩张及北美页岩气带来的新一轮投资影响，2012-2017年，预计世界乙烯将新增产能3 400万吨/年，到2017年世界乙烯总产能将达1.86亿吨/年。同期世界乙烯消费将以4%左右的速度增长，到2017年世界乙烯需求将从2012年的1.29亿吨增至1.58亿吨。这意味着2017年前后世界乙烯产能过剩规模显著增至1 800万吨/年，占需求的12%，装置开工率将下降至86%左右。
    乙烷进料比例进一步提高
    受北美乙烷进料装置建设的驱动，世界乙烷进料比例逐年增长，迫使石脑油进料占比首次跌破50%。虽然比例逐年提高，但真正的影响要到2017年后才能显著体现。2016年后美国多套以乙烷进料装置将投运，届时全球乙烷占乙烯进料的比例将显著提高，达到约38%，而石脑油进料比例则进一步下降，2020年将降至约42%。
    中东仍将保持最低成本，北美地区成本则显著下降
    虽然美国页岩气发展迅速，但从乙烯生产成本来看，中东依然维持全球最低乙烯生产成本的优势。根据IHS公司预测，中东地区这一优势未来仍将保持。
    与美国不同，由于中东气体配额紧张，新气田开发成本较高，中东石化原料将向重质化发展，但部分新建项目仍将采用混合进料方式降低成本。同时，原料的重质化也确保了其产品的多元化发展。预计2015年后，石脑油和混合进料成为新建装置最主要的进料方式。
    从中东石化产品发展方向看，未来建设的3个项目(Tasnee、Saudi Keyan、Sadara)的产品方案摆脱了以前聚乙烯和乙二醇模式，下游产品将更加多样化。聚丙烯(PP)、PP改性料、丙烯酸、丙烯酸丁酯、Super Absorbent Polymer(SAP)、醋酸仲丁酯、环氧乙烷(EO)、聚乙烯(PC)、丙酮、纯苯、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚醚、聚烯烃(PO)、二硝基甲苯、苯胺、聚氨酯等都将成为未来中东乙烯项目建设的优先选项。
    受益于页岩气发展，预计2013-2030年，美国将有超过1亿吨化工产品产能投产，总投资将达1 200亿美元。其中2016年将达到投资高峰，当年投资额将达130亿美元。整体来看，这些投资和产能建设活动约90%都将集中在美国海湾地区，目前在建的产能都是混合进料装置，预计未来的装置(约占新增产能的50%左右)将采用页岩气或天然气液(NGL)等为生产原料。
    欧洲部分产能关闭，产品向精细化发展
    近5年来，在北美乙烷原料成本下降20%左右的同时，西欧石脑油成本却上升了15%，同时由于环保、社会成本较高，页岩气开发受到进一步限制(如法国)，阻碍了欧洲石化工业的发展。预计未来，欧洲将关闭部分乙烯产能，并成为美国石化产品的出口地之一。
    欧洲地区石化产业的发展有望采取精细化发展策略，实际上，由于这类产品市场容量狭小，欧洲近年研发投入落后，很难使其凭借此举摆脱颓势。此外，也有IHS研究人员表示，欧洲或将采取自美国进口液化石油气(LPG)加大混合进料装置比例、多产丙丁烯等办法提高产品竞争优势，而美国届时将有充足的LPG出口满足欧洲需求。
亚洲产品自给率提高，脱氢工艺进一步发展
    近年来，亚洲地区特别是东北亚，由于乙烯现金成本不断提高，乙烯行业面临前所未有的压力。为应对这一局面，亚洲地区厂商目前主要通过降低石脑油需求，寻求更多相对较轻的原料。亚洲地区的石脑油和轻柴油的进料比例从2010年的86.7%下降至2012年的80.3%。此外，轻质进料的大量使用造成丙烯、丁二烯、芳烃等产量下降。
    丙烯和丁二烯产出减少，其价格有所上涨，但由于NGL产量的增加，C3、C4资源得以补充，同时也确保了丙烷脱氢(PDH)和丁烷氧化脱氢装置的经济可行性。预计到2020年，丙烷脱氢产能将占全球丙烯总供应量的15%，而各种脱氢工艺的丁二烯产能将占丁二烯供应量的25%以上。
    因此未来亚洲市场将通过建设丁二烯脱氢装置、丙烷脱氢装置及芳构化装置等，提高丙烯、丁二烯及芳烃的产量。
    美国石化原料优势打破石化产品的周期
    2009-2012年，欧洲、亚洲等国家石化产业毛利水平处于谷底，未来随着经济的逐步好转，2013年这些地区的毛利开始回升，预计到2017年达到新一轮景气周期的高峰。但美国由于页岩气巨大的成本优势，整个石化行业毛利在2009年短暂下跌后，持续上涨，跨越了2010-2012年整个谷底区间，之后虽然会小幅下跌，但预计在2017年达到峰值。
    由于美国及中东地区较大的成本优势，使得原油石化周期的规律将被打破，石化周期的间隔将变得更长，市场处于低谷的时间将明显大于高峰的时间。同样，亚洲及欧洲的毛利峰值将有所降低。
    中国乙烯工业的现状及发展趋势
    中国2020年前仍面临大力发展乙烯工业的机遇
    近年来中国乙烯工业取得了长足发展，到2012年底，中国已拥有大型乙烯生产装置28套，产能达到1670万吨/年，其中超过百万吨的装置有5套，最大为上海赛科石化公司119万吨/年的装置。石脑油制乙烯平均单套产能达58万吨/年，接近世界60万吨/年的平均水平。
    未来几年仍将是中国乙烯建设的高峰期，除传统的以石脑油为原料的乙烯装置外，甲醇制烯烃(MTO)、重油催化裂化技术己开始在中国乙烯产业中得到广泛应用。预计到2020年中国乙烯产能将达到3 400万吨/年以上，其中石脑油裂解乙烯产能为2 800万吨/年左右，甲醇制烯烃装置的乙烯能力将超过600万吨/年。
    国内乙烯装置轻质原料比例明显提升
    中国乙烯工业原料主要以石脑油为主，由于石脑油短缺，一些企业仍使用部分轻柴油做乙烯原料。
    近年来由于原油价格高企，国内许多企业都在原料轻质化方面进行了大量的工作。特别是轻柴油使用比例显著下降，而轻烃等轻质原料的使用比例明显提高。
    MTO将对传统乙烯路线形成较大的竞争压力
    2005年以来，国际原油价格的大幅攀升使得煤制甲醇及MTO 工艺生产乙烯和丙烯成为可能。大连物化所、中国石化等单位先后开展了MTO技术的研究。神华集团在2010年利用大连物化所的DMTO技术率先建成了国内第一套用煤为原料生产烯烃的装置，经过两年的运行，装置稳定性、技术成熟度都得到了显著提高，同时也取得了良好的经济效益。2011年神华集团共生产聚烯烃产品49.5万吨，利润超过10亿元，产品利润达2 000元/吨以上;2012年神华集团乙烯MTO装置开工率超过95%，MTO装置继续保持良好收益。
    未来几年，中国MTO装置将步入快速发展期，除中国石化外，中国海油及国内大型煤炭企业都将大力发展煤化工产业，特别是煤制烯烃产业。预计2015年前，国内将有6～8套装置投产，2015年后仍将有多套煤制烯烃装置处在规划和建设中。
    从目前情况看，MTO装置的盈利大小将更多地取决于资源的价格。中国西部当地煤价相对较低，其生产的甲醇成本不足2 000元/吨，而中东部地区煤价相对较高，MTO装置能否盈利仍需研究。
    国内乙烯消费将明显减速
    2010年以来，国内经济增速放缓，受其影响，国内乙烯当量消费增速也明显放缓。2012年国内乙烯当量消费为3 216万吨，同比增长了2.7%，预计2013年国内乙烯当量消费增速在5%左右。
    从2012年国内乙烯消费结构看，聚乙烯仍占据了乙烯消费的56%左右，乙二醇约占23%，苯乙烯和PVC分别占乙烯当量消费的9%和8%左右。从近期的发展情况看，除乙二醇未来消费仍保持在8%之外，其他产品消费乙烯的增速均明显下降，其中聚乙烯增速下降到5%左右，苯乙烯消耗乙烯的增速下降到4%，PVC更是下降到1%左右。
    由于乙烯下游产品需求增速将明显放缓，未来国内乙烯当量需求增速也将大幅下降。预计到2015年中国乙烯当量需求将达到3 700万吨左右，2010-2015年平均增速在4.5%左右，2015年后随着经济的不断复苏，需求增长可能有所好转。预计到2020年国内乙烯当量需求在4 700万吨，2015-2020年平均增速在4.8%左右。
    中国乙烯工业的启示
    乙烷等NGL的应用
    北美页岩气大规模开发，使得美国乙烯工业焕发了新春。目前虽然国内页岩气开发尚处于试采阶段，但美国的成功经验也预示着未来中国会迎来乙烯石化工业的大发展。因此目前新建和扩建的乙烯装置要充分考虑乙烷等NGL的应用，避免建设单一进料系统。
    C4和C6的应用
    以石脑油为原料的乙烯装置的另一个特点是产品丰富，特别是近年来轻烃原料使用大幅增加，使得C4、C6等产品的产量增幅有限，导致这些产品价格一路飙升，其中以丁二烯最为明显。从未来的发展看，轻质原料的使用仍将是乙烯工业发展的趋势，因此C4、C6等产品供应紧张的局面仍将持续。
    另外，除提高石脑油为原料乙烯装置的C4和C6收率外，还要适当建设丁烯氧化脱氢装置和芳烃异构化装置，来弥补市场的不足。
    加大产品结构调整力度，满足细分市场需求
    乙烯下游通用产品市场竞争日益激烈，很难维持良好的生产经营效益。中国石化应充分利用在技术研发能力上多年积累的优势，积极推进产品结构调整，特别是努力开发乙烯下游三大合成材料中的高端产品如专用料、差别化产品，加大这些高端产品的占比，有效规避通用产品的低价竞争，挤占国外企业在高端产品市场的份额，通过满足各类细分市场的需求，提升产品附加值，切实提高经营效益。
    利用国外资源开展境外甲醇原料生产，适当布局沿海甲醇MTO产业
    国内MTO产业尽管发展较快，但呈现两个显著特点：一是大量装置建在西部，远离市场，产品物流成本高，同时受当地环境如水资源不足的制约;二是建在沿海地区的部分MTO装置，大多依赖于进口甲醇资源，而未来进口甲醇资源难于保障。
    中国石化应充分利用自身优势，介入境外天然气等资源的开发，探讨将部分天然气资源在当地加工成甲醇原料的可能性。利用甲醇原料易于运输的特点，开辟进口甲醇资源的稳定渠道，并适当在沿海石化企业布局部分MTO装置，关停部分石脑油为原料的乙烯生产线，这样既可部分改变石脑油作为主要裂解原料成本相对较高的劣势，还可有效利用现有的乙烯下游产能和装置，获得比完全新建MTO及下游装置更优异的成本优势，使其作为我们改善乙烯原料结构的重要举措。