分析進口美國頁巖氣乙烷制乙烯經(jīng)濟性

　　1背景

　　乙烯是世界上產(chǎn)量最大的有機化學產(chǎn)品之一，是石油化工產(chǎn)業(yè)的核心。目前，中國已成為世界上僅次于美國的第二大乙烯生產(chǎn)國。當前乙烯工業(yè)發(fā)展的核心問題之一是原料優(yōu)化，主要方向是輕質(zhì)化。

　　但在北美、中東等國家裂解原料已逐漸由石腦油向乙烷轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)了高度輕質(zhì)化的同時，我國乙烯工業(yè)還主要是以石腦油為原料，很少有用乙烷裂解制乙烯的裝置。因此中國乙烯生產(chǎn)成本遠高于北美、中東，甚至高于煤制甲醇(MTO)所得到乙烯的成本，缺乏應(yīng)有的競爭力。IHS咨詢公司《2014年世界乙烯分析》報告指出，在乙烯裂解資源方面，美國頁巖氣生產(chǎn)得到的廉價乙烷導致北美出現(xiàn)乙烷資源過剩，從而推動了美國的乙烯生產(chǎn)商投資改造和新建大批乙烷裂解裝置。

　　預計2017—2025年美國乙烷裂解制乙烯的生產(chǎn)現(xiàn)金成本將為810美元/t，預測同期東南亞國家石腦油裂解制乙烯的生產(chǎn)現(xiàn)金成本為1281美元/t，充分說明了上述以乙烷為原料的乙烯裝置具有良好的現(xiàn)金成本優(yōu)勢。表1是不同的裂解原料價格下乙烯生產(chǎn)現(xiàn)金成本的比較。

　　中國用石腦油原料裂解生產(chǎn)乙烯的現(xiàn)金成本為1086美元/t，而如果用進口乙烷制乙烯，現(xiàn)金成本則為689．6美元/t(如果使用進口美國乙烷，預測到中國的運費上限為135美元/t乙烯)。后者僅相當前者的63．5%，乙烯現(xiàn)金成本可降低396．4美元/t。說明如果能使用進口頁巖氣乙烷可獲得較好的經(jīng)濟效益。如果在已有老裝置上使用替代30%石腦油原料，1套百萬噸乙烯僅成本效益就可達1．2億美元/a，效益也相當可觀。美國頁巖氣開發(fā)不僅對于世界能源領(lǐng)域產(chǎn)生了重大的影響，而且由于得到了大量的乙烷/凝析液(NGL)，對石化產(chǎn)業(yè)也產(chǎn)生了深刻的影響。

　　據(jù)美國能源安全分析公司最新研究報告顯示，受頁巖氣產(chǎn)量快速增加的影響，乙烷作為伴生氣產(chǎn)量大增，價格降低，美國新建天然氣凝析液(NGL)分餾產(chǎn)能得到大幅增加，2013年美國NGL分餾能力增加至260萬桶/d，比2012年增加57．5萬桶/d。該報告稱，2013年美國乙烷剩余產(chǎn)能已達6萬桶/d。

　　世界上主要乙烷生產(chǎn)國有美國、加拿大、沙特等國，過去世界乙烷供應(yīng)相對不足，主要生產(chǎn)國還是以國內(nèi)消費為主，出口量有限。而今北美地區(qū)情況已經(jīng)出現(xiàn)明顯的變化。美國乙烷供應(yīng)過剩的局面將令美國乙烷價格繼續(xù)疲軟，從而對石化工業(yè)形成利好局面。同時，美國分餾能力和輸送至墨西哥灣沿岸的NGL管線輸送能力大幅提升，將導致美國能生產(chǎn)和出口更多的乙烷產(chǎn)品。因此從資源角度分析，美國乙烷向海外出口是有資源條件的。

　　2美國頁巖氣乙烷出口情況

　　美國乙烷等輕烴出口課題已引起廣泛注意，這是國際石化業(yè)的一個重要的動向。2014年6月在休斯敦召開的Benposium大會上，Bentek能源公司表示了這樣的信息，美國包括乙烷、丙烷和丁烷在內(nèi)的天然氣液體出口量將從當前的48萬桶/d增加至2019年的近150萬桶/d。

　　未來5年內(nèi)美國乙烷的價格仍將保持較低價格，預計2019年前將維持在低于50美分/加侖水平。實際上，目前美國乙烷已嚴重過剩，30%都要回注，因此未來3年內(nèi)美國乙烷過剩量預計會從目前的15000kt/a擴大到65000kt/a，解決過剩唯一的途徑很可能就是出口。

　　近年來，美國丙烷一直都在出口，出口丙烷前期投入比較小。但如果出口乙烷，前期投入很大，估計需要新建基礎(chǔ)設(shè)施7．1億美元，是丙烷的2倍，同時要新造專用冷凍運輸船(單船高達1．2億美元)。由于美國丙烷過去幾年出口量大幅增長了近3倍，其價格和全球逐步接軌，導致乙烷與丙烷價格比從2012年初的75%下降至目前的僅30%。相比之下目前乙烷出口套利空間預計是丙烷的5倍以上，有望成為美國未來輕烴出口的主力軍。

　　美國乙烷出口的第一步可能將是歐洲。和油頭路線相比，歐洲乙烯裝置用美國乙烷作原料，生產(chǎn)成本可下降363美元/t，具有良好的經(jīng)濟效益。歐洲為了提高化學工業(yè)的競爭力，一個方向就是尋找能提供有競爭力的原料。

　　由于美國國內(nèi)乙烷等需求疲軟，北美以外的生產(chǎn)商已開始拓展乙烷海外市場，如馬塞勒斯的乙烷生產(chǎn)商已將乙烷銷售到加拿大和英國、歐洲的部分乙烯生產(chǎn)商，瑞士的英力士公司(Ineos)、意大利Versalish公司和奧地利Borealis公司均已引進或考慮進口美國乙烷作為裂解原料。事實上，美國已開始向歐洲出口乙烷，為歐洲乙烯工業(yè)提供裂解原料。

　　3歐洲從美國進口頁巖氣乙烷的情況

　　進口、使用頁巖氣乙烷/凝析液(NGL)作為乙烯裂解原料雖然能獲得良好的經(jīng)濟效益，但同時涉及到生產(chǎn)、儲運(包括海運)和外貿(mào)等多個系統(tǒng)，前期投入也比較大，是一個很復雜的系統(tǒng)工程。

　　目前美國企業(yè)將出口的乙烷/凝析液(NGL)劃分到經(jīng)過簡單處理的超輕質(zhì)油(即經(jīng)處理凝析油)一類，以此來規(guī)避美國立法禁止的原油出口法律。這一情況在美國可能很快將成為常態(tài)。2013年英力士公司已經(jīng)從美國進口了1000kt乙烷，2014年歐洲已有4套裝置改造成乙烷進料，預計總計可消耗乙烷4000kt/a。如果歐洲另外21個沿海的石化廠均改為乙烷進料，則預測總計乙烷需求可達到10000kt/a。

　　據(jù)了解，全球第一份美國乙烷出口合同———英力士公司進口美國的頁巖氣，用于其位于英國格蘭茅斯(Grange-mouth)的石化廠和位于挪威拉夫內(nèi)斯(Rafnes)的乙烷原料裂解裝置。具體運輸方案是從丹麥氣體運輸商Evergas租賃了6艘2．75萬m3的LNG船，這將有利于英力士公司長期以優(yōu)勢價格從美國采購乙烷。據(jù)此，Evergas公司將原與總部設(shè)在上海的“太平洋海洋工程公司”合同訂造的3艘該型新船，相應(yīng)增至6艘。我國上海江南長興重工也能制造大型LPG/LNG運輸船。這說明了我國上海已經(jīng)能夠制造全球最大型、最先進的多用途氣體運輸船，可同時運輸液化天然氣(LNG)、液化石油氣(LPG)、乙烯、乙烷等石油化工氣體。丹麥氣體運輸商Evergas公司是全球目前唯一一家乙烷運輸商，Evergas公司去年宣布與英力士公司(Ineos)簽訂了為期15年的租約，將從2015年開始從美國“MarinerEast”項目運輸乙烷原料至歐洲。

　　對于美國向亞洲出口輕烴，日本實際上已在規(guī)劃之中。預計美國LNG有可能在2017年前后開始出口到日本。從目前價格看，美國產(chǎn)的LNG當?shù)貎r格4美元/MMbtu左右(1kgLNG熱值50．24MJ，1J=9．4782×10－4Btu，1tLNG熱值相當于47．62MMbtu)，加上液化和運輸增加6美元/MMbtu成本，預計未來日本從美國進口的LNG價格為10美元/MMbtu，2012年日本進口天然氣的平均價格17美元/MMbtu(日本能源經(jīng)濟研究所調(diào)查數(shù)據(jù))，從美國進口LNG價格可降低4成，這些信息對引進乙烷具有一定的參考意義。

　　我國乙烯工業(yè)原料石腦油等主要來自于煉廠，目前原油進口依存度很高(2014年進口原油3．1億t，依存度59．6%)，從某種意義上講我國裂解原料事實上也大部分來自于進口原油，從國內(nèi)當前頁巖氣開發(fā)形勢分析，利用自產(chǎn)頁巖氣乙烷的現(xiàn)實性很小，因此進口頁巖氣乙烷/凝析液(NGL)作為乙烯裂解原料應(yīng)為一個比較現(xiàn)實的可選擇方案。

　　近年來，我國在LNG、丙烷、丁烷及LPG海運方面已經(jīng)有成熟經(jīng)驗和配套設(shè)備。在東南沿海的部分大型石化廠也有運輸乙烯的經(jīng)驗和配套設(shè)備，有乙烯運輸、儲存設(shè)施的大乙烯有上海石化、揚子石化、茂名石化、鎮(zhèn)海石化等。但是缺乏有關(guān)乙烷/凝析液(NGL)的貿(mào)易和運輸經(jīng)驗以及有關(guān)配套設(shè)施。

　　4美國頁巖氣乙烷/凝析液(NGL)到東亞的海運物流分析

　　4．1航線分析

　　目前從美國將乙烷運輸?shù)綎|亞主要有三大主流航線:

　　1)西部港口出發(fā)航線。從美國西部港口出發(fā)，經(jīng)過太平洋，最終到達日本，單程約2周。

　　2)南部/東部港口出發(fā)航線(經(jīng)巴拿馬運河—Panamacanal)。從美國南部/東部出發(fā)，經(jīng)過巴拿馬運河、太平洋，最終到達日本，單程約4周。圖1是從美國海灣(USGulf)到日本的航線，航程9200海里，往返65d，4．2船/百萬tLPG。

　　3)南部/東部港口出發(fā)航線(經(jīng)好望角—CapeofGoodHope)。從美國南部/東部出發(fā)，經(jīng)過好望角，到達日本，單程約6周。美國海灣(USGulf)到日本經(jīng)好望角的航線如圖2所示，航程15600海里，往返100d，6．4船/百萬tLPG。

　　以上3條主要航線中，航線2(經(jīng)巴拿馬運河)可考慮為主要航線，比較成熟;航線1(西部港口出發(fā))為次要航線，航次尚未大量開發(fā);航線3(經(jīng)好望角)為備選航線，航線風險小，但比較遠，航程增加70%，運費高。

　　原計劃巴拿馬運河拓寬工程在2015年6月實行商業(yè)開放。根據(jù)擴建計劃，巴拿馬將在運河

　　兩端各修建1個三級提升的船閘和配套設(shè)施。新建的第三套船閘長427m、寬55m、深18．3m，可容納48．77m寬，365．76m長的船只通過。裝載百萬桶原油的油輪將可以通過巴拿馬運河，使得來自非洲西部的石油和其他礦產(chǎn)資源可以直接運往中國。

　　4.2海運運力和運費分析

　　今后乙烷海上運輸可能更多地使用VLGC船(VeryLargeGasCarrier)即超大型液化氣運輸船，容積在78000～85000m3，其特點是運費低廉，是小船(12～22kt)的50%左右。用3艘84K立型船(84000CBMVLEs)經(jīng)巴拿馬航線從北美到華東為例，每年的乙烷運力約為800kt。

　　表2列出了VLGC各主要船型的運價。表中第一列分別代指上述3種船型的基本款(C/M/B－－C型/簿膜型/B型)，以及加強款(C+/M+/B+－－C型+/簿膜型+/B型+)。加強款船可運輸?shù)漠a(chǎn)品種類與基本款船相同，但安全性更高，造價也相對更昂貴。第二列是整船的造價成本。第三列是折合到每天的運費。第四列是船型載重。第五列(HFO－重燃料油)是折合每噸重燃料油的COA租船運費(ContractofAffreightment)。第六列是折合每噸乙烷的COA運費。

　　表2數(shù)據(jù)表明:從美國墨西哥灣到遠東，乙烷的運費應(yīng)在85～125美元/t，表1使用的從美國進口乙烷運費135美元/t已超過上限應(yīng)該是留有余地的。

　　值得指出的是，由我國自行研發(fā)、設(shè)計、建造的2艘83000m3超大型全冷式液化石油氣運輸船(VLGC)2014年底在上海同時簽字交付，標志著我國船舶工業(yè)全面躋身世界高端液化氣體運輸船設(shè)計、建造的先進行列，為今后我國開發(fā)乙烷海運業(yè)務(wù)創(chuàng)造了很好的條件。

　　5結(jié)語

　　無論從全球還是從我國具體情況出發(fā)，實施裂解原料高度輕質(zhì)化、引進和采用目前資源條件較好的頁巖氣乙烷/NGL作為裂解原料對提高石化工業(yè)競爭能力是一個具有重大戰(zhàn)略意義的重要措施。目前歐洲石化工業(yè)已經(jīng)先走了一步?？v觀各方面條件我國已基本具備實施條件，但缺乏進口乙烷的經(jīng)驗和相關(guān)配套設(shè)施，需要仔細地進行各方面的前期準備工作，相信我國石化業(yè)在不遠的將來可以實現(xiàn)這一目標。（文/瞿國華上海石油學會）