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芳烴是重要的基本有機化工原料,主要包含苯、甲苯、二甲苯。其中,二甲苯中的對二甲苯(PX)主要用于生產精對苯二甲酸(PTA),進而生產聚酯(PET),構成了上下游緊密聯系的PX–PTA–PET芳烴產業鏈。PET下游生產的滌綸、瓶片、薄膜等,已經成為人們生活不可或缺的必需品,具有龐大的產業規模和市場需求。近10年來,隨著民營聚酯頭部企業持續發力入局煉油業務,通過后向一體化的發展戰略,實現產業鏈上下游一體化整合,我國已成為全球第一大芳烴生產國。因此,有必要做好芳烴產業鏈發展研究,推動產業鏈高質量發展。
01全球芳烴產業鏈現狀及發展趨勢
1.1全球芳烴產業鏈發展現狀
全球PX產能7317.7萬噸/年,產量5477.8萬噸。從地區分布來看,東北亞占據全球65%的產能分布,其次是東南亞、印巴、中東、北美和西歐(見圖1)。
近10年來,全球PX產能持續擴張,2013年以來年均產能增速7%,新增產能主要集中在亞洲,我國與周邊國家的市場競爭更加激烈。2022年,全球PTA產能達9701.3萬噸/年,產量8223.7萬噸。從地區分布來看,東北亞占據PTA產能主導地位,2022年,東北亞PTA產能占全球比重達77.2%,是全球PTA的生產和消費中心(見圖2)。我國是全球最大的PTA生產國,預計未來5年全球PTA新增產能主要來自我國。
2022年,全球PET產能1.2億噸/年,按產品形態劃分,PET下游大宗產品主要包括聚酯纖維、聚酯瓶片、薄膜等。據相關報告顯示,2021年,全球聚酯纖維產能8560萬噸/年,因我國新裝置不斷投產,東北亞產能占比進一步提升,約占全球產能的77%,其次為印度,占9%,其余產能主要分布于東南亞、歐美和中東地區(見圖3)。
聚酯瓶片方面,2022年,全球產能3445.4萬噸/年,其區域分布相對廣泛,東北亞產能占比最高,達46%,其次是美洲、中東、印巴、西歐和東南亞地區(見圖4)。2020—2024年,全球聚酯瓶片產能年均復合增長率為5.6%,我國預計達9.7%,將進一步提升在全球產能占比。
1.2全球芳烴產業鏈發展趨勢分析
亞洲芳烴產業鏈發展迅猛
亞洲紡織工業發達,21世紀以來,芳烴產業鏈的發展由我國為代表的東北亞地區主導。自2000年以來,我國PET和PTA產能快速增長,分別于2010年和2015年達到完全自給,由PET和PTA的凈進口國轉為凈出口國。2019年以來,隨著我國民營煉化一體化項目產能的集中釋放,亞洲PX產能獲得爆發式增長。而2020年至今,除我國外,海外基本無新增PX產能。目前亞洲PX和PTA產能全球占比均已超過80%,聚酯纖維產能占比超90%,聚酯瓶片產能占比近60%。隨著亞洲尤其是我國芳烴產業鏈競爭力的不斷增強,部分海外石化巨頭,如BP已開始逐步剝離聚酯化工業務,轉而聚焦清潔能源領域。
裝置規模日益大型化
隨著芳烴技術的不斷進步,生產裝置規模日益大型化,全球PX單套規模大于60萬噸/年的裝置由2010年的19套增至2015年的40套,產能占比由36%增至57%,預計2025年將達到59套,產能占比提升至73%。2010年,全球單套規模大于100萬噸/年的PTA裝置僅有我國的大連逸盛和廈門翔鷺2套,產能占比僅7%;2015年已增至15套,產能占比升至35%;預計2025年將達36套,產能占比升至67%。大型裝置的規模效應顯著增強了企業的競爭優勢。
煉化一體化優勢凸顯
煉化一體化項目可以同時滿足成品油、烯烴、芳烴的生產,通過實施“宜油則油、宜烯則烯、宜芳則芳”的原則,靈活匹配和優化資源利用。近幾年,我國興建的大型煉化一體化工廠,均配套了超大規模的PX裝置,為保障最大化產出芳烴,采用全加氫型工藝流程,煉油部分配套建設大型高比例產出芳烴原料的蠟油深度加氫裂化、柴油加氫裂化裝置,甚至配套采用催化汽油改質生產芳烴原料的裝置,依托先進技術和大型化、一體化優勢,有效降低了運行成本和單位產能投資,提升企業抗風險能力,市場競爭力明顯增強。
技術進步以節能、降本為主導方向
1)芳烴技術
目前,芳烴聯合裝置的技術進步主要體現在生產過程中降低能耗物耗、提高資源的利用效率、降低投資等方面。甲苯歧化與烷基轉移技術是芳烴聯合裝置中增產二甲苯的重要技術,創新主要體現在重芳烴利用率的提高和通過組合工藝增強產品結構的靈活性。PX吸附分離技術進步主要體現在吸附劑的迭代更新、雙塔串聯吸附分離改為單塔吸附分離和減少吸附床層、用甲苯解吸劑替代對二乙苯解吸劑等方面。PX結晶分離技術進步主要體現在低溫余熱制冷技術、使用低能耗的晶體洗滌塔代替高耗能的離心機,并通過多組結晶器并聯使PX結晶裝置規模達到百萬噸級以上。
2)PTA技術
近年來,PTA技術進步主要體現在裝置大型化和工藝流程優化,降低投資成本和運行成本,目前,PTA裝置最大規模已達300萬噸/年;優化操作條件和合理利用PX氧化反應熱量以降低能耗物耗;采用新技術、新設備不斷提升安全環保水平。
3)PET技術
近20年,PET技術進步主要體現在研發鈦系、鋁系及酶類催化劑等替代銻系催化劑,避免重金屬污染,減少生產過程的環保風險,提高反應活性;采用包括熔體到樹脂(MTR)技術、熔體液相增黏技術、高效預結晶和固相增黏技術、NG3工藝(瓶級PET生產技術)等新技術簡化工藝流程,節省設備投資,降低能耗物耗并提高生產效率。
上述技術進展表明,為了提高市場競爭力,芳烴產業鏈技術進步主要以節約能源、降低成本為主線,發展重點在于縮短和優化工藝流程,應用新工藝和催化劑以提高資源轉化率以及生產裝置大型化。
02我國芳烴產業鏈現狀及發展趨勢
2.1我國已成為全球第一大芳烴生產國
截至2022年底,我國PX產能達3494萬噸/年,占世界總產能47.7%;PTA產能達7025萬噸/年,占世界總產能72.4%;PET產能達7124萬噸/年,占世界總產能59.0%;我國PX、PTA、PET生產能力均居世界首位,為做強做優我國芳烴產業鏈奠定了堅實的基礎。2019年以來,以恒力石化、逸盛石化為代表的民營聚酯企業興建的大型煉化一體化裝置相繼投產,從下游PET及紡絲向上游大力發展煉油–PX–PTA全產業鏈,降本效應顯著,助推了我國芳烴產業鏈的發展,同時也提升了民營頭部企業的市場話語權。2021—2024年,我國新增及計劃新增的PTA產能3560萬噸/年,其中上下游配套的PTA新產能占比達50%以上[6]。芳烴產業集中度的不斷提高,進一步推高了行業壁壘和入局難度,也加快了落后產能的淘汰速度。
2.2芳烴產業鏈集中于東部沿海省份
得益于經濟發達程度和物流、消費市場等因素,我國芳烴產業鏈各生產環節主要集中于東部沿海省份。2022年,我國PX產能區域分布相對廣泛,浙江、遼寧、福建、山東4省占比較高;按區域分析,華東地區的產能占全國比重達64%,東北和華南地區占比分別達20%和7%,東部沿海省份產能占比達83%。2022年,我國PTA產能分布更加集中,浙江、遼寧、江蘇、福建4省合計占全國比重達85%,東部沿海省份產能占比達95%(見圖5)。
目前國內PET行業發展成熟,產業集中度已達較高水平。據中國化學纖維工業協會發布的2022年我國聚酯產量排名,前10名全部來自浙江和江蘇,前30名中,浙江、江蘇企業占比超2/3。2021年,浙江、江蘇兩省的PET產能占全國總產能75%(見圖6),福建也是PET主要產地,占比8%,東部沿海省份產能占比達97%。
2.3PX產能持續擴張
我國PX產能在經歷了2010—2014年的第一輪擴能周期后,2015—2018年,由于環保原因、鄰避效應等因素,增長一度停滯,2018年,我國PX對外依存度達到59.0%的最高點。2019年之后,隨著民營煉化一體化項目投產,PX產量迅猛增長,由2017年的1015萬噸增至2022年的2475萬噸,對外依存度逐年下降,從2017年的58.8%下降至2022年的29.9%(見圖7)。2023—2026年,我國仍將有超千萬噸的新增產能投放,自給率將進一步提升。
2.4PTA和PET產能面臨過剩壓力
2015年,我國已實現PTA自主供給。2019年以來,隨著民營聚酯企業積極向上游配套發展PTA原料生產,產量迎來爆發式增長,2022年,PTA產量達5312.93萬噸,占全球總產量的64.6%。2023—2025年,我國仍將新增2870萬噸/年PTA產能,年均復合增長率10%以上,增幅高于下游需求增長速度,供過于求將成為常態。20世紀70年代,我國大規模引進聚酯纖維生產設備和技術,從20世紀90年代末至2000年初,我國PET產量快速增長,逐步成為全球最大PET生產國。2022年,我國PET產能同比增長7.0%,但產量僅為5670萬噸,同比下滑1.1%,10年來首次出現負增長。2023年,我國仍將新增885萬噸/年PET產能。隨著下游紡織產業逐步向東南亞、印度等地區轉移,地緣政治影響疊加經濟下行壓力,PET產品內需外需均面臨不確定性,產能過剩壓力凸顯。
2.5滌綸長絲在PET下游產品中占重要地位
滌綸長絲是目前應用最為廣泛的合成纖維,主要應用于各類服裝和裝飾材料,2021年,我國滌綸長絲產能占PET產能比重達52%,是我國PET下游產能最大的產品(見圖8),得益于紡織服裝生產和進出口貿易的快速增長,經過近20年的發展,我國已成為全球最大的紡織生產和消費國。2021年,我國滌綸長絲產量達4286萬噸,同比增長10.77%,預計未來幾年仍處于擴能周期。目前,我國已成為滌綸長絲的主要出口國,2021年出口305.1萬噸,同比增長11.20%。
2.6芳烴資源量將進一步增加
近幾年,我國持續推進汽柴油質量升級。2021年7月,北京市第六階段車用汽柴油標準(簡稱京ⅥB標準)出臺,汽柴油中芳烴含量、餾程等指標進一步嚴格。隨著環保法規日益嚴苛,我國汽油將進一步控制烯烴、芳烴含量,通過調控餾程指標禁止C9以上重芳烴調入汽油,清潔柴油也將進一步降低總芳烴和多環芳烴含量,以減少PM顆粒物和NOx排放。汽油質量升級導致大量C9以上重芳烴從汽油池中釋放,加之能源結構加快調整,我國成品油市場逐步萎縮及副產芳烴的乙烯工業持續發展,未來可供加工的芳烴資源將進一步增加。
03我國芳烴產業鏈發展建議
3.1加強頂層設計推動芳烴產業鏈新舊動能轉換
國務院印發的《2030年前碳達峰行動方案》中明確提出,到2025年國內原油一次加工能力控制在10億噸以內,主要產品產能利用率提升至80%以上。2022年,我國煉油能力已達9.2億噸/年。近5年來,我國PX產能利用率為71%~77%,距產能利用率達到80%以上的要求仍有差距。應加強芳烴產業鏈布局的頂層設計,統籌優化存量芳烴資源,通過產能置換、易地搬遷、擴能改造等形式淘汰老舊裝置、升級落后產能,因地制宜整合區域內芳烴產業鏈上中下游相關企業,提升產業集中度,增強芳烴產業鏈競爭力,促進產業鏈的新舊動能轉換。
3.2推動芳烴產業鏈技術迭代創新
“雙碳”目標下,我國能源結構加速轉型,柴油消費已經達峰,汽油消費預計在“十四五”末期達峰。在此背景下,煉油企業紛紛加快推進“油轉化”進程。為做好“減油增化”、高效利用重劣質芳烴資源,應加快推動芳烴產業鏈技術迭代創新,開發液相臨氫異構化技術、裂解C9及以上重芳烴加氫裂解技術、催化柴油改質生產輕質芳烴技術、PX結晶分離新工藝、PX氧化反應及粗PTA加氫精制反應過程強化新技術、短流程PET技術,充分利用芳烴資源,進一步降本增效,提升芳烴產業鏈競爭力。
3.3推進PET下游產品高端化、差異化發展
近年來,我國新能源、醫療衛生材料和高端裝備等產業快速發展,為PET下游產品高端化、差異化發展提供了市場空間,應加快高附加值、差異化的PET下游產品研發。建議重點研發太陽能背板膜用PET、風電葉片用PET泡沫芯材、醫用采血管PET、阻燃PET等專用料;新一代瓶片、高黏聚酯柔性化生產等瓶用PET;軌道交通等用熱塑性聚酯彈性體(TPEE)、PETG系列共聚酯等新型共聚酯;光學顯示膜、MLCC離型基膜等聚酯薄膜產品。
3.4關注綠色低碳發展,推動資源循環利用
芳烴產業鏈應加快推進節能降耗技術的開發和應用,優化能量梯級利用,加快淘汰“兩高”產能,推廣先進節能節水工藝和設備,推動清潔生產。對PET下游產品應推進綠色設計、綠色制造、回收再利用等技術的開發和應用。2021年,國家發展和改革委印發的《“十四五”循環經濟發展規劃》中提出,要加強塑料垃圾分類回收和再生利用。當前,我國的PET瓶回收普遍采用瓶到滌綸紡織品的開環回收,僅回收1次,且PET的質量和價值隨循環而下降;而閉環回收可提高循環利用次數,實現PET同等級回收,對于提升資源循環利用水平具有重要意義。隨著未來國內食品級再生PET逐步放開,我國芳烴產業鏈下游企業應加快布局再生PET市場,加強相關技術研發投入,提升我國再生PET市場競爭力。
結語
邁入新發展階段,為滿足人民美好生活和國防軍工等各方面需求,推動國民經濟高質量發展,我國芳烴產業鏈應繼續優化產業布局,提升先進產能占比,開發高附加值、高性能的下游產品,加快邁向全球產業鏈價值鏈中高端。當前,一方面為了實現“雙碳”目標,石化工業亟需綠色低碳轉型;另一方面,我國成品油市場逐步萎縮、油品質量標準更加嚴苛已成必然趨勢,加之副產芳烴的乙烯產業不斷發展,我國芳烴資源量將持續增加,芳烴產業鏈的發展面臨機遇和挑戰并存的局面。應加大科技創新投入,持續推進技術創新,提升裝置節能降耗水平,推動資源循環利用,開發綠色低碳、高端化產品,努力實現我國芳烴產業鏈的高質量發展。
原文來源:能源情報
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