一、蒸汽热裂解
蒸汽热裂解的原料包括:加氢尾油、轻柴油、液化气、丙烷和乙烷等。
不同裂解原料的丁二烯收率差别极大,总的趋势是:原料越重质,丁二烯收率越高;原料越轻质,丁二烯收率越低。总之,裂解原料轻质化会降低丁二烯的产量。
1)加氢尾油的丁二烯收率最高,达到6%左右,轻柴油的丁二烯收率与之接近;
2)最常见的裂解原料是石脑油,丁二烯收率也很高,大约5%;
3)液化气的主要成分是碳三~碳五,并且不同来源的液化气的组分差别比较大。总的来说,液化气的丁二烯收率大约是3.5%;
4)丙烷的丁二烯收率大约2.5%;
5)乙烷的丁二烯收率最低,仅为1.4%左右,但是它的乙烯收率高达80%,远高于石脑油的30%。因此,乙烷单位乙烯产量所副产的丁二烯远低于石脑油。
不同裂解原料对应的主要裂解产品收率(%) | ||||||
燃料气 | 12.1 | 17.6 | 24.6 | 28.5 | 12 | 3 |
乙烯 | 30.4 | 31.8 | 37.8 | 45.6 | 81.2 | 39 |
丙烯 | 15.1 | 15.2 | 15.7 | 15.1 | 1.8 | 39 |
丁二烯 | 6 | 5 | 3.5 | 2.5 | 1.4 | 0 |
抽余碳四 | 5.3 | 4.8 | 6 | 2.1 | 2.1 | 11 |
裂解汽油 | 20.2 | 21.8 | 10.6 | 4.9 | 1.3 | - |
裂解燃料油 | 10.9 | 3.9 | 1.9 | 1.3 | 0.2 | - |
二、MTO工艺
甲醇制烯烃的产品结构与蒸汽热裂解差异极大:
1)乙烯和丙烯产量很接近,均接近40%;
2)混和碳四中基本不含有丁二烯,主要是正丁烯(1-丁烯和2-丁烯),可以充当氧化脱氢工艺的原料;
3)其余重质组分含量较低。
可见,MTO工艺本身基本不直接产生任何丁二烯产品,只能将正丁烯产品通过丁烯氧化脱氢反应来间接生产丁二烯,生产成本会大幅提高。
截至2015年,我国的乙烯原料构成如下:
1)主要以石脑油、轻柴油和加氢尾油等油品为主,三者占比达到68.7%,其中石脑油占比最大,高达54.3%;
2)轻烃占比大约10%,这部分原料主要来自于炼厂气;
3)与美国不同,国内裂解原料中基本没有乙烷和丙烷(除了乙烯装置自身的循环气);
4)MTO占比逐年提高,已经超过10%。
目前我国的乙烯裂解原料整体偏重质,这与我国的资源禀赋有关,比较有利于丁二烯的生产。然而,未来会有越来越多MTO项目逐渐建成投产,蒸汽热裂解所占比重会逐年下降丁二烯产能的增量空间会受到压制。
未来四年将是中国和美国乙烯产能的集中投放期,尤其是2017年,两国合计新增乙烯产能达到惊人的1171.4万吨/年,这将对全球乙烯供需结构带来较大冲击。
然而,由于新增乙烯产能中包含大量的MTO路线和乙烷裂解路线,因此,新增的丁二烯产能并不大。2017年中美两国新增的丁二烯产能大约43万吨/年(仅包含抽提法产能),2018年仅为14万吨/年。2019年由于中国将投产若干石脑油乙烯装置,预计新增丁二烯产能43.7万吨/年。
未来四年乙烯极有可能出现产能过剩情况,乙烯装置的盈利能力会受到较大影响,装置的开工率很有可能下滑。
另外,根据预测,全球原油供需有望在2017年第三季度达到再平衡,如果OPEC达成减产协议,那么再平衡将更快到来。我们认为,未来原油价格中枢将持续上移,2017年均价有望达到55~60美元/桶。
原油价格上移将直接增加石脑油路线的成本,增强MTO和乙烷裂解路线的成本优势,这将进一步影响石脑油裂解装置的开工率。
目前,我国石脑油裂解装置主要集中在三桶油手中,下游配套的丁二烯产能是312.1万吨/年,因此,石脑油裂解装置的开工率每降低1%,相应减产的丁二烯产能是3.1万吨,这是一个十分可观的数量。如果开工率下降5%,丁二烯减产量将达到15.5万吨。实际上,全球所有的石脑油裂解装置均面临同样的问题,全球性的开工率降低将导致丁二烯产量的明显降低,这将促使丁二烯复制2008年和2011年时价格暴涨的历史。
天然橡胶和合成橡胶存在相互替代关系,丁二烯涨价将带动合成橡胶涨价,合成橡胶价格上涨将带动天然橡胶价格跟涨。历史上,天然橡胶价格通常比合成橡胶高约2600元/吨。今年第四季度以来,下游橡胶需求稳定,且国内外多个丁二烯抽提装置突发停产或检修,导致丁二烯供应紧张,价格持续走高,并带动合成橡胶价格一路走高,出现了天胶与合成橡胶价格倒挂的情况。