中国丙烯PDH生产工艺、供需情况、主要下游产品、经济性分析盈利空间分析[图]

    一、丙烯生产工艺简介

    丙烯化学式为C3H6，常温下无色，微带甜味。虽然结构简单，但是一种重要的化工原料，且用途广泛。丙烯是三大合成材料（塑料、合成橡胶和合成纤维）的基本原料，主要用于生产聚丙烯（71%）、环氧丙烷（7%）、丙烯腈（6%）、丙烯酸（4%）等，下游产品主要是包装、汽车、家电。

    丙烯的主要工业生产方式有四种：传统的石脑油裂解（蒸汽裂解）制丙烯；催化裂化制丙烯（FCC）；煤（经甲醇）制烯烃（CTO）；丙烷脱氢制丙烯（PDH）。

我国丙烯产业链

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    相关报告：智研咨询发布的《2019-2025年中国聚丙烯酰胺行业市场调查及发展趋势研究报告》

    石脑油裂解即蒸汽裂解，以石脑油为原料，在高温(750℃以上)和水蒸气发生分子链断裂和脱氢反应，获得低分子烯烃，是传统的丙烯生产技术。裂解的反应设备一般为管式加热炉:原料和水蒸气经预热后加入热炉炉管，高温下发生裂解，通过急冷装置和深冷分离装置，获得产品。但该工艺主产乙烯，丙烯是副产品（经典石脑油裂解乙烯/丙烯比为1:0.5），本身就存在丙烯不足的结构性不均衡。尽管降低裂解深度可增产丙烯，但是丙烯/乙烯比不宜超过0.65，否则会因总低碳烯烃收率下降而影响经济性，近年来受到廉价乙烷的冲击，石脑油裂解发展受到约束，相应技术丙烯产出量有所下滑。

图42：石脑油裂解制备丙烯流程

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    催化裂化技术：重质油蒸汽雾化后送入反应器，与热的再生催化剂接触发生催化裂解反应，反应产物经分馏/吸收系统，实现分离、回收，是炼厂丙烯的主要生产方式。在催化裂化的过程中，通过调整工艺条件、原料等增产丙烯。FCC技术可较大幅度地提高丙烯产量，但大多数增产丙烯技术都以牺牲汽油和中间馏分油产量为代价，发展也受到制约。

    煤/甲醇制烯烃技术：煤制烯烃指以煤为原料合成甲醇，再通过甲醇生产低碳烯烃的化工技术。煤制烯烃包括煤气化、合成气净化、甲醇合成及甲醇制烯烃四项核心技术，简单来说可分为煤制甲醇、甲醇制烯烃两个过程。煤/甲醇制烯烃是近年来逐步兴起的丙烯制备新工艺，但其仍存在投资较高，较依赖水煤资源的问题。

煤/甲醇制备丙烯流程

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    丙烷脱氢技术：国内首套60万吨/年的PDH装置于2013年投产，并在2014-2016年取得爆发式增长，目前国内PDH总产能达511.5万吨。蒸汽裂解和催化裂化长久以来一直是丙烯最主要的生产来源，近年来全球丙烯需求增长迅速，但传统工艺生产的丙烯难以跟上需求快速增长的步伐，而随着我国成品油消费结构由柴油消费为主转向为以汽油消费为主，石脑油加工走汽油路线将逐步成为大势所趋，蒸汽裂解原料供应将受到影响，而丙烷脱氢等新工艺的比重不断增加，从2001年的不足3%上升到2017年的15.5%。目前,国外已开发成功的丙烷脱氢制丙烯技术主要有UOP公司的Oleflex工艺、鲁姆斯公司的Catofin工艺、Snamprogetti公司的流化床(FBD)工艺和伍德公司改进的STAR工艺，国内厂家应用的主要是Oleflex工艺和Catofin工艺。

丙烷脱氢制备丙烯流程

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    二、全球丙烯供需情况分析：基本平衡，产能增长来自亚洲

    世界丙烯供需基本平衡，2018年世界丙烯产能约1.4亿吨。2010-2017年，全球丙烯产能需求复合增速均为4%左右，全球丙烯处于弱平衡状态。预计18年全球产能将达到1.4亿吨，产能增速约为4.5%。2018年全球丙烯需求将达到1.10亿吨，17、18年全球丙烯需求增速分别为3.9%、4.5%；装置开工率继续小幅回落，2018年丙烯装置开工率约为78.3%。

    丙烯新增产能主要来自亚太。从地域上来看，亚太、北美、西欧一直以来是丙烯的主要生产和消费地，但近来亚太地区产能增速明显快于北美及西欧。2017年，亚太地区已集中了全球52%的丙烯产能，而2010年这一数字仅为32.1%。2016-2017年全球丙烯产能增速约为4%，产能的增长主要来自亚洲：2017年全球丙烯产能增加了554万吨/年，其中亚太增加432万吨/年，中东增加了72万吨/年，北美增加了54万吨/年，其它地区丙烯产能的小幅下降。

世界丙烯产能变化情况

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2017世界丙烯产能分布

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    三、中国丙烯供需情况分析：供需稳定，新项目以PDH为主

    国内丙烯供求相对平衡，2018预计丙烯产能达到3870万吨。国内丙烯产能从2009年的约1600万吨增至2017年的约3500万吨，年复合增速12.5%；产量从2009年的约1265万吨增至2017年的约2850万吨，年复合增速11.5%，开工率由2013年的70%逐步回升至2017年的79%；表观需求量从2009年的约1400万吨增至2017年的约3140万吨，年复合增速11.1%。丙烷供需较为平衡，然而丙烯市场仍存在一定的缺口：2017年我国丙烯净进口量约310万吨，丙烯对外依存度为10.23%，下游衍生品丙烯当量缺口约920万吨。2017年扩产速度趋缓，新增产能仅171万吨，增速仅有4.7%，而产量增幅明显，整体开工率回升至83%。2017-2018年中国丙烯产能增长586万吨/年，2018年底将达到3870万吨/年，需求保持相对平稳，2018年中国丙烯表观需求为3527万吨

国内丙烯产能产量及开工情况

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国内丙烯供需情况

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    2017-2018年中国烯烃扩能仍主要依赖煤化工和PDH路线。石化原料多元化是国家石化政策重点推进方向。截止2017年底，中国石油基路线丙烯占丙烯总产能的59.1%；煤化工路线丙烯产能占比由2013年10.8%提升到了25.6%;丙烷脱氢路线丙烯产能由2013年3.3%提升到了2017年的15.3%。2017年我国新增丙烯产能328万吨，2018年预计新增产能286万吨。

2017中国烯烃新建项目

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2018中国烯烃新建项目

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    四、聚丙烯是丙烯主要下游产品

2010年丙烯下游消费结构

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2017年丙烯下游消费结构

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    聚丙烯是丙烯最大的下游产品。丙烯消费下游构成较为稳定，聚丙烯是最主要的丙烯下游产品。2010年全球丙烯产品中约64%的产品用于生产聚丙烯，到2017年全球

丙烯产品中，聚丙烯的消费比例达到了65.4%，比例仍在不断提高。

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    2018年全球聚丙烯需求增速加快，开工率提高：2018年全球聚丙烯需求为7339万吨，同比增长4.7%，增速较2017年提高0.7个百分点，由于能力增长低于需求增长，开工率有所提高。2010-2017年间，全球聚丙烯供应复合增速为4%，需求复合增速约4.5%，2017年全球聚丙烯开工率达到88.5%。

全球聚丙烯开工率提高

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2017全球聚丙烯产能分布

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    我国内聚丙烯产能消费稳步上涨。2010-2017我国聚丙烯产能复合增长率为10.2%，需求增长为7.8%，产能增长高于需求，然而2017年我国聚丙烯产量和需求仍有约450万吨缺口。2017我国丙烯酸消费增速10.2%，需求增长迅速，而同期产能增速有所放缓为5.3%。预计2018年全国聚丙烯产能为2573万吨/年，产量为1960万吨，国内聚丙烯进口量在400万吨，需求为2580万吨。

我国聚丙烯供需状况

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    我国内聚丙烯自给率逐步上升。2010-2017我国聚丙烯复合开工率增长为0.4%，开工率基本保持在80%左右，2017我国聚丙烯开工率有所提升至82.1%。聚丙烯自给率稳步上升，2010-2017我国聚丙烯自给率复合增速2.6%，2017年我国聚丙烯自给率达到81%。随着下游消费的提升和我国聚丙烯技术的改良，聚丙烯缺口尤其是高质量聚丙烯缺口将逐步缩小。

我国聚丙烯开工及自给情况

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    五、PDH经济性分析

    丙烷脱氢的生产成本包含丙烷原料成本（每吨丙烯产出约消耗丙烷1.2吨）、催化剂和化学品、副产品价值、公共工程、固定成本和折旧。其中丙烷原料成本占到总生产成本的大头，如下图所示，采用进口丙烷作为原料的丙烷脱氢装置的生产成本结构如图，丙烷原料远远大于其他成本项。如果将副产品价值排除在外，丙烷约占总成本结构的78%。

    PDH装置的主要成本来自原材料。根据测算，在丙烯生产中原材料成本占比约80%，原料丙烷的价格是决定成本优势的核心因素。而丙烷是液化石油气（LPG，主要为丙烷和丁烷的混合物）的主要成分，丙烷价格与LPG价格变化保持一致，因此，LPG价格及其走势间接成为PDH工艺成本优势及其可持续性的核心问题。

原材料在丙烯生产中占比约80%

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PDH装置规模和收益正相关

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    45万吨以上的PDH装置有较强经济型和抗风险能力。丙烯–丙烷价格差是影响PDH装置经济性的决定性因素，而PDH装置经济性对生产规模和公用工程价格变化的敏感性较弱。从近年价格走势来看，不同规模的PDH装置在较宽价差范围内均能体现出较好的经济性，但是规模大于45万吨/年的PDH装置对抗经济性风险的能力显著优于较小规模的PDH装置。

    从PDH装置整体的经济效益达到最优长期来看，丙烷脱氢技术有广阔的发展空间。主要逻辑有三：油价大概率迎来温和复苏，石化行业盈利水平向好；国内丙烯供不应求，价格存在底部支撑；PDH技术主要成本在于原料丙烷，丙烷为LPG主要成分，美国页岩油革命带来NGL爆发式增长，使全球LPG供需格局趋于改善，目前LPG供应增长快于需求，构筑丙烷价格天花板，叠加天然气对LPG的替代及比价效应，LPG价格长期或将低位徘徊，PDH技术成本优势明显。

国内主要丙烷脱氢生产企业产能统计

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