□ 文/王紅秋 喬明 鄭軼丹
美“頁巖氣化工”重塑全球化工產(chǎn)業(yè)鏈
□ 文/王紅秋 喬明 鄭軼丹
美國頁巖氣產(chǎn)量爆發(fā)式增長,繼而拉低了美國天然氣價格,2016年其天然氣價格為2.5美元-3.5美元/百萬英熱單位。
豐富低廉的頁巖氣為美國化工產(chǎn)業(yè)強勢復(fù)興提供了條件,合成氨、甲醇、乙烯、丙烯等與之緊密相關(guān)的石油化工產(chǎn)業(yè)均呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢,在全球競爭力大幅提升,改變了全球石化產(chǎn)業(yè)競爭格局。
據(jù)美國能源信息署(EIA)統(tǒng)計,2016年美國頁巖氣產(chǎn)量預(yù)計2847億立方米,占美國天然氣總產(chǎn)量的40%。預(yù)計2040年,美國頁巖氣產(chǎn)量達(dá)5606.74億立方米,在天然氣產(chǎn)量中比重升至55%。頁巖氣開采技術(shù)的突破性進(jìn)步,使美國天然氣產(chǎn)量大幅增長,天然氣凈進(jìn)口量從2007年的1018億立方米降至2015年的225億立方米,對外依存度從2007年的16.4%降至2015年的2.1%,不僅趨于自給自足,甚至考慮對外出口。
美國能源信息署數(shù)據(jù)顯示,截至2016年末,有超過50船LNG從切尼爾能源公司位于墨西哥灣地區(qū)的薩賓帕斯LNG終端出發(fā),駛向全球市場。但是,這其中僅有3船最終??吭跉W洲港口,分別位于葡萄牙、西班牙和意大利。還有2只船運往了緊挨著歐洲的土耳其。
頁巖氣快速增長為美國提供優(yōu)質(zhì)化工原料。據(jù)介紹,天然氣凝析液(NGPL)是低分子量烷烴混合物,乙烷、丙烷、丁烷及戊烷以上的含量分別為40%、30%、18%和12%,是制乙烯、丙烯的理想原料。過去5年,美國來自天然氣處理裝置的天然氣凝析液產(chǎn)量增長50%,2015年達(dá)到260萬桶/日。2030年美國NGPL產(chǎn)量將增至300萬桶/日,之后隨著天然氣產(chǎn)量增長放緩,NGPL的產(chǎn)量也將趨于平穩(wěn)。
毫無疑問,頁巖氣產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展對美國整個工業(yè)、電力、交通甚至就業(yè)都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響,對美國化工產(chǎn)業(yè)的積極影響尤其明顯。頁巖氣主要成分是甲烷,一些濕氣還含有豐富的乙烷、丙烷和丁烷等,從而為下游化工產(chǎn)業(yè)提供了豐富低廉的原料。
目前天然氣化工已成為世界化學(xué)工業(yè)的主要支柱,世界上80%的合成氨,90%的甲醇用天然氣為原料,在美國75%以上的乙炔以天然氣為原料生產(chǎn)。
美國能源信息署統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,美國生產(chǎn)1噸尿素的天然氣成本僅為人民幣400元,從而使美國尿素成為繼中東之后,全球盈利水平第二的尿素生產(chǎn)地區(qū)。廉價且豐富的天然氣資源不僅激發(fā)了美國本土氮肥企業(yè)擴產(chǎn)熱潮,也吸引國際氮肥企業(yè)紛紛來到北美新建尿素工廠。從2012年初至今,北美共計劃28個氮肥項目,產(chǎn)能總計超過1200萬噸。國際氮肥市場供需格局將因此發(fā)生巨大改變。
天然氣產(chǎn)量增加,還使得甲醇生產(chǎn)原料甲烷的成本大幅下降,美國因此掀起甲醇擴能熱潮,全球其他地區(qū)的裝置也開始遷往美國。按照計劃,到2018年,美國新增甲醇產(chǎn)能將超過1300萬噸/年,新建裝置投資超過85億美元。如果計劃中的項目順利實施,那么2018年北美地區(qū)甲醇產(chǎn)能達(dá)2000萬噸,屆時產(chǎn)能將大于預(yù)期需求量,部分甲醇將出口。
豐富的頁巖氣資源還可以用于發(fā)展甲醇產(chǎn)業(yè)鏈,通過甲醇制烯烴技術(shù),進(jìn)一步發(fā)展下游乙烯、丙烯工業(yè)。天然氣經(jīng)甲醇制烯烴技術(shù)是一種利用天然氣中的甲烷而不是天然氣凝析液作為原料生產(chǎn)乙烯和丙烯的方式。據(jù)報道,巴斯夫計劃在美國建MTP裝置,預(yù)計2019年投產(chǎn),為其在北美地區(qū)的丙烯下游產(chǎn)品提供丙烯原料。在石油價格高企的形勢下,甲醇制烯烴技術(shù)將展現(xiàn)出較強的市場競爭力。
天然氣價格下滑,使得乙烷原料成本優(yōu)勢顯現(xiàn)。目前美國乙烯生產(chǎn)成本緊隨中東之后,低于500美元/噸。而亞洲和西歐乙烯原料仍以較重的石腦油為主,是世界上生產(chǎn)成本最高的地區(qū),超過1000美元/噸。過去3年,美國以乙烷或乙烷/丙烷混合料為原料生產(chǎn)乙烯的利潤,從2011年1月的不到300美元/噸,增至2016年1月的500美元/噸以上。盡管石腦油裂解裝置的利潤很不穩(wěn)定,但乙烷裂解裝置與石腦油裂解裝置的利潤差就沒低過380美元/噸,最高值達(dá)到1590美元/噸。
在利潤驅(qū)動下,美國正興起裂解裝置投資熱潮,陶氏、雪佛龍、菲利普斯、殼牌、埃克森美孚等國際大型石化公司均有建設(shè)計劃,預(yù)計2020年前,近1000萬噸的新增乙烯產(chǎn)能將在美國陸續(xù)投產(chǎn),將給全球市場帶來新的壓力。美國乙烯生產(chǎn)商正在用乙烷替代石腦油作為裂解原料。2015年,美國裂解原料中乙烷比例已由2005年的41%提至60%,而石腦油比例由28%降至6%。預(yù)計2024年,乙烷比例將增至76%,石腦油比例僅為5%。
美國能源部發(fā)布報告顯示,對未來不同情境下乙烷與石腦油價格比進(jìn)行分析預(yù)測,未來無論是高油價情景還是低油價情景,無論是油氣資源多還是油氣資源少,乙烷作為裂解原料都具有絕對的成本價格優(yōu)勢,2025年前乙烷與石腦油的價格比均小于0.3。
受頁巖氣增加推動,近兩年美國天然氣處理廠生產(chǎn)的正丁烷數(shù)量年增幅超過10%。目前,大約25%的丁烷用作石化原料,生產(chǎn)乙烯、環(huán)氧丙烷等。未來,隨著乙烷供應(yīng)量繼續(xù)上升,美國以廉價乙烷為原料的裂解能力將增加,丁烷在乙烯原料中的比例將下降。由于美國乙烷裂解的碳四副產(chǎn)物大幅降低,中國的甲醇制烯烴項目也基本不產(chǎn)碳四,造成丁二烯的短缺量增加,因此一些公司考慮建設(shè)丁烷生產(chǎn)丁二烯裝置。
能源成本在化工產(chǎn)品的生產(chǎn)成本中占有很大比重。特別是一些能源密集型產(chǎn)品,如甲醇、乙烯、丙烯等,能源不僅提供原料還提供燃料和動力,能源成本在生產(chǎn)成本中的比重高達(dá)80%以上。能源價格高將嚴(yán)重削弱下游產(chǎn)品的競爭力;反之,會給下游產(chǎn)品帶來較強的競爭力。
美國天然氣的大幅增加帶來的低能源使用成本,將使美國化工產(chǎn)業(yè)在全球競爭中具備較強的競爭力,因此吸引著全球企業(yè)前來投資。目前,美國化工業(yè)51%的投資來自美國以外的企業(yè),投資主要集中在大宗化學(xué)品(裂解裝置和丙烷脫氫裝置)領(lǐng)域,以及合成樹脂和化肥。預(yù)計2020年,新增化工產(chǎn)品總量5590萬噸。全球化工市場格局因此而發(fā)生著深刻的變化。
作者單位:中國石油化工研究院