美国低成本天然气化工将改变行业格局

  [中国石油新闻中心2017-05-22]
  美国页岩气引发的天然气化工热潮，将对世界化工产业格局产生重大影响。美国廉价的天然气、乙烷原料及其生产的化工产品具有很强的竞争力，下游化工产业链保持30%以上的利润率。面对美国低成本天然气化工的影响，我国应积极应对。
  美国“页岩气革命”对世界能源格局产生的深远影响已众所周知，然而美国页岩气中富含廉价的天然气凝析液（NGL），给下游化工行业带来高额利润，这还没有引起足够重视。NGL正刺激着美国相关化工产能的快速增加，掀起了装置重启、扩产、新建的热潮。
  2016年4月，美国化学理事会（ACC）宣布，“美国丰富的页岩气已使美国成为了世界上最有吸引力的投资国，美国化工业正处于历史性的投资和扩张浪潮中。”截至2016年年底，基于丰富的天然气、液化天然气和页岩气为原料的美国化学工业投资已达1640亿美元，共涉及264个项目。这些项目预计可带来每年1050亿美元的化学品产出，还可提供70多万个工作岗位。特别是许多新投资都是面向出口市场，极大地改善了美国的贸易平衡。同时，美国制造、增加本国就业岗位等概念，契合美国新任总统特朗普的施政纲领，也为特朗普总统敢于给工业和制造业大力减税增添了足够的底气。
  美国是世界上最早进行页岩气资源勘探开发的国家，页岩气储量丰富，页岩气产量从2007年564亿立方米（占美国天然气总产量10%）增至2016年3600亿立方米（占美国天然气总产量47%）。预计到2040年，将达到5600亿立方米，占美国天然气总产量比例将达到50%。
  近年来，页岩气的开采伴生了大量凝析液（NGL）。NGL是包含乙烷、丙烷、丁烷和戊烷组分的碳氢混合物，其组分含量大约分别为40%、30%、17%、13%。部分产区的NGL中，乙烷含量甚至高达60%。这为下游化工产业提供了优质廉价的原料，有力促进了美国化工产业的迅猛增长。美国廉价的天然气、乙烷原料及其生产的化工产品具有很强的竞争力，下游化工产业链保持了30%以上的利润率。我们有理由预计，在不久的将来，美国页岩气引发的天然气化工热潮，将对世界化工产业格局产生重大影响。
  天然气、页岩气及NGL主要涉及的化工产业包括乙烷蒸汽裂解制乙烯、丙烯脱氢制丙烯（PHD）、天然气蒸汽转化制甲醇及甲醇制烯烃（MTO、MTP）、天然气蒸汽转化制合成氨/尿素等。
  乙烷蒸汽裂解制乙烯。乙烷是优质的乙烯原料，乙烷裂解乙烯收率超过70%，而传统石脑油裂解制乙烯单程收率仅为26%。美国乙烷裂解项目盈利性有很强的竞争力，项目税前利润约810美元/吨，净利润率超过40%（以2014年7月价格测算）。2015年至2020年，美国计划新增乙烯产能1250万吨，均采用乙烷蒸汽裂解。新项目全部投产将使美国现有乙烯产能扩大50％以上。目前，美国以乙烷为原料生产乙烯占总量的73%，预计到2020年将超过80%，传统的石脑油制乙烯占比将降至4%至5%。由于美国聚乙烯市场需求增长非常有限，年均增速预计为2.5%，低于4.3%的世界平均水平，新增产量将主要用于出口。预计美国乙烯的出口当量将从2015年的400万吨增至2025年的1200万吨，主要出口物是聚乙烯、乙二醇和苯乙烯等。
  丙烷脱氢制丙烯（PHD）。丙烷脱氢制丙烯收率超过80%。北美PHD项目的税前利润大概为500美元/吨（以2014年7月价格测算），净利润率接近30%。预计到2020年，美国丙烯出口当量将从2015年200万吨增至300万吨，主要出口物是聚丙烯等。
  天然气蒸汽转化制甲醇及甲醇制烯烃（MTO、MTP）。天然气制甲醇是传统化工装置，利用甲醇可通过MTO、MTP进一步生产乙烯、丙烯。美国天然气制甲醇净利润达到180美元/吨（以2015年5月价格测算）。预计2018年，美国新增甲醇产能将超过1300万吨/年，总产能将达到2000万吨，除满足国内需求的750万吨，其余将出口。
  天然气蒸汽转化制合成氨/尿素。目前美国生产1吨尿素的成本仅为人民币400元左右。据不完全统计，从2012年年初至今，北美计划氮肥项目21个，产能总计超过1000万吨。2020年美国尿素产能将达到2000万吨，年出口量在500万吨以上。
  虽然美国以天然气和NGL为原料的相关化工产业发展迅速，但从美国整体供需看，供给速度仍快于需求增速。同时，美国目前并没有乙烷、丙烷等产品出口的政策限制，不需要美国能源部(DOE)的出口证书，出口也将成为美国油气生产商消化过剩乙烷、丙烷产品的重要途径。预计到2023年，美国乙烷、丙烷、丁烷的过剩量将达到1340万吨，北美地区将达到1700万吨。美国公司正在墨西哥湾建设1000万吨产能的乙烷出口终端，建成后将成为全球规模最大的乙烷出口终端。
  美国页岩气带来的化工扩能热潮将对我国化工产业产生深刻影响，总体上挑战与机遇并存。我国是乙烯、丙烯衍生产品消费大国，是世界上最大的聚合物进口国，乙烯对外依存度在45%以上，无疑将成为美国化工品出口的重要潜在市场。截至2016年年底，我国乙烯生产能力2310万吨/年，产能排名世界第二，但以高成本石脑油为原料的乙烯产能占到80%，尚没有乙烷裂解装置，竞争力处于劣势。美国大量低成本的化工产品出口将对我国化工市场造成冲击。特别是成本较高的石脑油裂解生产乙烯的生产商，将面临巨大的竞争压力。同时，美国甲醇、乙烷、丙烷等化工原料的出口，将使我国沿海地区通过进口甲醇、乙烷、丙烷等原料生产乙烯、丙烯成为可能，将影响我国烯烃产业格局。
  面对美国天然气化工的影响，我国应积极应对。深入研究利用北美甲醇、乙烷、丙烷资源在沿海地区新建烯烃生产装置，并审慎新建传统的以石脑油为原料的乙烯裂解装置；在价格合理的前提下，有条件的烯烃生产厂通过引进北美乙烷、丙烷和凝析液作为裂解或PHD的原料，降低烯烃生产成本；积极利用我国进口及自产液化天然气（LNG）及管道天然气中的乙烷、丙烷作为化工原料，拓展乙烯原料来源，推进我国乙烯原料的轻质化、优质化。（作者马昌峰为中国石油天然气集团公司咨询中心工程经济部高级工程师，申炼为该部主任）