2022年轻烃化工行业市场现状及发展趋势分析 全球原料轻质化趋势下轻烃化工优势凸显

乙烯全球的生产体量是2亿吨规模，丙烯体量约在1亿吨规模，可以说绝大部分化工品来源于乙烯和丙烯，是真正的化工之母。而且对于下游产业链来说，乙烯、丙烯的原料成本占比很高。因此一体化原料配套对于烯烃产业链来说无疑是核心优势，分析相关行业公司的成本竞争力即是研究其生产乙烯、丙烯的成本竞争力。

中国历来有富煤缺油少气的资源特点，尽管在绝大多数化工产品都已经实现了纯中国制造，但作为最上游的原油和天然气的进口依赖度超过70%。由于资源型国家有原料的成本优势，我国的乙烯、丙烯、聚乙烯、聚丙烯等产品时至今日仍有供需缺口。我国资源禀赋的特点导致1）乙烯和丙烯生产目前仍有进口替代空间（进口通常以聚烯烃或其他下游的形式），2021年乙烯当量自给率仅64%，丙烯当量自给率接近80%。结合全球烯烃亿吨级的容量，烯烃赛道进口替代空间较大，并不是一个充分竞争的行业。2）与资源禀赋型国家不同，在中国多种原料路线竞争长期存在，构成了长期多元竞争的局面。对于乙烯、丙烯这类大宗商品而言，成本竞争力是核心因素。

多种工艺路线来源也催生了烯烃行业的多元性和复杂性。全球主流工艺路线按照原料分为油头、煤头、气头，分别对应石脑油裂解（以炼化一体化为代表）、煤制烯烃（CTO/MTO）、轻烃裂解（乙烷裂解、丙烷脱氢、丙烷裂解）。多种路线并举保证了烯烃行业呈现百花齐放的状态，也互为补充共同构成全球烯烃行业的多样性。不同于油头和煤头的传统路线，气头路线曾经因为物流及资源可得性原因而局限于资源富集地，近10年才在全球范围内形成趋势，而卫星化学抓住窗口期，率先成为国内的轻烃化工领军企业。

近十年全球范围内烯烃行业最显著的变革之一是原料轻质化趋势，即烯烃生产原料逐渐由重质石脑油转向更为轻质的低碳烷烃乙烷、丙烷等。这一变化发生在2007年以后，美国的页岩气革命带来大量的天然气资源，同时伴生出大量价格低廉的乙烷和丙烷，可以作为清洁而低成本的烯烃原料。经过十年的发展，全球乙烯中轻质化原料占比已从2010年的32%提升到2020年的40%，且除亚洲还有煤头和油头路线的增长，其他所有地区增量均来自于轻质化原料。

这一趋势背后体现的逻辑是轻质化原料相较于其他路线有较多核心优势：

（一）轻烃化工流程短，收率高。

从各工艺乙烯转化率来看，乙烷裂解是流程最短、收率最高的路线，其产物结构来看，80%转化为乙烯，副产物仅占20%，其中包含可以加以利用的氢气副产；而其他原料裂解路线的乙烯收率均在40%以下，并伴有成品油、丙烯等其他产物，具有产品范围分布较宽的特点。当企业选择这些路线时，需同时考虑这些副产物的消化问题。而对仅需要乙烯原料的企业而言，乙烷路线无疑是更为直接高效的路线。

同样地，相较于其他丙烯路线，PDH工艺收率较高，原料及产品范围较窄，产品只有氢气，和丙烯易分离，因此丙烯收率较高。根据《丙烷催化脱氢制丙烯Pt系催化剂研究进展》，石脑油蒸汽裂解生产丙烯收率在33%左右，而PDH收率可达80%以上。

（二）轻烃化工具有低碳环保优势，是国家鼓励的原料路线。

国家顶层文件多次提到鼓励轻质化原料路线发展。《2030年前碳达峰行动方案》及《“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见》两份文件均将“引导烯烃原料轻质化”列入石化产业结构升级的重要举措，这表明了从顶层设计层面肯定了轻烃化工的低碳环保优势。轻烃化工排碳量远低于其他竞争路线。从各工艺路线排碳情况来看，煤制烯烃单吨乙烯排放二氧化碳为11吨，石脑油裂解单吨乙烯排放二氧化碳为2吨，而乙烷裂解仅有1.1吨，远低于其他路线。在碳中和背景下，项目具有明显的低碳优势，如果后续需要对化工品纳入碳税交易市场，公司也将具有更低的碳税成本优势。

轻烃化工能耗远低于其他竞争路线。2021年11月，为指导各地科学有序做好高耗能行业节能降碳技术改造，有效遏制“两高”项目盲目发展，国家发展和改革委员会等部门发布关于《高耗能行业重点领域能效标杆水平和基准水平（2021年版）》的通知，对炼油、煤制烯烃（乙烯和丙烯）、乙烯（石脑烃类）等重点领域的能耗情况进行了明确的规定。从能耗角度来看，乙烷裂解装置吨乙烯产品能耗为390kg标油／吨乙烯，丙烷裂解装置吨乙烯产品能耗为495kg标油／吨乙烯。乙烷裂解工艺的能耗指标明显优于先进值，且能耗远低于其他竞争路线。

（三）轻烃化工投资强度小，较其他路线投资成本更低。

相较于动辄几百亿投资规模的炼化一体化，PDH和乙烷裂解单吨烯烃投资强度相对较小，折旧成本有明显优势。根据环评公告，中煤榆林60万吨煤制烯烃产线投资为193亿元，单吨乙烯和丙烯投资强度为3.21亿元/万吨。齐翔腾达70万吨PDH项目投资仅34.6亿元，单吨丙烯投资强度为0.5亿元/万吨。乙烷裂解反应流程短、提纯简单、更为清洁环保，其投资强度远低于煤化工和油化工路线。以中国石油兰州石化公司长庆乙烷制80万吨乙烯项目为例，总投资104亿元（含下游烯烃装置）。

（四）轻烃化工能够副产大量清洁的氢气资源。

氢能是重要的清洁能源，2022年3月，由国家发改委和国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》中明确了氢的能源属性，将是未来国家能源体系的组成部分，我国充分发挥氢能清洁低碳特点，推动交通、工业等用能终端和高耗能、高排放行业绿色低碳转型。而在氢能产业发展初期，依托现有氢气产能提供便捷廉价的氢源，支持氢能中下游产业发展、降低氢能产业起步难度具有积极意义。

从当前氢气来源来看，我国工业副产氢是最重要的来源，主要通过石化、化工、焦化行业获取。工业副产氢气是指现有工业在生产目标产品的过程中生成的氢气，氢气来自PSA提氢单元，通过变压吸附，回收其中的氢气。目前主要形式有烧碱行业副产氢气、钢铁高炉煤气可分离回收副产氢气、焦炭生产过程中的焦炉煤气可分离回收氢气、石化工业中的乙烯和丙烯生产装置可回收氢气等来源。其中，煤来源的氢气占比58.9%，高炉煤气来源占比20%，天然气制氢和炼厂干气制氢占比16.3%，而其余MTO、氯碱行业、轻烃行业副产氢气占5%左右。

轻烃副产氢具有单套装置产氢较大的优势，丙烷脱氢单吨丙烯副产约43kg氢气，乙烷裂解单吨乙烯副产65kg氢气，较其他路线来看产氢量优势明显。在烯烃的不同原料裂解产物中，氢气得率有很大的差异。在乙烯的工艺路线中，乙烷裂解是氢气收率最高的路线，是其余原料裂解氢气生成率的3倍以上。同时，在相同回收率条件下，乙烷裂解产出的氢气是石脑油路线的2倍以上。这主要是乙烷裂解过程中副反应少，且反应以脱氢为主，碳-碳键的断裂反应占比很低。

副产氢气路线最直接的优势是为产业链自身循环提供原料或燃料，降低综合成本。由于烯烃下游路线加氢过程不少，因而氢气得率越高能够有助于企业利用这些资源降低其他工艺过程的成本，以丙烯腈为例，丙烯腈需要的液氨由合成氨得到，而合成氨是一个典型的耗氢过程，华东地区氢气价格高达1.5万元/吨左右，实现氢气自循环能够有效降低产业链的成本。1吨丙烯腈消耗0.5吨合成氨，理论上1吨合成氨需要的液氢（标态）约为0.18吨，因此标准的26万吨/年丙烯腈装置耗氢约为2.34万吨，若使用自产副产氢可降低3.51亿元的采购成本。

轻烃化工副产氢纯度很高，有望成为国内燃料电池车用供氢的重要来源。根据东华能源披露，PDH装置副产氢气的纯度高达99.99%，通过PSA提纯后可达到99.999%；根据卫星化学披露，公司乙烷裂解丙烷脱氢以及乙烷裂解的工艺氢气纯度可达到99.999%，可直接作为氢能源使用。同时轻烃化工生产产物简单，杂质含量远低于煤制氢、天然气制氢和焦炉气制氢，仅需较小的成本对其净化便可用作燃料电池的稳定氢源使用。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）