中國丙烷脫氫產業還有春天么?

  2021年下半年至今,丙烷脫氫(PDH)市場步入低谷,單噸虧損一度達到1500元。自2016年以來,PDH就一直保持較好的盈利性,即使是2019年的中美貿易摩擦和2020年初的新冠疫情對其影響也相對有限。為何備受追捧的“明星”項目,如今卻被質疑已陷入巨額虧損的困境?中國丙烷脫氫產業還有春天么?

  丙烷脫氫緣何橫空出世?

  早在2010年,中國丙烯產能僅為1300萬噸,其中蒸汽裂解生產乙烯副產的丙烯產能約750萬噸/年,煉油廠催化裂化(FCC)生產汽柴油副產丙烯約480萬噸/年。中國的丙烯及下游需求旺盛,2010年中國就需要進口200萬噸丙烯單體,以及聚丙烯、環氧丙烷、丙烯腈等下游衍生物(折算到丙烯的當量進口量合計約400萬噸),當年中國的丙烯缺口約600萬噸,進口依賴度超過50%。當時,高油價下油頭路線制丙烯持續處于微利甚至是虧損狀態,因此,一批諸如丙烷脫氫(PDH)、甲醇制烯烴(MTO)、煤制烯烴(CTO)/煤制丙烯(CTP)等烯烴生產的專用技術應運而生。一方面有利于改變丙烯需求缺口的問題,另一方面也能獲得較好的盈利性。

  2013年,中國第一套PDH裝置來自渤?;?,其72萬噸丙烷制60萬噸的丙烷脫氫裝置至今都是PDH投資的標配。丙烷脫氫以丙烷為原料,通過脫氫的方式生產丙烯,生產1噸丙烯只需要1.2噸丙烷,轉化率高達80%。

  相對于動不動就幾百億元投資的大煉化和煤化工而言,一套60萬噸/年的丙烷脫氫裝置投資不足40億元,如果希望通過較低的投資獲得足夠體量的丙烯產能,那么采用丙烷脫氫無疑是最佳的選擇。

  2013年后,中國的PDH裝置如雨后春筍般落地,截至目前,國內運行的PDH產能已經超過1000萬噸/年,而在建的產能接近1000萬噸/年,其中超過500萬噸將在2022年下半年投產,剩余的500萬噸在2023年投產。

  到2023年末,中國的PDH貢獻的丙烯產能將超過2000萬噸/年。中國的PDH僅用不到2年的時間,就在過去10年的基礎上翻了個倍。據不完全統計,仍有將近1300萬噸/年PDH正在積極規劃中。也就是說,不算上大煉化、煉油副產、煤制烯烴和甲醇制烯烴,僅僅看運行、在建和規劃的PDH產能就會帶來每年3000萬噸丙烯,這是一個巨大的數字。

  中國到底需要多少丙烯?

  面對未來如此龐大PDH產能,我們禁不住要問一個問題,我們到底需要多少丙烯?

  2021年,中國丙烯產能約4800萬噸/年,其中PDH生產的丙烯產能占20%;2021年中國丙烯表觀需求量4505.8萬噸,同比增長16.8%。丙烯產能已有過剩。

  粗略估計,到2025年,中國將新增2400萬噸/年丙烯產能,其中有1500萬噸/年丙烯產能由PDH貢獻。屆時,中國的丙烯產能將達到7200萬噸/年,占全球的38%。假設中國丙烯行業的開工率在88%水平,2025年丙烯產量將達到6300萬噸。而中國丙烯的需求量將從2021年的4500萬噸增長到2025年的5700萬噸,新增1200萬噸需求,其中800萬噸來源于聚丙烯生產需求,400萬噸需求主要由環氧丙烷、丙烯腈、丙烯酸等拉動。

  從供需數據來看,2025年中國的丙烯將過剩600多萬噸。中國的丙烯已經進入過剩時代,丙烯從此不再稀缺。

  丙烷資源到底夠不夠用?

  PDH的產品——丙烯已然面臨過剩,那它的原料——丙烷又呈現何種發展趨勢?畢竟,對于丙烷脫氫工藝而言,丙烯的完全生產成本中光丙烷原料成本就超過80%,只要丙烯和丙烷的價差足夠大,就能夠保證裝置的盈利性。

  PDH裝置對丙烷純度要求高,中國國內的丙烷主要來自煉廠副產,但含硫量較高,品質上無法滿足PDH的原料需求。因此,大部分以丙烷為原料的化工項目如丙烷脫氫和丙烷裂解仍嚴重依賴進口丙烷來滿足生產需求。

  2021年,全球丙烷的供給超過1.7億噸,其中70%為天然氣開采伴生氣,27%來源于煉廠氣,從這個供給結構可以看出天然氣是丙烷價格最重要的影響因素。從丙烷的消費結構來看,工業和民用的丙烷消費約1.2億噸,目前看仍是丙烷的主要下游需求,化工用丙烷約5000萬噸,主要用于蒸汽裂解和丙烷脫氫。

  2021年,全球丙烷貿易量約8000萬噸,其中美國出口量約3600萬噸,中東出口量已經接近極限,常年保持在2000多萬噸的水平,鮮有增長。2016年美國就超過中東成為全球最大的丙烷出口地,且產量和出口量仍在持續增長,美國大約40%的丙烷(2021年約2400萬噸)用于滿足國內的燃料和化工需求,剩余的60%丙烷(2021年約3600萬噸)均由專用的管道連接至出口設施用于海外貿易。

  基于美國天然氣開采和分餾設施的能力,預計2025年美國丙烷產量會增加1000萬噸,達到7000萬噸的產量,美國國內需求達到2600萬噸,這意味著美國出口量將達到4400萬噸,在2021年的基礎上新增800萬噸貿易量。反觀中東地區,丙烷增量極其有限,2025年的出口量或達到2300萬噸,新增300萬噸貿易量。也就是說,2025年,全球最大的兩大丙烷出口地區,丙烷出口增量合計1100萬噸。

  而未來一年中國將投產的PDH產能就接近1000萬噸,折算到丙烷的需求是1200萬噸。也就是說,中國PDH裝置在未來一年對丙烷的需求增量,美國和中東則需要將時間長度拉到2025年才能滿足,而且是在全球其他地方沒有新增需求的前提下。

  那國內尚在規劃的1300萬噸PDH怎么辦?1300萬噸的PDH產能對應的丙烷原料需求為1500萬噸,即使2025年這些規劃產能只有一半落地,也有750萬噸的丙烷需求,這些增量誰來滿足?

  未來,極有可能發生的是,中國的PDH企業不得在全球搶購丙烷資源,不得不和日本、韓國甚至東南亞的燃料客戶去搶丙烷資源,同時還得積極尋找丙烷船的運力來滿足運輸需求,這也勢必會造成丙烷的價格彈性遠高于天然氣和原油,越來越偏離其燃料屬性。

  最終的結果是,油價高位的時候,丙烯價格不溫不火,丙烷由于需求拉動價格維持在高位,企業不得不主動降低負荷,PDH持續處于盈虧平衡狀態甚至是常態化的虧損;倘若油價走低,過剩時代的丙烯價格會下滑得更為厲害,但丙烷的需求是較高價格水平的有力保障,PDH或將虧損得更為嚴重。

  丙烷脫氫還有競爭力嗎?

  在目前丙烷資源并不算稀缺的情況下,由于2021年下半年油氣資源大幅上漲,丙烷作為油氣伴生物也同步上漲,但丙烯的價格波動并沒有遵循歷史慣例,即隨著油價上漲而同步上漲。丙烯和丙烷價格持續收窄,PDH已經開始虧損。

  那未來呢?中國的丙烷脫氫能否盡快告別低谷,回到2016的那個春天呢?這也是未來一年即將投產的1000萬噸PDH苦苦追尋的答案。

  如前所述,中國的丙烯即將進入過剩時代,而下游無法消化掉多余的丙烯,這就意味著丙烯的價格將逐步偏離油價的影響,更多由自身的供需來決定。雖然高油價將推漲石腦油蒸汽裂解和煉廠催化裂化副產丙烯的成本,但能夠將高成本傳遞下去的前提是下游有足夠的能力消化掉過剩的丙烯。所以,對于即將面臨過剩的產業而言,保持在一個較低的盈利水平將成為常態。

  那么,是不是中國PDH就看不到春天了呢?

  筆者認為,PDH的春天,不是一個行業的春天,而是某些企業的春天。對于中國的下游企業而言,如果只需要少量的丙烯即可滿足自身的原料需求,可能外采丙烯是更好的選擇。但如果需要較大量的丙烯作為原料,完全依靠外采也非上策,因為中國丙烯單體進口量也就250萬噸/年,主要受到丙烯進口設施(如氣體碼頭、深冷儲罐)和丙烯船運輸的掣肘。

  所以,倘若企業確有較大量的丙烯單體需求,發展一體化的裝置仍有其可取之處。但前提是,這些進行縱向一體化發展的企業,首先得具有差異化的競爭力,能夠往下發展仍有一定市場空間或技術含量的產品,或者是與其自身的其他產業相串聯形成循環經濟,如丁辛醇結合丙烯酸發展丙烯酸丁酯,如副產氫氣利用發展HPPO法環氧丙烷并結合氯資源延伸至環氧氯丙烷等。只有形成一體化的具有綜合競爭優勢的企業,才能在未來變幻莫測的環境中立于不敗之地。因為這些企業最后去比拼的不是PDH裝置本身,而是綜合的競爭優勢。

  對于正在規劃中的PDH,需要降下燥熱,冷靜思考、謹慎評估,合理地進行產業規劃和設計產品方案,避免發展單一產品、一味追求規模優勢,否則一擁而上的結果只會是將自己首先陷于困境。

  注:趙軍博士為《中國石油和化工雜志社》編委

關鍵字:丙烷脫氫
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