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1337萬噸進(jìn)口丙烷 PDH 丙烯
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目前，全球共有27套PDH裝置正在運(yùn)營（含混合脫氫裝置，通常稱為MDH），生產(chǎn)能力約1250萬噸。截止2018年4月份，我國已經(jīng)有12套PDH項目建成投產(chǎn)，丙烷脫氫制丙烯合計產(chǎn)能已達(dá)到545.5萬噸，約每年消耗丙烷資源為：545.5ⅹ1.2=654.6萬噸。
位于中國浙江省寧波市的寧波海越，使用發(fā)熱材料（HGM）的CATOFIN? 丙烷脫氫工廠。
(圖片來源: Clariant)
中國海關(guān)總署公布的數(shù)據(jù)顯示，2013年到2017年我國進(jìn)口數(shù)量分別為245、475、855、1160、1337萬噸，漲幅驚人！怎么這么多？
首先，丙烷在500～600℃條件下經(jīng)催化脫氫得到丙烯，該技術(shù)的特點(diǎn)是單一原料生產(chǎn)單一產(chǎn)品（主要是丙烯），流程簡短；其次，是生產(chǎn)成本只與丙烷價格波動密切相關(guān)，大約1.2噸的丙烷生產(chǎn)1噸丙烯，而丙烷價格與石腦油價格、丙烯市場沒有直接的關(guān)聯(lián)，這可以幫助丙烯衍生物生產(chǎn)商改進(jìn)原料的成本結(jié)構(gòu)，規(guī)避一些市場風(fēng)險。
投產(chǎn)運(yùn)營以來，我國丙烷脫氫制丙烯裝置運(yùn)行一直保持著不錯的利潤水平，噸盈利在1000～2000元人民幣。若工廠配置相對應(yīng)的PP聚合裝置，其一體化的凈利潤將更高，可以在此基礎(chǔ)上再加上至少400元/噸。相對于PP不到10000元/噸的均價而言，高達(dá)1500元/噸的凈利潤使得石化工廠擴(kuò)產(chǎn)動能十足。
一、丙烯生產(chǎn)工藝
丙烯的工業(yè)化生產(chǎn)工藝主要有：
1、石腦油蒸汽裂解副產(chǎn)丙烯；
2、煉廠二次加工重(渣)油的催化裂化,即FCC裝置副產(chǎn)丙烯；
3、丙烷脫氫制丙烯；
4、以甲醇為原料的縮合法(MTO或MTP法)；
5、乙烯和丁烯為原料的烯烴歧化法等五種工藝。
不同原料進(jìn)料乙烯裝置產(chǎn)品收率（%）
產(chǎn)品
乙烷
丙烷
丁烷
石腦油
輕質(zhì)油
燃料氣
14.8
29.09
32.23
17.32
10.61
乙烯
80
45.45
36.36
32.68
26.53
丙烯
2
15.91
16.85
15.36
15.92
丁二烯
0.8
0.91
1.47
4.58
4.77
丁烯
4.58
5.04
熱解汽油
2
7.95
12.82
25.49
37.14
數(shù)據(jù)來源：廣發(fā)期貨發(fā)展研究中心
二、原料丙烷供應(yīng)
2010年美國頁巖氣革命爆發(fā)后，乙烷、丙烷等輕質(zhì)原料供應(yīng)快速增加。在美國，主要有兩個乙烷的出口港，一個是在南部的德克薩斯，一個是在北部的賓夕法尼亞。
PDH 裝置對原料丙烷的純度要求極高（要求丙烷純度至少達(dá)到 97%），現(xiàn)有國外丙烷脫氫裝置采用濕性油田伴生氣為來源的高純低硫丙烷為原料。而我國濕性油田伴生氣資源較匱乏，且國產(chǎn)液化氣是石油煉制過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，是一種雜質(zhì)含量及硫含量較高的混合氣體，國產(chǎn)液化氣中丙烷質(zhì)量無法滿足丙烷脫氫工藝原料要求。
國內(nèi)現(xiàn)運(yùn)營的PDH裝置，進(jìn)口以國外油田伴生氣為來源的非煉油廠生產(chǎn)的高純度液化丙烷，主要來源國是中東和北美，約占中國丙烷進(jìn)口量的80%～95%，高度依賴。美國貨源的丙烷較中東純度更高，設(shè)備的穩(wěn)定性較好。
從丙烷現(xiàn)貨交易結(jié)算的定價機(jī)制上看，我國采取沙特CP基準(zhǔn)貨美國MB基準(zhǔn)兩種方式，另有少量現(xiàn)貨交易以組合定價結(jié)算，常見模式為50%公式作價，50%固定價。備注說明：CP 定價是參照前一個月沙特阿美石油公司（Aramco）月初、月中、月底 3 次招標(biāo)的中標(biāo)價，并參考現(xiàn)貨價格趨勢而制定，于每月底正式對外公布下一個月的 CP。Mont Belvieu（MB）價格，每日由OPIS發(fā)布，為在生產(chǎn)商或者買賣雙方都同意的MB地區(qū)任何設(shè)施（包括管道、罐區(qū)、分離廠區(qū)）進(jìn)行交割的結(jié)算價格。
丙烷既可用于丙烯的原料或煉油工業(yè)中的溶劑，或作為發(fā)動機(jī)燃料，還可與丁烷和少量乙烷的混合物液化后可用作民用燃料（LPG）。受益于中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、環(huán)保調(diào)控升級、產(chǎn)業(yè)格局變化帶來的天量需求，2013年以來我國進(jìn)口的丙烷數(shù)量逐年提高。中國海關(guān)總署公布的數(shù)據(jù)顯示，2013年到2017年我國進(jìn)口數(shù)量分別為245、475、855、1160、1337萬噸，漲幅驚人，我們預(yù)計2018年丙烷的進(jìn)口量依舊維持兩位數(shù)的增長。
我國丙烷進(jìn)口來源主要是中東和北美，另外少量來自西非、北非和澳大利亞等地區(qū)。主要進(jìn)口商有東華能源、中國燃?xì)?、東莞九豐、萬華化學(xué)等。
三、PDH工藝
丙烷脫氫是在非均相催化劑存在下進(jìn)行的吸熱反應(yīng)。產(chǎn)品包括丙烯、氫氣和少量的甲烷、乙烷、乙烯等輕烴。其中丙烯是最有價值的產(chǎn)品，氫氣也可以用作當(dāng)?shù)責(zé)捰蛷S作為從燃料中去除硫的工具。一個新的世界級PDH裝置的費(fèi)用可能高達(dá)15億美元。世界級規(guī)模的裝置能力為75萬噸/年，通常是蒸汽裂解裝置或煉油廠的丙烯產(chǎn)能的數(shù)倍。
丙烷脫氫工藝有四種：
（1）UOP公司的Oleflex工藝；
（2）ABB Lummus公司的Catofin工藝；
（3）伍德（Krupp Uhdewcng）公司的STAR工藝；
（4）Linde-BASF-Statoil共同開發(fā)的PDH工藝等；已實現(xiàn)工業(yè)化的主要是UOP的Oleflex工藝和ABB Lummus的Catofin工藝。UOP和Lummus兩種工藝路線大體相同，所不同的只是脫氫和催化劑再生部分。
在全球范圍內(nèi)運(yùn)行的PDH裝置中，約有60％使用霍尼韋爾UOP的Oleflex技術(shù)，其余的PDH裝置使用西比埃魯姆斯的Catofin技術(shù)，僅有一套設(shè)施使用蒂森克虜伯公司的STAR技術(shù)。
烷烴催化脫氫工藝制丙烯為強(qiáng)吸熱、分子數(shù)增加的可逆反應(yīng)， “ 高溫 ” 和 “ 低壓 ” 有利于脫氫反應(yīng)的進(jìn)行，然其核心關(guān)鍵之一是制備高活性、高選擇性和高穩(wěn)定性的催化劑。
UOP公司的Oleflex工藝采用鉑基催化劑，氫作為原料的稀釋劑，丙烷選擇性脫氫轉(zhuǎn)化為丙烯，單程轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)條件改變，一般在35%～65%，未反應(yīng)的丙烷可循環(huán)使用，丙烯總收率可達(dá)80%以上。UOP工藝物耗和能耗略低，要求有原料精制工段，反應(yīng)過程易結(jié)焦，高負(fù)荷運(yùn)行容易造成檢修，可以考慮適度犧牲轉(zhuǎn)化率換取長周期運(yùn)行。
ABB Lummus公司的Catofin工藝使用鉻－氧化鋁催化劑，丙烷轉(zhuǎn)化率為85%。Lummus對原料指標(biāo)要求低（理論上丙烷純度達(dá)到95%以上即可），每次投料后裝置負(fù)荷提升速度較快。但Lummus工藝前期投資較UOP高，Lummus工藝存在大量高溫條件下頻繁開關(guān)的閥門故障概率大，長周期運(yùn)行操作難度提升。
UOP工藝采用鉑系催化劑：Pt-Sn/Al2O3催化劑有M1和M2中心，形成Pt-Sn-Al2O3夾心結(jié)構(gòu)使Pt活性位點(diǎn)遠(yuǎn)離積炭，提高催化劑的容炭量，提高催化劑的穩(wěn)定性，降低失活速率。然，由于結(jié)焦而引起的催化劑失活仍不可避免，Pt-Sn/Al2O3的壽命仍較短，燒焦再生及還原操作仍需頻繁進(jìn)行，會選用添加堿金屬、堿土金屬、過渡金屬及稀土金屬等作為第二助劑，改善催化劑性能。在鉑系催化劑的研究進(jìn)展中，也有添加Cu的嘗試、金屬氧化物助劑的添加、對Al2O3載體的改進(jìn)、包括ZSM-5分子篩載體或者尖晶石類載體的嘗試等。
Lummus工藝采用鉻系催化劑：丙烷催化脫氫的Catofin、Linde、FBD工藝使用的都是Cr系催化劑，其一般負(fù)載在穩(wěn)定性較高的Al2O3上，對于Cr2O3/Al2O3催化劑的研究主要集中在丙烷脫氫的活性位點(diǎn)。Cr系催化劑對原料中雜質(zhì)的要求比較低，反應(yīng)活性高，原料易得，與貴金屬催化劑相比具有優(yōu)勢。但Cr系催化劑中的Cr是重金屬組分，毒性較大，易污染環(huán)境，而且在反應(yīng)中催化劑失活速率較快，再生頻繁（每隔7～15min需要對催化劑進(jìn)行氧化再生），工業(yè)操作相對麻煩。在研究進(jìn)展上，Cr系催化劑也在嘗試不同載體、如何減少催化劑積炭等。
催化劑壽命
由于，Pt和Cr都是金屬，含有大量的酸性位，容易導(dǎo)致丙烷的深度脫氫和催化劑表面的結(jié)焦而失活，由此Pt系催化劑和Cr系催化劑都存在穩(wěn)定性較差的問題，加入堿土金屬或者富電子的過渡金屬，能有效改善催化劑表面的酸性位和電子密度，從而幫助提高催化劑的穩(wěn)定性。據(jù)了解，目前UOP和Lummus兩種工藝噸丙烯催化劑費(fèi)用大體相差不多，但Cr系催化劑使用壽命約在2～3年，Pt系催化劑使用壽命約在3～5年，和裝置開工率具有一定關(guān)聯(lián)。
四、中美兩國對丙烷貿(mào)易的依賴程度
美國現(xiàn)投產(chǎn)3套PDH裝置，分別在2010年、2015年和2017年。根據(jù)公開信息統(tǒng)計，美國目前在建或已經(jīng)宣布建設(shè)計劃的丙烷脫氫項目共有 4個，全部位于南部的得克薩斯州。IHS 預(yù)計到2020 年，北美丙烷脫氫制丙烯裝置年產(chǎn)能將達(dá) 450 萬噸，包括 Flint HillsResources 年產(chǎn) 66 萬噸裝置，陶氏化學(xué)年產(chǎn) 75 萬噸裝置，奧升德年產(chǎn)117 萬噸裝置和 FPC 年產(chǎn) 60 萬噸裝置等，若美國 PDH 裝置的產(chǎn)能投放成功，則可帶動丙烷需求 450*1.2=520 萬噸/年。
EIA數(shù)據(jù)顯示，2013年到2017年美國的丙烷出口量高達(dá)為887、1243、1807、2355、2658萬噸。其中，2015年到2017年美國分別有269、325、337萬噸丙烷出口給中國，占美國丙烷出口比例僅為14.9%、13.80%、13.27%。
據(jù)海關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2013年到2017年我國丙烷進(jìn)口數(shù)量分別為245、475、855、1160、1337萬噸。其中，2015年到2017年，來源于美國的丙烷占中國丙烷進(jìn)口比例分別為31.51%、28.04%、25.25%。
五、巴拿馬運(yùn)河提升了丙烷的運(yùn)輸效率
巴拿馬運(yùn)河于2016年6月26日順利通航首艘大型液化氣體運(yùn)輸船（VLGC）。自此，美國產(chǎn)丙烷運(yùn)輸至東亞地區(qū)時間將縮短至25天左右，較之前縮短15天以上。
運(yùn)費(fèi)方面，VLGC國際市場航運(yùn)價格短租評估價格為6~7萬美元/天，長約船折算單日運(yùn)費(fèi)評估為4萬美元/天?？s短15天將對整船貨物成本降低（6~7）*15=100萬美元，但是運(yùn)河通行的費(fèi)用偏高，VLGC通過巴拿馬運(yùn)河單船費(fèi)用30萬美元/月。
整體來看，運(yùn)輸成本上有70萬美元以上縮減。若為長租船舶，運(yùn)輸成本下降額度依舊較為可觀。但對于中國市場采購商而言，運(yùn)費(fèi)成本的降低并不能構(gòu)成其采購成本在全國市場范圍內(nèi)的絕對降低。
2018年3月8號沙特預(yù)測合同價CP丙烷約450美元/噸，碼頭使用費(fèi)高達(dá)60美元/噸。目前從美國運(yùn)輸丙烷的貨船，一條船的丙烷運(yùn)輸能力大約是4.8萬噸或者2.4萬噸的規(guī)格，運(yùn)費(fèi)下降區(qū)區(qū)數(shù)十萬美金，對于整船貨物成本（4.8萬*450美元/噸=2160萬美金）而言，降低幅度約70/2160=3.25%，與整船貨物價值變動相比比較有限，遠(yuǎn)不及丙烷現(xiàn)貨以及產(chǎn)品丙烯、聚丙烯的價格波動劇烈。
巴拿馬運(yùn)河通航，成本方面的變動短期暫時不會體現(xiàn)于市場之上。但需考慮到中東方面為保證自身市場份額與出口至遠(yuǎn)東的價格優(yōu)勢來看，美國產(chǎn)丙烷通過巴拿馬運(yùn)河運(yùn)輸至遠(yuǎn)東，時間上的縮短意義更為重要。市場處于頻繁波動之時，15天運(yùn)輸時間的縮短，對于風(fēng)險的控制將大大增強(qiáng)。
六、中國擬在建丙烷脫氫項目
1、美德石化福清66萬噸/年裝置項目，采用Oleflex工藝，計劃于2018年三季度投產(chǎn)。
2、浙江石化魚山綠色石化基地60*2萬噸/年裝置項目，
3、北京利和知信曹妃甸80萬噸/年裝置項目
4、東華能源曹妃甸66萬噸/年裝置項目、寧波大榭66萬噸/年裝置項目、連云港66*2萬噸/年裝置項目
5、金能科技青島董家口90萬噸/年裝置項目
6、衛(wèi)星石化連云港150萬噸/年裝置項目
7、東莞巨正源科技60*2萬噸/年裝置項目
8、神州長城湛江45萬噸/年裝置項目
如上統(tǒng)計，我國已經(jīng)有明確消息的PDH項目設(shè)計產(chǎn)能將有935萬噸/年在建設(shè)中；另外，目前國內(nèi)有很多乙烷、丙烷混合裂解項目亦將有丙烯資源進(jìn)一步釋放市場。
您是否還了解到其他一些國內(nèi)PDH項目規(guī)劃中或者在基建，龍檏聚烯期盼您的補(bǔ)充，請幫忙在文后留言。一個圈子的互助學(xué)習(xí)，從你我開始。
內(nèi)容來源：廣發(fā)期貨發(fā)展研究中心、對沖研投、龍檏聚烯
