氫源供應未來主力軍——丙烷脫氫產業鏈梳理

2019年以來,國家和地方政府密集出臺氫能相關政策和規劃,氫能與燃料電池上下游企業都比較活躍,其中工業副產氫作為氫源供應備受關注。

丙烷脫氫制丙烯因其副產氫氣純度高、量大且發展迅猛,可以預測,隨著氫能的發展及全國各地丙烷脫氫項目的建設投產,未來很長一段時間內丙烷脫氫將會是氫源供應主力軍

2019年中國聚丙烯新增產能202萬噸/年,總產能達2502萬噸/年,2020年預計新增聚丙烯裝置產能735萬噸/年。

目前全球丙烯產能超1.4億噸,需求約1.1億噸,其中中國的需求約佔全球的30%。

丙烷脫氫技術優勢明顯

丙烯的工業化生產工藝主要有:石腦油蒸汽裂解副產丙烯、煉廠二次加工重(渣)油的催化裂化即FCC裝置副產丙烯、丙烷脫氫制丙烯、以甲醇為原料的縮合法(MTO/MTP)、烯和丁烯為原料的烯烴歧化法等五種工藝。

氫源供應未來主力軍——丙烷脫氫產業鏈梳理

▲丙烯產業鏈圖

而與其他工藝路線相比,丙烷脫氫技術優勢明顯,主要有:

  • 丙烷在500-600℃條件下經催化脫氫得到丙烯,單一原料生產單一產品,流程較短,裝置簡單、投資和運營成本較低;
  • 生產成本只與丙烷價格波動密切相關,大約1.2噸的丙烷生產1噸丙烯,與石腦油、丙烯市場沒有直接關聯;
  • 對於丙烯供應不足的衍生物生產廠,可購進成本較低的丙烷生產丙烯,免除運輸與儲存丙烯的高成本支出。丙烷脫氫制丙烯的利潤一直處於較高位置,噸盈利在1000-20000元人民幣,若工廠配置相對應的PP聚合裝置,其一體化的淨利潤將更高可以在此基礎上再加上至少400元/噸,相對於PP不到10000元/噸的均價而言,高達1500元/噸的淨利潤使得石化工廠擴產動能十足。


氫源供應未來主力軍——丙烷脫氫產業鏈梳理

▲PDH裝置利潤情況

丙烷脫氫技術在全球和中國丙烯總產能的佔比逐年提升

PDH在全球丙烯產能中的比例逐年提升,已經從2000年的2%提升到10%,未來三年將提升到13%

中國根據富煤少油缺氣的國情,因地制宜選擇了MTO/P制和PDH制,中國的大型煤化工企業規劃的產能多為煤制一體化裝置,中間品甲醇和烯烴全部用於聚合聚乙烯或聚丙烯,而沿海地區如江浙、福建由於進口便利,則選擇了MTP或丙烷脫氫制。

PDH工藝有四種:UOP公司的Oleflex工藝、ABBLummus公司的Catofin工藝、伍德公司的STAR工藝、Linde-BASF-Statoil共同開發的PDH工藝。

全球範圍內運行的PDH裝置中約有60%使用UOP的Oleflex技術,其餘的主要是Catofin技術。UOP的技術採用鉑基催化劑,氫作為原料的稀釋劑,丙烯總收率在80%以上。

2013年,中國第一套PDH裝置在天津渤化建成投產,中間有5年的蓬勃發展期,2017-2018進程較慢,截止2020年3月已建成投產的裝置數量是14套,總產能656.5萬噸,部分裝置下游配套聚丙烯,丙烷脫氫制聚丙烯佔聚丙烯總產能的比例在9%左右,盈利情況持續較好。

2019年12月,受國內液化石油氣價格大幅上行影響,丙烷價格飆升,而聚丙烯價格大幅下滑,導致利潤急速下滑並進入虧損狀態,部分裝置進行短暫停產調整,PP生產維持外採丙烯。

2020年1月開始,武漢疫情暴發,全國進入戰疫狀態,口罩成為稀缺物資,市面上出現了好些口罩概念股,除了石油企業外,配套PP的丙烷脫氫企業也備受關注,如東華能源(寧波、張家港)、衛星石化、紹興三圓、巨正源等。中國是全球最大的口罩生產國,隨著疫情在全球的大流行,口罩出口量將增長。

除了14套建成投產裝置外,2020年最快投產的預計是福建美得石化66萬噸PDH裝置和華泓新材料PDH,根據公開資料統計整理,中國還有一大批PDH項目在建或立項,裝置數量在52套,新增丙烯產能在3000萬噸。

中國是全球最大的丙烯生產國和消費國,“十三五”期國內新增丙烯產能主要來自東部沿海丙烷脫氫項目、西部資源煤制烯徑項目上和東部沿海甲醇制烯烴項目。

國內丙烯衍生物需求旺盛,每年還需進口大量丙烯下游衍生物,需求增長率每年3%,預計2020年底,國內丙烯達4260萬噸,2025年達5000萬噸/年

在現有17%佔比情況下,隨著丙烯需求增長PDH裝置產能將超上千萬噸,按50%-90%裝置開工率估算,除已投產裝置外市場還能接納11-25套60萬噸規模的PDH裝置。

丙烷脫氫裝置副產氫氣,以UOP典型60萬噸/年裝置為例,丙烷89.809噸/小時,丙烯75噸,氫氣2.94噸/小時,目前已投產裝置副產氫氣總量由日前的21萬噸/年,最大可增加到76萬噸/年,該部分氫氣部分屬企業自用,剩餘部分可外供。

按一半估算,則可釋放商品氫量在10萬-38萬噸/年之間。如果現有規劃的PDH裝置未來均建成投產,這個數量最大可60萬噸/年

商品氫市場主要由高純氫、超純氫為主,大部分服務於半導體、電子、光伏、油脂、醫藥、玻璃等行業,用量小且不連續,產能在十幾萬噸(不完全統計),其中甲醇裂解制氫佔比超50%,高純氫價格在3.5元/標立。

近年,隨著氫能燃料電池行業發展,全國加氫站數量在持續增加,氫能行業氫氣消耗量在逐年加大,2019年中國氫能行業氫消耗量全球第二。

未來,隨著氫能在商用交通領域、工業建築領域的不斷延伸和發展,氫能燃料電池領域用氫有望成為商品氫市場消耗主力軍,量大且穩定,國內相當一部分企業看好氫能燃料電池領域,積極佈局佔位,副產氫企業也備受行業矚目。

目前,受制於氫源價格及供應,同時加氫站基礎建設費用高等因素,整個行業還不能良性經濟發展,氫能燃料電池的發展離不開質優價廉的氫氣資源,而丙烷脫氫市場的掘起使得質優價廉的氫氣資源成為可能

氫源供應未來主力軍——丙烷脫氫產業鏈梳理

▲化工副產氫企業佈局

丙烷脫氫副產氫將是未來商品氫市場的供應主力軍

,值得注意的是,要想副產氫發揮更多作用,氫氣的儲運技術的發展是關鍵,否則,受制於運輸經濟半徑,副產氫企業只能服務於周邊,寄託於儲運技術,可以形成東氫西輸、南氫北輸的格局。(來源:勢銀能鏈)


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