2024年纯苯行业研究:掣肘于人,纯苯扩能步伐趋缓

  • 来源:东方证券
  • 发布时间:2024/03/11
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纯苯行业研究:掣肘于人,纯苯扩能步伐趋缓。近年我国纯苯产业呈现高速发展态势,但其下游产业发展更为迅速:近五年苯乙烯/己内酰胺/己二酸/苯酚/苯胺产能年化复合增长率分别为18.2%/12.4%/9.2%/19.0%/4.1%,若按纯苯单耗折算,则其对应纯苯消耗量近五年年化复合增速约为14.4%,高于纯苯自身的13.1%。叠加调油因素对海内外纯苯货源的扰动,近年纯苯供需格局明显优于下游,纯苯估值中枢整体呈现上移趋势,产业链利润在大多数时间均被纯苯环节截留。较佳的利润状态能否使得我国纯苯产能延续高增长?答案或是否定的。纯苯副产物的特质决定了其产能扩张无法由其自身供需情况决定。在对纯苯各生产工艺的长期...

1 近年纯苯产业链利润呈现向上分配状态

纯苯产业链绵长,终端囊括领域极广。纯苯化学式为 C6H6,常温下为甜味的无色透明油状液体,难溶于水,易溶于乙醇、乙醚、氯仿。纯苯具有可燃性和致癌毒性,需要密封灌装、低温通风存储。此外,其熔点为 5.5℃,因此冬季仓储时需要保温,否则会容易出现结晶。根据原料来源,可将纯苯分为石油苯和煤制加氢苯,石油苯主要在裂解汽油、重整汽油以及对二甲苯生产过程中的伴随产出,加氢苯则由煤炼焦过程中的副产物粗苯低温加氢而成。纯苯是重要的化工原料,可以用于生产苯乙烯(为最大下游,占比约 45%)、己内酰胺、酚酮、苯胺、己二酸等;终端应用广阔,囊括家电、建材、纺服、汽车、农药和医药等领域。

纯苯产能呈现快速扩张态势,但下游扩能速度更快。目前我国纯苯总产能(包含加氢苯)约为 3000 万吨/年,年产量 2311 万吨,已成为全球最大的纯苯生产国。近年在民营炼化的集中投产下,我国石油苯产能及产量均稳步增长,石油苯产能从 2018 年的 1303 万吨/ 年增长至 2023 年的 2407 万吨/年,年化复合增长率为 13.1%。粗苯加氢产能整体保持平稳,现有产能规模在 800 万吨/年附近,折算为加氢纯苯产能约在 600 万吨/年以内。而从下游情况看,近五年苯乙烯/己内酰胺/己二酸/苯酚/苯胺产能年化复合增长率分别为18.2%/12.4%/9.2%/19.0%/4.1%,若按纯苯单耗折算,则其对应纯苯消耗量近五年年化复合增速约为 14.4%,下游扩能速度快于上游。

进口货源成为我国纯苯供应端重要补充,调油影响纯苯国际物流。在纯苯需求增速快于供应增速的背景下,我国纯苯内部供应缺口有所放大,进口依存度从 2020 年的11.6%上升至 2023 年的 17.6%,海外货源成为了我国纯苯供应端的重要补充。中国 2023 年进口纯苯 336 万吨,其中韩国货源占比 46%,其次为文莱与泰国,三国合计占总进口量的71%。但受到调油因素的影响,我国纯苯进口易受到美国挤压。这主要是因为甲苯除了可以通过歧化反应生成对二甲苯和纯苯,也可以作为一种高辛烷值添加剂(甲苯的研究法(RON) 辛烷值为 120,马达法(MON)为 109)参与汽油调和。因此,当甲苯调油经济性较好,而甲苯歧化利润较差时,就有可能有更多的甲苯流向调油领域,降低甲苯歧化装置的开工率,从而减少了纯苯的供应量。此外纯苯下游乙苯与异丙苯也能参与调油。美国在调油季会加大对纯苯上游原料(甲苯)及其下游产品(异丙苯与乙苯)的需求量,从而阶段性扩大了纯苯供需缺口,纯苯美韩价差大幅走阔。为弥补这一缺口,美国往往会在调油季加大纯苯进口,巨大的美韩价差也让韩国纯苯贸易商看到了套利机会,韩国纯苯货源大量发往美国,从而挤压了对中国的出口,最终使得我国国内纯苯供需阶段性偏紧。

近年纯苯估值中枢上移,产业链利润多数时间被纯苯环节攫取。在产业链扩产速度分化与调油因素的影响下,近年纯苯供需格局明显优于下游,纯苯估值中枢整体呈现上移趋势,纯苯与石脑油的价差中枢从 2019-2010 年间的 100 美元/吨左右上移至 2021-2023 年间的 250 美元/吨。同时若对纯苯五大下游的利润按其需求占比进行加权测算,可以发现纯苯下游加权利润已经基本被压降至零值附近,产业链利润在大多数时间均被纯苯环节截留。

那么在未来,较佳的利润状态是否将为我国纯苯产能扩张按下加速键?本文将围绕这一问题,从生产工艺的视角出发,对不同制备方法的历史沿革与长期发展趋势进行探讨,测算其未来 5 年副产或联产的纯苯产能增量,思考是什么导致了未来纯苯产能增速的变化。

2 溯源纯苯供应路径

在回答上述问题前,我们先对纯苯的产出路径进行溯源,其主要依赖以下几种方式获得:

①催化重整得到重整生成油后抽提:催化重整即以重石脑油为原料,在一定温度、压力、临氢和加催化剂的条件下,将烃类分子重新排列成新的分子结构,生成富含芳烃的重整生成油并且副产氢气的过程。重整生成油可以直接用于汽油的调和组分,也可以经芳烃抽提制取 BTX(纯苯、甲苯、二甲苯)。当炼厂生产目的为高辛烷值汽油时,重整装置进料为宽馏分,沸点范围一般采用 80-180℃馏分;当生产目的为芳烃时,重整装置进料为窄馏分,沸点范围一般采用 60-165℃馏分(生产实际中常用 60~130℃馏分作原料)。用于生产高辛烷值汽油的催化重整装置包含原料预处理和重整反应系统等部分,而用于生产芳烃的催化重整装置则在此基础上,还包含芳烃抽提和分离等部分,以最终产出纯苯等芳烃。

②乙烯裂解副产:烃类裂解即指烃在高温下(600-800℃)发生碳氢键和碳碳键的断裂。裂解装置在产出乙烯的过程中,通常会伴随产出粗裂解汽油,粗裂解汽油进入裂解汽油加氢装置后,再产出加氢汽油,将加氢汽油再进入芳烃抽提装置,最终可得到纯苯。

③甲苯歧化:甲苯歧化即指甲苯在催化剂帮助下,将其苯环上的甲基转移到另一个甲苯上,通过歧化反应,两个甲苯分子可生成一个苯分子和一个二甲苯分子。 在实际生产过程中,部分炼厂会利用芳烃联合装置(包含催化重整、芳烃抽提、二甲苯分离、歧化及烷基转移、吸附分离、二甲苯异构化等单元装置),将上述三种路线结合,对乙烯裂解路线出来的加氢裂解汽油与催化重整路线出来的重整生成油进行芳烃抽提,得到纯苯、甲苯、二甲苯,并对甲苯进行歧化以增产纯苯。此外,在将混二甲苯进行异构化生成对二甲苯时,也会有部分乙苯脱乙基生成纯苯。通常而言,芳烃联合装置的对二甲苯产量会远高于纯苯,如浙石化芳烃联合装置的对二甲苯和纯苯最终产率分别为53.4%、20.2%,故纯苯自身供应情况会极大受到其他产物效益等外部因素的影响。

④煤制路线:上述三种路线均为油制路线,所得纯苯被统称为石油苯。但除此之外,纯苯也可以从煤焦化过程中得到。焦煤在生产焦炭时,会副产焦炉煤气,对其进行脱氨后可回收得到粗苯,经过脱重装置得到轻苯,此后通过催化加氢将轻苯组分中的烯烃、环烷烃、含硫化合物、含氮化合物转化为相应的饱和烃,再通过萃取蒸馏法将芳烃和非芳烃分离,最终将芳烃再精馏得到纯苯、甲苯等产物。

综合上述内容可以发现,纯苯生产工艺多元且复杂,以油制路线为主,煤制路线为辅。但无论是油制还是煤制,纯苯均具有较强的副产物特性,这也意味着其产能扩张无法完全由其自身供需情况决定。后文我们将围绕乙烯裂解副产、芳烃联合联产以及煤制苯的历史沿革与长期发展趋势进行探讨,在此基础上测算其未来 5 年副产或联产的纯苯产能增量。

3 乙烯裂解副产:原料轻质化进程制约后续乙烯项目纯苯出率

3.1 乙烯裂解副产为纯苯重要来源,且未来我国仍将有大量乙烯项目上马

目前我国约有四分之一纯苯产能来源于乙烯裂解副产。在第一章的工艺梳理中,本文曾介绍过裂解副产纯苯的原理,在此将进一步梳理具体的物料进出流程:以华中地区某100 万吨/年乙烯项目为例,其乙烯裂解装置将副产 67.53 万吨/年粗裂解汽油,其中47.45 万吨/年粗裂解汽油将进入裂解汽油加氢装置,产出 26.12 万吨/年加氢汽油(C6-C8 馏分),加氢汽油再进入芳烃抽提装置,最终产出 12.47 万吨/年纯苯。在此项目中,乙烯-纯苯出率比约为 1:0.125。受进料等因素影响,不同项目乙烯-纯苯出率比存在一定差异(关于这一点,后文将进行进一步分析)。近年随着我国乙烯产能的快速增长,源于乙烯裂解副产的纯苯产能已达到 699 万吨/年,占据纯苯总产能的 25%。

未来仍有大量乙烯项目计划上马,但其释放的纯苯产能实际增量需进一步商榷。从现有规划情况来看,在未来五年内,仍然有大量乙烯项目计划上马:即使剔除裕龙、古雷、华锦阿美一体化项目(避免造成纯苯产能的重复测算),仍然有 2810 万吨的乙烯产能将要投放。按照历史乙烯-纯苯出率比例推算,上述乙烯项目将释放约 400-500 万吨纯苯产能。但考虑到乙烯裂解原料的轻质化进程,我们认为未来源于乙烯裂解副产的纯苯产能实际增量或明显低于上述估算,后文将围绕该问题展开阐释。

3.2 乙烯裂解原料轻质化进程或导致其纯苯出率降低。

乙烯裂解原料组分越轻,纯苯收率越低。首先我们要厘清一点,即用不同原料裂解制备乙烯,其收获的产物比例具有巨大差异。目前常见的乙烯裂解原料有乙烷、丙烷、丁烷、LPG、凝析油、石脑油、加氢裂化尾油及柴油等。通常而言,原料组分越轻,乙烯收率越高,而芳烃等副产则会越少。比如,当以石脑油作为裂解原料时,乙烯收率约为33.6%,纯苯收率约为 6.7%;而当以乙烷为裂解原料时,乙烯收率高达 77.7%,但纯苯收率却仅有 0.9%,远远小于石脑油裂解。

以邻为鉴,美国裂解原料轻质化导致其裂解副产纯苯产能受限。纵观美国乙烯裂解装置发展史,在 20 世纪 80 年代,石脑油尚为乙烯裂解核心原料,占比在 7 成以上。但进入21 世纪后,伴随着页岩油气革命的推进,天然气与凝析油产量增长迅速,美国也由此获得了充裕的乙烷资源,美国乙烷产品年供应量从 2011 年的 3.46 亿桶增长至 2022 年的7.37 亿桶。此外,乙烷裂解装置建设的单位投资成本(包括公用工程和辅助设施)相较石脑油裂解装置更低,单位能耗也低于石脑油等原料。在此背景下,美国开始大量投建乙烷裂解装置,美国乙烷裂解制乙烯(此处不包含混合进料装置)的产能从 2015 年的211 万吨/年增长至 2021 年的 1022 万吨/年。而美国乙烯裂解原料的轻质化态势也意味着,其裂解副产的纯苯产能增长远远无法匹配上乙烯产能扩张的步伐,美国裂解副产的纯苯产能在过去十年间仅从 181 万吨/年增长至 186 万吨/年,几无纯苯产能增量。

受制于本土乙烷资源缺乏,我国乙烯裂解原料仍以石脑油为主,但轻质化进程亦在持续推进。相较于美国,我国乙烷资源相对欠缺,故目前乙烯裂解原料仍以石脑油为主,石脑油裂解制乙烯装置产能占比仍在 70%左右,远高于美国。但我国乙烯裂解原料的轻质化进程也在持续推进过程中,目前轻烃裂解制乙烯的周度产量已经基本维持在13-15 万吨区间内,与 2021 年年中的产量水平相比(4-5 万吨/周)已有明显提升。我国的裂解原料轻质化将主要沿袭以下三条发展路径:

①加大对本土油田气中分离出来的轻烃组分的利用。在国内现有的轻烃裂解制乙烯项目中,有两套装置利用的是本土油气资源。其中兰州石化乙烷制乙烯项目主要依托长庆油田(该油田天然气资源丰富,富含乙烷、LPG 及轻烃组分),独山子石化60 万吨/年乙烷制乙烯装置则主要依托塔里木油田(该油田建有大型轻烃回收装置,每年可回收 45 万吨 LPG 及稳定轻烃,回收乙烷 76.2 万吨)。在未来,我国将深化对油田天然气的处理利用,从而保障拟建轻烃裂解项目的原料供应。如呼和浩特120 万吨/年乙烷制乙烯项目,将以苏里格气田拟建的天然气深度处理总厂、长庆油田上古天然气处理厂以及冀东油田佳县天然气处理厂提供的乙烷、液化气及轻烃为原料;而独山子石化 120 万吨/年二期乙烯项目则将继续依托塔里木油田,原料包含100.91 万吨深度稳定轻烃、31 万吨油田轻烃、60.6 万吨乙烷以及 61.9 万吨油田LPG 等。而上述裂解装置原料组分轻于以往大多数乙烯项目,故其纯苯出率亦明显低于平均水平,如独山子石化 120 万吨/年二期乙烯项目的纯苯年产能仅为 7.96 万吨,纯苯-乙烯比率仅为 0.066。

②提升炼厂内部轻烃资源回收能力。近年各炼厂,特别是新建的一体化炼厂也在提高对炼厂内部轻烃资源的加工利用水平。炼厂内部轻烃资源主要源于两处,一为在炼厂常减压、中压加氢等装置副产的饱和液化气中,富含丙烷、正丁烷以及少量乙烷等饱和烷烃,乙烷、丙烷和正丁烷均可以均为优质的裂解原料;二为从炼厂干气中得到的轻烃。据此前吴群英(2019)对中石化部分炼厂轻烃来源的统计看,催化裂化装置为炼厂轻烃核心来源,一般占到全厂轻烃总出量的 50%以上。而在催化裂化干气中,不同工艺产出的轻烃组成存在一定差异,但一般而言,乙烷收率均在20%以上,乙烷及乙烯合计收率一般在 60%附近。传统炼厂一般将干气作为燃料气,因此对干气的回收利用可以帮助炼厂赚取烯烃与燃料气之间的价差。如浙石化的炼厂干气装置采用燕山石化 PSA 工艺以及北化院的浅冷油回收工艺,回收不饱和干气中的乙烷、丙烷以及乙烯(可分别多产约 30、6、6 万吨),即使按最保守测算方法,乙烷/丙烷单吨利润差设为 1000 元,乙烯单吨利润差设为 2000 元,对炼厂干气的利用也能为浙石化每年多增利润 4.8 亿元。在利润及转型发展的驱动下,也有越来越多的炼厂新建干气回收装置,如茂名石化的 50 万吨/年干气回收富乙烷气装置,每年可回收乙烷气 21.6 万吨,并将其直接送入乙烯装置作为裂解原料。对炼厂内部轻烃资源的深化利用亦推动了国内乙烯裂解原料的轻质化。

③依托从美国进口乙烷。除了依托本土轻烃资源外,我国近年也在扩大乙烷的进口规模以解决轻烃裂解装置原料供应问题。我国目前的乙烷进口主要有两个渠道:一为新浦化学依托英力士获得美国乙烷资源(新浦在2017年曾与Ineos签订长协,Ineos 需长期为新浦的乙烯裂解装置供应美国乙烷)。二为卫星石化依托尼德兰码头获得乙烷资源(卫星石化于 2018 年与 Energy Transfer 签署了乙烷供应协议,卫星石化每年可从美国进口 300 万吨乙烷)。美国对中国的乙烷出口量已经从 20 年的43 万吨/ 年扩大至 22 年的 320 万吨/年。借助上述乙烷进口资源,新浦化学与卫星石化的轻烃裂解装置成功投建并运行。但要注意的是,目前进口乙烷也受到美国乙烷出口能力上限制约,Marcus Hook 和 Morgan’s Point 码头均已经接近满负荷运行,Martin Terminal 码头则受到美国两党能源政策理念差异等因素影响,目前建设进展缓慢,后续需关注 24 年美国大选产生的影响。

未来支撑裂解原料持续轻质化的核心驱动力在于成本优势及减碳诉求。前文已经阐释了我国轻质裂解原料的来源路径及潜在增长点,在此我们将对裂解原料轻质化的长期驱动力进行进一步说明:①成本优势。相较于传统的石脑油裂解制乙烯,乙烷裂解制乙烯具有明显成本优势。从全球的乙烯装置成品原料价差来看,乙烷等轻烃裂解装置的价差明显要优于石脑油裂解装置,部分石脑油裂解制乙烯装置已处于亏损状态。而从国内的乙烯装置成本看,则需要考虑乙烷与原油之间的比价关系。基于石脑油裂解制乙烯的现金流成本,去倒算相同成本下进口乙烷制乙烯对应的美国乙烷价格(乙烷中美船运费用及出口终端等费用按 200 美元/吨核算)后可以发现,只有当原油价格极低时,国内石脑油裂解制乙烯装置相较于乙烷裂解才有比价优势:美国乙烷 MB 价格在大多数时间位于40 美分/加仑以下(约为 300 美元/吨),此时布伦特原油价格需要在 50 美元/桶以下时,二者成本才能基本一致。而考虑到布油只有在极少数时间才位于 50 美元/桶以下,故国内乙烷裂解制乙烯装置的经济性通常亦优于石脑油裂解装置。②减碳诉求。目前百万吨级的石脑油裂解装置每制备 1 吨乙烯的二氧化碳排放量约为 1.0-1.5 吨,而乙烷裂解制乙烯所排放二氧化碳量仅为 0.8 吨左右。在相近的烯烃规模下,轻烃裂解装置的进料量和分离单元进料量均小于石脑油或重质原料,从而降低单位烯烃的能耗和碳排放。同时轻质原料的碳氢比较低,副产氢气较多,可在炼厂内循环使用并减少碳排放。在碳中和的大背景下,裂解原料的轻质化将助力双碳目标的实现。

综上所述,对于未来 5 年拟投放的 2810 万吨的乙烯产能(暂不包括裕龙、古雷、华锦阿美一体化项目),我们不能简单得按照历史乙烯-纯苯出率比例去推算上述乙烯项目副产的纯苯产能。在此我们结合前文分析做出以下设定:①对于 MTO 项目及CTO 项目,其副产得到的粗苯极少,可忽略不计。②对于轻烃裂解项目,以塔里木 120 万吨/ 年二期乙烯项目为基准,乙烯-纯苯出率设定为 5%-7%区间。③对于石脑油裂解项目,轻烃回收 C2C3 及液化气在裂解原料中的占比将继续提升,参考南港乙烯项目与中石化岳阳乙烯项目,乙烯-纯苯出率设定为 9%-15%区间。此外,对于原有的乙烯裂解装置,其进料比例可在一定幅度内波动,但若要大幅改变裂解进料结构,则需调整裂解炉类型,在此暂不考虑原有裂解产能的纯苯出率变化。在上述设定下,我们测算出 2024-2028 年间乙烯裂解副产的纯苯新增产能为 223-368 万吨/年,中值为 295.5 万吨/年,该部分对应的纯苯总产能 2024-2028 年间复合增速仅为 1.90%。

4 芳烃联合:政策前瞻性指引,装置投建速度或长周期放缓

在 2019-2023 年间,我国纯苯(石油苯)产能增长 916 万吨/年,其中绝大多数产能增量均由芳烃联合装置贡献。本章节将解释为何源于芳烃联合的纯苯产能在近年出现了高增长,并进一步对未来芳烃联合能贡献的纯苯产能增量空间做出展望。

4.1 政策红利为民营大炼化崛起奠定基石

追溯此轮芳烃联合装置的投建浪潮,可以发现以恒力石化、浙石化、盛虹炼化等为代表的民营大炼化扮演了极其重要的角色。对于民营大炼化企业来说,政策红利奠定了其崛起的基石。

政策红利主要分为两方面:

一为自上而下针对民营炼化项目的支持。 在顶层规划设计中,2015 年《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》公布,提出要加快开放电力、电信、交通、石油、天然气、市政公用等自然垄断行业的竞争性业务。此后在《中共中央国务院关于营造更好发展环境支持民营企业改革发展的意见》中,提出进一步放开民营企业市场准入,在电力、电信、铁路、石油、天然气等重点行业和领域,放开竞争性业务,进一步引入市场竞争机制。上述政策意味着民企进入炼化行业的大门在持续打开。 在石化产业具体设计方面,国家发改委发布了《石化产业规划布局方案》,提出在上海漕泾、浙江宁波、广东惠州、福建古雷、大连长兴岛、河北曹妃甸、江苏连云港建设七大世界级石化产业基地,到 2025 年全部产能将占全国的 40%,鼓励有实力的民营企业按照准入要求参与石化产业重组改造和基地建设。民营炼化一体化项目贴合国家对炼化产业集聚发展、一体化发展的要求,具有极强的建设必要性。

在具体炼化项目方面,各级政府亦制定了具体扶持方案。以恒力石化炼化一体化项目为例,国务院发布《关于近期支持东北振兴若干重大政策举措的意见》,提出地方和企业要做好恒力炼化一体化项目前期工作并力争尽早开工。大连市政府亦与恒力签订投资合作协议书约定:“企业所得税地方留存部分(所有市/区或县两级地方留成部分,即40%)及增值税地方留存部分(所有市/区或县两级地方留成部分,即 25%),前四年由财政全奖励额给企业,后六年减半奖励。”具体税收政策的支持增厚了民营炼化项目的潜在利润,推动了项目建设加速进行。

二为原油进口权的放开使得民营炼化企业摆脱了原料束缚。 此前原料供应极大限制了民营炼厂的发展。首先,在《关于清理整顿小炼油厂和规范原油成品油流通秩序的意见》中规定,民营企业在进口原油时,需要拥有中石油和中石化出具的书面文件,同意购买地炼企业利用非国营配额的原油并安排生产,此后海关才能批准办理通关。其次,根据 2003 年铁道部发布的《铁运函 150 号令》,铁路部门不能在没有排产计划的情况下安排相对应的运力。上述限制使得部分山东民营炼能长期闲置。2015 年后,我国在原油进口权与使用权方面加大了放开力度。15 年 2 月,国家发展和改革委发布了《关于进口原油使用管理有关问题的通知》,允许符合能耗、质量、环保和安全等基本条件的原油加工企业,在淘汰一定规模落后产能或建设一定规模储气设施的前提下使用进口原油。这一政策标志着原油进口权正式有条件开放。此后国务院又明确提出“支持符合条件的企业参与原油进口、成品油出口”。原油进口权的放开使得民营炼化企业摆脱了原料束缚,部分山东炼厂开工率得到提升,也使得后续浙石化等民营炼化一体化项目摆脱了原料供应的后顾之忧。随着民营炼化一体化陆续建成并投产,其配额也呈现逐年递增趋势。2023 年,民营炼化一体化获得的原油进口配额已经达到7600 万吨,较 2019 年的 2430 万吨增长 212.8%。

4.2 大型芳烃联合装置投建推动此前纯苯供应高增

而对于民营大炼化项目来说,建设大型芳烃联合装置为其必选项。一来,恒力集团等民营企业均从下游起家并逐步往上游延伸,拥有大量 PTA 产能,建设芳烃联合装置可以帮助其解决对二甲苯原料供应瓶颈。此前其有大量对二甲苯原料需要依赖进口,芳烃联合装置建成投产后能够有效替代进口量,PX 直接供应给内部下游产能使用,增加企业在周期波动中的抗风险能力。二来,近年成品油需求增速放缓,“减油增化”成为炼厂转型方向。建设芳烃联合装置可以帮助新型炼厂降低油品产出,提高对二甲苯、纯苯等化工品产出,从而助力减油增化目标的实现。如浙石化一期与二期的炼能设计均为1000 万吨/年,但在减油增化理念影响下,其二期芳烃装置产能较一期增加了 140 万吨/年,达到了 660 万吨/年。

大型芳烃联合装置的集中投建推动纯苯产能快速增长。民营炼化项目的芳烃联合装置在2019-2023 年间集中投建。经统计,在 2019 年-2023 年间共有 13 套芳烃联合装置投产,释放对二甲苯产能 2779 万吨,其中三大民营炼化(浙石化、恒力石化、盛虹炼化)贡献的对二甲苯产能增量达到 1680 万吨,占比 61%,为扩能主力军。纯苯作为芳烃联合装置的联产物,其产能也在此期间快速增长,其中绝大多数均由芳烃联合装置贡献。浙石化、恒力石化、盛虹炼化三者纯苯新增产能合计达到 546 万吨/年,占目前石油苯总产能的 23%。

4.3 双碳目标及十亿吨炼能红线下,芳烃联合项目远期增量受限

双碳大背景下,十亿吨炼能红线已定,未来大炼化新项目审批或趋紧。在碳达峰与碳中和目标提出后,2021 年,中共中央、国务院相继发布了落实“双碳”目标的纲领性文件,分别为《中共中央、国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》和《2030 年前碳达峰行动方案》,文件中明确指出“严控新增炼油和传统煤化工生产能力,稳妥有序发展现代煤化工。未纳入国家有关领域产业规划的,一律不得新建改扩建炼油和新建乙烯、对二甲苯、煤制烯烃项目”。同时提出到 2025 年,国内原油一次加工能力控制在 10 亿吨以内(该要求在 23 年被四部委《关于促进炼油行业绿色创新高质量发展的指导意见》再次强调)。而据卓创统计,我国炼能目前已接近 9.5 亿吨,规划中的还有裕龙、华锦、古雷等大炼化项目,炼能红线即将被触及,未来新的大炼化项目审批预计将大幅收紧。

未来尚有三套芳烃联合装置将上马,但在新建大炼化项目审批收紧的背景下,远期产能增量或将受限。在未来三年内,仍将有裕龙石化、古雷石化二期以及华锦阿美的三套芳烃联合装置存在投产预期,预计将新增纯苯产能 228 万吨/年。但再往后看,炼能红线的设定意味着芳烃联合装置的进料-石脑油产出总量将受到限制。同时,新建大炼化项目审批的收紧,也将意味着在裕龙石化、古雷石化二期以及华锦阿美产能投放结束后,芳烃联合产能的新增将只能依托于现有炼能的改造升级,源于芳烃联合装置的纯苯产能增速难再延续高增速。整体来看,2024-2028 年间由芳烃联合贡献的纯苯产能预计仅有300 万吨/年,该部分对应的纯苯总产能 2024-2028 年间复合增速仅为 1.92%。

5 煤制加氢苯:“难为无米之炊”,原料供应仍为最大难题

由酸洗到加氢,工艺升级推动煤制苯产能迅速扩张。酸洗法为国内最早期的粗苯精制工艺,即对蒸馏后的粗苯进行馏分切割后用硫酸洗涤,使得不饱和烃与硫酸发生反应,最后对反应生成物进行分离得到纯苯。在 21 世纪初期,酸洗法在我国煤制苯行业中占据主导地位,酸洗苯产能在 2005 年达到 88.5 万吨/年,占比接近 8 成。但酸洗工艺存在两个较大的问题:①产品品质较差、纯度较低,下游接受度不足。酸洗工艺较为落后,产品收率偏低,苯含量等指标明显差于石油苯,下游应用领域较窄,仅顺酐、氯化苯等生产企业会将酸洗苯与石油苯掺混使用。②环境污染问题较严重。在酸洗过程中,会有大量废液产生并极难处理。此外酸洗法的单位能耗也较高。因此国家发改委后将酸洗法工艺列入了淘汰技术目录予以限制。在此背景下,粗苯加氢逐步取代酸洗法成为了主流工艺。相比酸洗法,粗苯加氢所得的产品质量明显更优,苯含量可达 99.9%以上且含硫量极低,品质接近石油苯。同时粗苯加氢生产过程中排放的废气废渣与废液也极少,契合环保减排要求。因此,粗苯加氢装置在 08 年后大量投建,产能从 2008 年的不足100 万吨/年快速上升至目前的 700 万吨/年附近。

目前粗苯加氢产能内部竞争呈现白热化,长停装置增多。但伴随着粗苯加氢装置的大量投建,新的问题随之而来。目前的粗苯加氢行业呈现两个特征:①原料供应整体有限。原料粗苯只能从焦炉煤气中得到,且出率极低。据调研得知,一个具备 100 万吨/年焦化能力的焦化厂在满产状态下每年能副产的纯苯量约为 1 万吨。按 2023 年焦炭产量4.9 亿吨测算,则粗苯理论产量约为 490 万吨。而目前我国粗苯加氢生产能力可达700 万吨/年,远超出原料供应上限,故加氢苯开工率长期低于 70%。②行业门槛较低,生产企业众多,对原料的争夺激烈。相较于石油苯,加氢苯行业进入难度相对较低,单套装置规模较小。现有加氢苯企业 50 家,产能规模小于等于 10 万吨/年的有 28 家,CR5 仅为26.4%。分散的市场参与者与受限的原料供应使得行业竞争长期处于白热化阶段,加氢苯-粗苯价差较难持续拉开,粗苯精制环节多数时候均为负利润状态。在此背景下,目前已有 179 万吨/年加氢苯产能被市场所淘汰。

未来加氢苯仍有新增产能,但原料供应仍为煤制路线发展最大瓶颈。结合上述分析可知,加氢苯的长期产出上限将由焦炭产量决定。虽然从投产计划看,未来仍有多套加氢苯装置计划上马,如濮阳中汇二期(据了解 24 年 1 月末已出合格品)、甘肃首途及内蒙古黑猫等。但据东证衍生品研究院黑色组测算,2024 年焦炭产量增长约 500 万吨,对应粗苯副产约 5 万吨,折算到加氢苯产量增量仅 4 万吨左右。而从更长期的维度看,我国焦炭年产量在未来 5 年内或维持在 5 亿吨以下,粗苯年产量上限或在 500-550 万吨附近,对应加氢苯年产量上限或在 400-440 万吨。因此,受制于粗苯供应增长极为有限,加氢苯新装置投放后极有可能挤压老旧装置的原料来源,加氢苯老旧产能的出清进程将加速,若粗苯进口未有明显增量,则加氢苯实际年产量将长期维持在 420 万吨附近,与目前产量水平相比,提升空间极其有限,故加氢苯产能增量暂不纳入有效产能增长统计内。

6 统而论之,纯苯产能增速或将放缓

汇算上述各工艺产能增量,2024-2028 年国内纯苯产能年复合增速放缓至 3.97%。综合上述对各生产路线的分析,我们认为未来 5 年我国纯苯供应增速将大幅放缓,其中在乙烯裂解方面,虽然未来我国仍有大量的乙烯项目待投产,但裂解原料轻质化将导致新投项目的纯苯出率降低,其纯苯副产增量或低于市场预期,2024-2028 年间乙烯裂解副产的纯苯新增产能中值预估为 295.5 万吨/年,对应的纯苯总产能复合增速为 1.90%;在芳烃联合联产方面,政策红利及芳烃缺口推动民营大炼化迅速崛起,但其未来则将面临双碳目标及 10 亿吨炼能红线的制约,由芳烃联合贡献的纯苯产能预计仅有 300 万吨/年,对应增速为 1.92%;粗苯进口无明显增量前,加氢苯有效产能增长有限;甲苯热加氢脱烷基工艺反应温度和压力较高,设备投资较大,且耗氢量较大,故经济性相对较差,在纯苯-甲苯价差长时间拉开前,该工艺大规模铺开可能性较小,预计产能贡献或在50 万吨/ 年左右。综合汇算各工艺的产能增量,2024-2028 年间国内纯苯产能年复合增速预计为3.97%,与此前双位数增长速度相比,呈现大幅放缓趋势。 在供应端扩能步伐大幅放缓的背景下,需求能否延续此前增速将决定我国纯苯缺口是否继续扩大。本篇文章从生产工艺的视角出发,对不同制备方法的历史沿革与长期发展趋势进行探讨,详细拆解分析了未来 5 年内纯苯潜在的供应端增量,汇算后得到了纯苯扩能步伐将长周期放缓的结论。而在后续的系列专题报告中,我们将进一步对纯苯需求侧、进口变量等内容展开论述,从而对纯苯的供需格局及潜在利润中枢做出长周期展望。

编辑:火腿肠
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