2019年全球及中國乙烷裂解制乙烯行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、六大專利商及中國發(fā)展乙烷裂解制乙烯的兩個關鍵問題分析[圖]

    乙烷裂解制乙烯行業(yè)發(fā)展情況分析

    乙烷裂解的歷史性機遇乙烷裂解制乙烯項目主要是利用廉價乙烷相對于石腦油組分的成本優(yōu)勢，在生產乙烯上具有較大成本優(yōu)勢。在乙烯的三種制備路徑中，作為輕烴裂解的乙烷裂解制乙烯路徑成本占優(yōu)，甚至優(yōu)于石腦油裂解。而且油價越高，乙烷裂解路徑的成本優(yōu)勢越顯著。按照印度信實工業(yè)的測算，中東和美國的乙烷裂解裝置居于全球乙烯成本曲線的最左端，亞洲和歐洲的石腦油裂解居中，小型石腦油裂解和MTO裝置成本最高；且乙烷裂解路線相比石腦油裂解路線的成本優(yōu)勢隨著油價的提升而拉大（下圖印度信實已運行150萬噸乙烷進料的乙烷裂解制乙烯裝置）。

    乙烷裂解制乙烯的成本始終在成本曲線的左端

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    相關報告：智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國乙烯行業(yè)市場深度評估及市場前景預測報告》

    過去十年，我國乙烯表觀消費量快速增長，從2008年的1096萬噸增長到2017年的2143萬噸，年復合增長率8%。長期以來我國乙烯主要由中國石化和中國石油兩家公司供應，但隨著煤制烯烴行業(yè)的發(fā)展，中國乙烯呈現(xiàn)“兩桶油”為主、煤（甲醇）制烯烴企業(yè)和其他企業(yè)為輔的供應格局。預計未來隨著乙烷裂解企業(yè)的逐漸投產，供應將越來越多元化。

    我國乙烯供應格局

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    我國油氣資源相對貧乏，乙烯裂解原料主要來自煉廠，其中以石腦油和加氫尾油等液體原料為主，乙烷和丙烷所占比例較小。乙烷裂解制乙烯具有裝置投資少、生產成本低、乙烯收率高的優(yōu)勢，100%乙烷進料的裂解裝置，乙烯收率達78%，而石腦油裂解裝置乙烯收率僅30%左右。近年，隨著煉油裝置的升級改造和美國頁巖氣的成功開發(fā)，乙烷和丙烷作為裂解原料比例逐漸增加，我國也迎來了乙烷裂解制乙烯的投資熱潮。截至目前，我國共有23個乙烷制乙烯的意向項目在申報國家發(fā)改委示范項目（包括混烷裂解），投資方既有中國石油等國有企業(yè)，也有社會資本；原料既有國產輕烴，也有進口乙烷（主要來自美國）；產能粗算合計約3500萬噸；如全部投產，則需乙烷原料高達4600萬噸。

    乙烯各條路線成本變化

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    全球乙烯產能將持續(xù)增長，預計2019-2023年將新增產能約3800萬噸，到2023年達到2.15億噸，年均增速4%。未來幾年，美國、中東、東南亞、中國等國家和地區(qū)乙烯產業(yè)發(fā)展將煥發(fā)出新的活力。

    乙烯是美國頁巖氣繁榮的主要變現(xiàn)手段，未來5年仍是產能釋放的高峰。2019到2023年間，美國將新增乙烯產能約1200萬噸，年均復合增速6.1%。新建乙烯項目配套下游產品主要是聚乙烯，部分規(guī)劃乙二醇。美國將成為重要的聚乙烯凈出口國和乙二醇凈出口國，給國際聚乙烯和乙二醇供需平衡帶來一定壓力。

    印度和中東等“一帶一路”國家和地區(qū)將繼續(xù)推進乙烯工業(yè)發(fā)展。

    ——受益于經濟的快速發(fā)展和“印度制造”與“清潔印度”兩項政策帶動，印度化工繼續(xù)快速增長；

    ——中東在努力拓展下游資產組合，通過多樣化減少國家對原油出口的依賴，2018年，阿布扎比、卡塔爾、沙特等都宣布了新的石化項目計劃；

    ——東南亞地區(qū)也正在下大力促進石化業(yè)成長，特別是印尼、泰國和新加坡，更是制訂了明確的目標并著力推行。

    中國是全球和亞洲化學工業(yè)的增長引擎，未來乙烯行業(yè)的發(fā)展將呈現(xiàn)波瀾壯闊的景象。2019到2023年間，中國將新增乙烯產能約1800萬噸，年均復合增速11%。原料結構優(yōu)化、工藝多樣化、先進技術產業(yè)化、市場參與主體多元化、下游產品高端化將進一步加深。中國經濟發(fā)展進入中高速增長的“新常態(tài)”，但需求仍將穩(wěn)步增長，預計2023年乙烯當量缺口在2000萬噸以上，仍需進口大量單體及衍生品。

    2019-2023年全球乙烯產能預測（百萬噸/年）

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    二、乙烷裂解制乙烯技術的六大專利商

    乙烷蒸汽裂解制乙烯技術成熟，已有數(shù)十年成功應用的經驗，技術上不存在瓶頸。幾大專利商Lummus、Technip、S&W、KBR、Linde和中國石化等均可提供成熟乙烯技術。其中Lummus、Technip、S&W技術在國際社會占據(jù)主導地位。乙烯裂解爐以管式爐為主，各種技術的差異主要反映在輻射段爐管形式上。輻射段爐管主要分為兩大類：直通式（Straight）爐管和分支式（Split）爐管。Lummus、Linde和中國石化CBL主要采用分支式爐型，Technip、S&W和KBR則采用直通式爐型。兩大爐型各有千秋。乙烯分離回收工藝主要分為順序分離工藝、前脫丙烷分離工藝和前脫乙烷分離工藝三種路線，近年又相繼有新的單元技術工業(yè)化，均形成技術先進、成熟可靠的乙烯分離回收工藝路線。乙烯裂解爐是乙烯行業(yè)的核心和關鍵設備。

    1、美國Lummus技術

    Lummus開發(fā)的SRT（ShortResidenceTime）技術具有停留時間短、熱強度高、烴分壓低、選擇性高等特點，全球已建設超過850臺，采用SRT技術的乙烯產能約占全球乙烯產能的40%以上。從SRT-II型開始，均采用分支變管徑輻射爐管，隨著爐型的改進，爐管程數(shù)逐步減少；其IV、V和VI型裂解爐均采用雙程分支變徑管，管徑采用先細后粗設計。其最新SRT-X型裂解爐單爐乙烯產能預計可達30萬噸。其氣體爐主要為SRT-III型爐，衛(wèi)星石化規(guī)劃的250萬噸乙烷裂解項目即采用Lummus技術。

    2、德國Linde技術

    Linde公司沒有單獨的氣體裂解爐爐型，其PyroCrack技術適用于各種原料，通常為雙輻射段單對流段設計，單爐乙烯產能可達25萬噸。目前已有40多套大型乙烯裝置采用Linde公司技術，合計產能超過1800萬噸。氣體裂解爐業(yè)績其中包括沙特SEPC公司100萬噸乙烷裂解工廠，阿聯(lián)酋Ruwais二期乙烷裂解工廠等。

    3、中國石化CBL技術

    中國石化CBL裂解爐采用高選擇性爐管構型，對原料適應性強，可裂解乙烷、石腦油和加氫尾油等原料，采用CBL裂解爐的乙烯產能合計達1000萬噸。針對氣體原料的CBL-R型裂解爐主要采用停留時間適中的四程爐管，已在鎮(zhèn)海煉化、中沙合資天津乙烯裝置上成功運行。2016年，國內最大的20萬噸氣體裂解爐CBL-R2型裂解爐在中國石化鎮(zhèn)海煉化完成性能考核，該設計采用雙爐膛、氣液原料通吃，其熱效率、產量和乙烯收率等均達到設計保證值。

    4、法國Technip技術

    Technip技術（KTI技術）有三種爐管構型，MK、SMK和GK，其中氣體裂解爐主要為SMK爐型，采用4程變徑不分支爐管，停留時間為0.3~0.4秒。過去十年全球有180臺乙烷爐（或混烷爐）采用該技術，包括美國Dow化學150萬噸工廠、沙特Sabic130萬噸（乙/丙混烷），印度Reliance140萬噸（乙/丙混烷）工廠、沙特yanbu138萬噸（乙/丙混烷）等。采用該技術建成了全球最大的25萬噸乙烷爐。

    5、美國S&W技術

    S&W公司于2012年被Technip公司收購，具有70多年乙烯裂解爐技術經驗，已對外許可建設100多套裝置。其裂解爐輻射段爐管屬于變徑不分支構形，近年多采用的USC-U爐型，其爐管管徑相對較小，處理能力較小，但停留時間短，選擇性高，多采用雙輻射段設計。尤其是近年USC技術采用陶瓷爐管，可使乙烷裂解制乙烯轉化率達到90%。國內新浦化學采用S&W乙烷裂解制乙烯技術建設的65萬噸乙烯裝置，預計2019年中建成。近年業(yè)績包括Sasol美國150萬噸乙烷裂解制乙烯工廠、美國CPchem150萬噸乙烯廠，沙特拉比格120萬噸乙烷裂解制乙烯工廠等。

    6、美國KBR技術

    KBR裂解爐博采Kellogg、Brown&Root和Exxon三方技術優(yōu)勢，形成SCORE裂解爐，形成停留時間最短、裂解溫度最高（880-900℃）、選擇性高的毫秒爐，有SC（SCORECracker）-1、SC-2和SC-4三種形式，為單爐膛構型，裂解原料可適應從乙烷到VGO，單爐能力可達20萬噸。SC爐型無單獨乙烷爐，乙烷和其他烴類可在同一爐管內裂解。應用KBR技術建設的乙烯裝置產能合計約1300萬噸。近年，BP與Ineos在美國ChocolateBayou的合資烯烴廠采用5臺SCORE20萬噸乙烷/丙烷/石腦油復合裂解爐，Sabic公司Kayan項目采用9臺SCORE裂解爐。

    三、中國發(fā)展乙烷裂解制乙烯的兩個關鍵問題

    1、原料供給的穩(wěn)定

    目前，全球約99%的乙烷用于生產乙烯。根據(jù)預測，美國2018年第四季度乙烷產能為180萬噸/日，預計2019年為198萬桶/日，2020年上升至219萬桶/日；在消費方面，2018年為147萬桶/日，2019年達到166萬桶/日，2020年將達到182萬桶/日，屆時可供出口乙烷約37萬桶/日，折合870萬噸/年；到2025年，供給將增加到5600萬噸，需求約4000萬噸，出口將達到1600萬噸。2019年1月，美國乙烷公司位于美國德州博蒙特市的馬丁碼頭乙烷出口中國終端破土動工，三年后該碼頭將投入運行。目前，國內規(guī)劃的乙烷裂解制乙烯項目，僅新浦化學和衛(wèi)星石化的進口乙烷原料得到落實，其他項目除中國石油采用自產輕烴外，大部分為美國進口乙烷原料。

    2、原料價格的優(yōu)勢

    由于乙烷通常從天然氣（頁巖氣）中提取，國際乙烷價格自2009年以來與天然氣價格緊密掛鉤，天然氣市場在一定程度上驅動了乙烷價格。國內規(guī)劃的乙烷裂解制乙烯項目大部分計劃進口美國乙烷，通常美國乙烷價格為市場價格加上分離費用、管輸預費用、碼頭操作費和運費等。雖然當前價格較低，但未來可變成本難以預測。通過有關機構對美國乙烷的地板價和天花板價進行的預測，乙烷價格的上限通常由乙烯的完全生產成本決定，最終由美國乙烯的價格決定；下限則由管道公司的成本決定，預計美國出口乙烷價格將長期處于200-300美元/噸的水平。