丙烯期货上市系列专题一:解码工艺路线之争与
文章民众期货:民众期货官网
研究员:彭婧霖 从业资格号:F3075681
丙烯期货将于2025年7月22日在郑商所上市
2025年7月8日,郑商所发布挂牌丙烯期货和期权有关事项的通知,丙烯期货和期权将分别于2025年7月22日9时和21时上市交易,意味着我国产量最大的烯烃品种期货和期权正式推出。丙烯期货和期权上市,将填补碳三产业链条的期货品种空缺,有助于为上下游企业提供定价和风险管理工具,提高我国在化工行业的定价影响力,推动行业高质量发展。
一、丙烯简介
1.1丙烯的理化性质
丙烯(propylene,CH2=CHCH3)是一种无色、无臭、略带甜味的极度易燃气体,分子量42.08,密度0.5139g/cm(20/4℃),冰点-185.3℃,沸点-47.4℃。燃烧时会产生明亮的火焰,具有较低的爆炸极限(2%~11.1%),在水中溶解度较低,但可溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,属低毒类物质。
丙烯存在较大的运输瓶颈,需要通过加压或冷冻的形式运输。远洋丙烯运输多是冷冻船,相对吨位较大;而近洋运输可以通过压力船,比液化气的压力等级略高。丙烯在我国国内也有较大的汽车运输市场,主要是通过液化气槽车在压力情况下以液体形式运输。
1.2丙烯工业分类
按工业纯度和用途等级,丙烯分为聚合级和化学级两类,聚合级是指纯度99.5%以上,主流规格甚至要求>99.6%,专门用于生产聚丙烯(PP),直接决定了最终PP产品的各项性能和品级;化学级是指纯度在95%-99%,广泛应用于生产各类丙烯衍生物如丙烯腈、环氧丙烷等化学品。按照国标《GB/T7716-2024聚合级丙烯》标准,纯度和杂质含量将聚合级丙烯分为I型、II型两类产品,水含量≤20mg/kg为一类品、≤50mg/kg为二类品。
根据郑商所发布的通知,丙烯基准交割品为符合《中华人民共和国国家标准聚合级丙烯》(GB/T7716-2024)规定的I型丙烯,其中,水含量≤20mg/kg,氢含量和羰基硫指标不作要求。替代交割品及升贴水:20mg/kg<水含量≤50mg/kg且其他指标符合基准交割品要求的丙烯,可替代交割,升贴水以交易所公告为准。
二、丙烯的生产工艺
丙烯是我国产量最大的烯烃品种,也是油化工和煤化工产业承上启下的中间枢纽品种。丙烯上游原料供应环节主要包括原油、煤、天然气、甲醇、丙烷等,产业链中游为丙烯生产制造环节,下游产品主要有聚丙烯、环氧丙烷、丙烯腈、丙烯酸、丁辛醇等化工品,下游广泛应用于家电、汽车、纺织、医疗器械、化妆品等领域。
我国主要通过蒸汽裂解技术(NSC)生产丙烯,此外还有将重质油品轻质化的催化裂化工艺(FCC)、丙烷脱氢(PDH)、煤制烯烃(MTO/MTP)等技术,丙烯国产自给率达到96.4%。数据统计,截至2024年底,我国丙烯产能为6973万吨,其中蒸汽裂解、催化裂化、丙烷/混烷脱氢、煤制工艺分别为2324、1252、2254、1143万吨,占比为33.3%、18.0%、32.3%、16.4%。
2.1蒸汽裂解工艺
蒸汽裂解工艺是传统生产轻质烯烃的重要工艺。蒸汽裂解装置是在高温(750℃以上)和水蒸汽条件下发生分子断裂和脱氢反应生产烯烃。蒸汽裂解反应的原料包括石脑油、柴油、乙烷、丙烷、丁烷、LPG、炼厂干气等,产物包括以乙烯为主的低碳烯烃和低碳烷烃等。蒸汽裂解原料组成对丙烯的收率影响较大,并且该工艺主要以生产乙烯为目的,丙烯只是联产物,因而增产丙烯的潜力有限。从乙烷到柴油,相对分子量越大,乙烯、丙烯的收率越低,裂解采用C2轻烃作为原料制丙烯收率会大大降低。以石脑油为原料时,丙烯收率约16%,乙烯收率32%;丙烷原料的丙烯收率16%,乙烯收率45%;乙烷原料的乙烯收率达77%,丙烯收率仅3%。
2.2催化裂化工艺
催化裂化工艺是重质油品轻质化的主要技术之一,是重质油在热和催化剂存在的情况下发生裂化反应,得到裂化气等产物的过程。裂解气中含有大量C3组分,经过气分装置分离出丙烯、丙烷等相关产品。较蒸汽裂解能耗更低,但该种工艺路线下丙烯等低碳烷烃作为催化裂化的副产品收率较低,常规FCC装置的丙烯收率仅为3%-6%,乙烯收率小于1%,混合丁烯收率10%,汽油收率约58%。
目前国内炼油厂催化裂化(FCC)装置通过调整原料、催化剂、操作条件可达到增产丙烯目的,具有代表性的是催化裂解(DCC)工艺技术。DCC是以重质烃为原料、以丙烯为主要目的产品、副产轻芳烃的化工型炼油工艺技术。DCC技术突破了常规催化裂化工艺的限制,丙烯收率可达20%以上。
2.3煤(甲醇)制烯烃工艺
煤制烯烃(CTO)工艺依托丰富的煤炭资源形成从煤炭到聚烯烃的产业链一体化格局,煤制烯烃(CTO)产能主要集中在我国西北地区,制备过程中丙烯多聚合为聚丙烯,基本无外销乙烯丙烯单体的情况。甲醇制烯烃(MTO)通常为CTO工艺的中间环节且位于煤制甲醇装置的下游,也可以直接外购甲醇进行烯烃生产,当甲醇价格较高时该路线盈利性较差。目前甲醇制烯烃主要有MTO技术和MTP技术两种。MTO技术是将甲醇转化为乙烯和丙烯混合物的工艺,除了生成乙烯、丙烯外,还有丁烯等副产物;MTP技术是将甲醇主要转化成丙烯的工艺。MTO和MTP项目主要集中在东部沿海地区,装置开工率受下游产品配置影响较大。
典型甲醇制烯烃装置规模为甲醇进料360万吨/年,聚烯烃(聚乙烯+聚丙烯)120万吨/年。目前,煤(甲醇)制烯烃工艺在我国丙烯产能中占16.4%左右。我国煤制烯烃项目中所采用的工艺技术较为多样化,国内外技术均有涉及,但整体上以大连化物所DMTO技术应用推广最为广泛,丙烯收率在45-50%。MTP丙烯收率达到60-65%。
2.4丙烷脱氢工艺
丙烷脱氢制丙烯(PDH)工艺以丙烷为原料,在催化剂作用下发生脱氢反应生产丙烯,副产品主要为氢气、乙烷、丁烷和重组分等。PDH工艺凭借其产品纯度高以及生产过程相对灵活等显著优势,是目前主流的丙烯生产技术之一。在我国目前工业化投产的丙烷脱氢装置中,主要有美国UOP公司采用移动床反应器、催化剂连续再生的Oleflex工艺路线和美国Lummus公司采用固定床反应器的Catofin等工艺,国内有中石油大学开发的PDH技术。
丙烯收率对比来看,Oleflex工艺丙烷单程转化率35%~40%,丙烯收率约为85.0%,氢气产率约为3.6%;Catofin工艺丙烷单程转化率约为45%,总转化率大于85%,工艺操作温度593~649℃,压力33.86~50.79kPa.。国内新型丙烷/丁烷脱氢(ADHO)技术丙烷单程转化率为41.28%,丙烯收率仅为33.03%。
三、生产工艺对比及发展趋势
3.1不同工艺路线对比
经济性对比来看,传统的蒸汽裂解和催化裂化工艺技术最为成熟,产物包括乙烯、丙烯等高附加值的产品,避免单一产品潜在的市场风险,在建设条件方面要求最高,国产产业政策要求新建裂解装置规模应达到80万t/a以上。丙烷脱氢工艺缓解率了传统丙烯生产工艺对石油的高度依赖,且生产成本较低,当丙烯与丙烷存在一定价差时,PDH盈利能力较为乐观。由于我国丙烷资源较少,高纯丙烷主要来自中东天然气分离过程中的副产丙烷以及美国页岩气丰产丙烷,2024年中国丙烷进口量约2932万吨,进口依存度高达84%,存在着原料供应风险。煤(甲醇)制烯烃则依赖于煤炭资源,虽然具有成本优势,但其装置成本更高,投资周期更长,准入门槛更高。
3.2发展趋势
2020年-2024年,我国丙烯产能复合增速达到11%,丙烯行业仍处于快速成长期,其中PDH快速扩能为丙烯产能增长的主要驱动。2024年我国丙烯投放产能693万吨,减停产能113万吨,国内丙烯产能新增582万吨,截止2024年底总产能已达6973万吨,年增速达9.11%。2024年国内丙烯产量达5340万吨,表观消费量5499万吨,产能利用率持续承压,降至75% 左右。
十五五期间,新能源对汽柴油替代作用愈加明显,成品油需求下滑对炼油业务产生冲击,我国炼化企业一方面推进老旧炼化装置更新改造,另一方面立足炼油低成本供应能力,提高一次石脑油及轻烃等化工原料占比,配置与炼油供化工原料结构相匹配的乙烯裂解炉结构。受国内“减油增化”政策支持,炼化一体化项目仍将保持一定的投放频率。新建煤制烯烃项目在能耗指标和碳排放指标方面面临较大压力,60万t/a煤制烯烃项目新增超过600万t/aCO2排放,在实现碳排放大幅降低技术路线前,未来我国煤制烯烃产能将不会出现大规模增长。PDH路线清洁环保优势更加突出,然而随着产能扩张,竞争压力增加,行业困于亏损格局发展趋缓。投产规划总量来看,2025年仍有1012万吨产能计划投放,。2026年-2030年丙烯产能扩张进入收尾期,行业逐步步入发展成熟期。中国丙烯产能复合增速预计下滑至3%。
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(转自:民众期货官网)