聚烯烃行业的超级印钞机！一 说尽乙烷裂解制乙烯的那些事

◆乙烷裂解是北美页岩油气革命后对乙烯乙烷价差的价值挖掘

与PDH一致，乙烷裂解的繁荣源于乙烯乙烷价差的价值挖掘。北美乙烷兼具化工原料和燃料双重属性，页岩油气革命后美国乙烷产量激增，但裂解装置扩能有限而无法消耗巨大的乙烷增量，12年后乙烷库存剧增致其脱离原油价格影响，而与天然气趋于一致。中远期全球原油供需重归平衡确定性较强，油价回暖预期强烈，石脑油裂解成本将推动乙烷裂解价差逐步拉大，我们强烈看好乙烷裂解的盈利前景和原料轻质化的持续。

◆技术成熟和投资低是乙烷裂解快速发展的助推剂

资源禀赋差异决定了全球各区域乙烯原料的多样性，相比石脑油进料，轻质化裂解装置除廉价乙烷决定其现金成本优势之外，成熟的技术和弱投资强度是其产能快速发展的助推剂：乙烷裂解所采用的单一气体炉已有数十年的成功应用经验，技术上不存在瓶颈；而流程上的简化决定了乙烷裂解的投资强度和吨乙烯能耗远远低于重质进料装置，以某采用乙烷/丙烷为进料的65万吨/年乙烯装置为例，包含公用工程和辅助设施在内的投资约为40亿元。

◆北美乙烷预期仍将过剩，东亚地区将成下一个乙烷贸易的套利区域

2012年后美国乙烷库存激增，而国内裂解装置和有限的出口能力无法消耗巨大的增量，16年12月美国乙烷库存达到54百万桶的历史新高。虽然陆上管输设施和海上出口终端相继投运，但未来加拿大、西欧和印度的需求增量有限，页岩油气业复苏背景下预期北美乙烷过剩局面将延续，东亚地区有望成为下一个乙烷贸易的套利区域。

◆国内进口乙烷裂解制聚乙烯吨净利润在3000－4000元

随着海运能力瓶颈的突破，国内乙烯行业将现油头、煤头、乙烷裂解三种路线并存竞争局面。我们认为未来随着大批一体化装置的落地和北美新增乙烷裂解产能的冲击，油头乙烯的景气持续性存疑。我们测算目前进口乙烷裂解的完全成本在4000元/吨线下，在不同的油价、甲醇价格场景下相比石脑油裂解和MTO均具备绝对的成本优势，在国内发展乙烷裂解是对北美过剩乙烷资源的优化配置。

◆风险分析

西欧、印度和中国乙烯原料轻质化加速导致乙烷价格过快上涨；海运能力无法满足跨区域乙烷贸易需求；海运费回暖导致成本波动；北美页岩油气活动复苏超预期压制原油价格回暖。

目 录

1、美国页岩气革命后乙烷过剩—乙烯原料轻质化的大背景

1.1、资源禀赋决定全球乙烯装置进料组成差异

1.2、乙烷蒸汽裂解是技术成熟的工艺

1.3、页岩气革命为北美乙烯装置带来原料成本优势

2、在中国发展乙烷裂解是对北美轻烃资源的优化配置

2.1、对外出口是解决美国乙烷过剩的唯一出路

2.2、未来中国油头乙烯景气周期持续性存疑，低价轻质化裂解进料是发展方向

2.3、进口乙烷裂解制乙烯在国内具备成本优势

3、风险分析

4、附录

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美国页岩气革命后乙烷过剩—乙烯原料轻质化的大背景

资源禀赋决定全球乙烯装置进料组成差异

与丙烷脱氢一致，乙烷裂解的投资逻辑在于对产品与原料价差的挖掘，乙烯生产中原料是影响成本的重要因素，全球各地区油气资源结构的差异决定了原料构成的区域性差异。东北亚和西欧裂解装置进料主要以石脑油为主，而中东和北美由于具备天然气及NGL资源，副产大量包含乙烷在内的轻烃，13年全球乙烷产量约5768万吨，其中中东和北美产量分别约占37%和40%， 2015年中东地区NGL占乙烯装置进料的77%，而北美地区NGL占比84%，其中廉价乙烷是主要进料。

乙烷蒸汽裂解是技术成熟的工艺

早期管式裂解炉只能适应气体或轻质液体等单一原料，随着乙烯装置规模扩大，裂解原料的需求量也大量增加，单台10万吨/年生产能力的裂解炉原料用量在30万吨/年以上。而受炼油能力、炼厂布局和原料价格波动、上游装置异常停车等因素影响，裂解炉难以长期采用特定原料，现代裂解炉系统具有加工几种原料的灵活性。目前灵活进料的裂解系统可以在不同的裂解炉中加工乙烷、LPG、石脑油、加氢尾油等多种原料，也可以在同一台裂解炉中同时加工多种原料，需考虑各种原料工艺参数的优化匹配问题，并由此引起的对裂解炉、急冷工艺、油急冷系统及后续系统的影响。目前国际上已经运行的乙烷制乙烯装置全部采用传统的蒸汽裂解工艺，由于采用单一的气体炉，因此从技术角度讲不存在瓶颈。

采用乙烷或者轻烃（NGL）作为裂解原料，实质上是乙烯进料的高度轻质化，乙烷裂解自裂解单元之后的流程和传统的石脑油裂解装置基本类似，但是产品以乙烯为主，副产丙烯、丁二烯和芳烃较少，且无C8以上重组分，因此流程相比传统装置有所优化，例如可以放弃急冷油塔，调整后续塔系及压缩机负荷等。因此在相同的乙烯生产能力下，乙烷裂解装置除原料成本较低之外，具备装置投资低、乙烯收率高的竞争优势。

以某采用乙烷/丙烷为进料的65万吨/年乙烯装置为例，包含公用工程和辅助设施在内的投资约为40亿元，吨乙烯投资远小于石脑油裂解装置。2009年国内乙烯行业的平均能耗为664万千卡/吨乙烯。而该轻烃裂解乙烯装置能耗仅为399万千卡/吨乙烯，远低于行业平均水平。

页岩气革命为北美乙烯装置带来原料成本优势

美国乙烷产量中大部分来自天然气湿气井开发后得到的NGPL（natural gas plant liquids），其他部分来自原油开采副产的凝析油经过炼厂处理后得到的LRG（liquefied refinery gases）。根据EIA的口径，NGPL和LRG组成了液化轻烃hydrocarbon gas liquids（HGL），而HGL则包含了天然气凝析液（NGL）和炼厂烯烃（refinery olefins）。

2010年后的美国页岩油气革命为其带来了大量的轻质油气资源，并极大影响了全球石化行业格局。随着储量的不断探明和水平井、水力压裂开采技术的持续进步，美国页岩气田与页岩油田的开采活动日趋活跃并推动了天然气与凝析油产量的迅速增长，并刺激了乙烷产量的迅速增长。

天然气干气中C2含量约为3%，而湿气中约6%为C2组份（乙烷和乙烯）。由于NGL中富含可用于作为化工原料的乙烷、丙烷等轻烃，因此高油价场景下生产商倾向开发经济性更高的湿气田。

2005至2015年美国天然气产量仅增长27.1%，但是同期湿气田开发占比提高导致同期美国油气田NGL产量增长了94.7%，从而带动了美国乙烷产量的快速增长，2015年相比2005年增长了74%。

美国页岩油气伴生乙烷除用于裂解原料之外，也可以根据需要对油气田NGL进行处理，例如将乙烷回注天然气，直接将部分或全部乙烷留在天然气组分中。回注量取决于（1）经济性：当乙烷产品价格较高时，生产商将选择分馏乙烷外售至裂解乙烯用户，而当乙烷产品价格较低且天然气价格坚挺时，生产商会选择不分馏乙烷并将乙烷回注至甲烷中作为燃料出售。（2）技术及安全考虑，甲烷的物流运输中乙烷比例要求不超过12%。

页岩气革命后美国乙烷产量迅速增长，2016年均乙烷产量相比2012年增长了约280桶/天，而同期新增乙烯产能对乙烷的需求量仅增长了约180千桶/天，因此导致2012年后美国乙烷库存激增，乙烷价格逐渐摆脱原油价格和化工原料属性的影响，而更多的因为其燃料属性导致价格与天然气走势高度一致，且下限为当期天然气价格所决定。

由于2010年后美国天然气现货价格持续低迷在3.5～5美元//MMBtu区间，乙烷价格在天然气价格影响下大幅下跌至2016年150美元/吨。中东与北美乙烷资源供过于求背景下的价格走低为两个地区乙烷裂解装置带来巨大成本优势。

乙烷与原油价格脱钩使得乙烷裂解制乙烯的现金成本基本不会受到原油价格波动影响，在高油价和低油价场景下均表现出极强的竞争力，美国乙烯裂解装置进料中乙烷比例从07年约52%持续增长至15年的73%。

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在中国发展乙烷裂解是对北美轻烃资源的优化配置

对外出口是解决美国乙烷过剩的唯一出路

美国乙烷产量与库存目前均处于历史高位

2014年美国从丙烷进口国转为净出口国，2016年美国的乙烷平均产量为1260千桶/天，而同期平均消费量为1110千桶/天，出口量为95千桶/天。随着产量的快速增长，而国内裂解装置和有限的出口能力无法消耗累计的库存，库存量从16年3月份约31731千桶增长至12月份约54005千桶，处于历史最高位置。

美国作为乙烷的价格洼地有望打开跨区域贸易套利空间

页岩气革命后2010年至2016年美国NGL产量以9.1%的复合增速保持增长，乙烯装置所用的乙烷进料充足，而同期天然气价格长期趋势下降，因此带动乙烷价格持续走低，2016年一季度达到最低点117美元/吨。2014年三季度，湾区的乙烷裂解毛利约1500美元/吨；而同期欧亚地区的石脑油裂解乙烯装置毛利处于200～300美元/吨的水平，北美乙烷裂解装置成本优势显著。美国乙烷与区域外的巨大价差催生了跨区域乙烷贸易的套利空间。

美国乙烷出口正在复制丙烷出口套利之路

NGL中的丙烷除供脱氢装置之外还可用于家用或工业燃气，目前已经大规模出口至东亚等地区。丙烷出口基础设施投入相对较小，而乙烷出口设施需新建深冷系统等基础设施，投资费用需7.1亿美元，是丙烷的两倍，同时需建设冷冻运输船VLEC（单船造价高达1.2亿美元）。目前美国MB丙烷价格受沙特CP丙烷价格影响较大，对外出口量的大规模增加决定其定价体系为全球供需所影响，因而在过往原油价格上升通道中，丙烷价格涨幅远大于乙烷价格涨幅。我们预期随着美国乙烷出口设施的逐步完善，丙烷出口的套利之路有望得到复制。

2014年，两条从美国通往加拿大的乙烷管道投运，美国开始从乙烷净进口国转变成了净出口国。2013年中，第一批乙烷从Mariner West线运往加拿大南部港口城市萨尼亚(Sarnia)。2014年5月，第二条管线开通，一批乙烷通过Vantage管道运输至加拿大艾伯塔省。这两条管线保障了乙烷得以持续从美国出口至加拿大。

2016年3月位于宾州Marcus Hook的首个乙烷出口终端投运，用作英力士位于挪威拉夫内斯裂解装置的原料。该设施的出口能力为35千桶/天，9月份Enterprise位于德州Mogan'sPonit的美国第二座出口终端投运，出口能力为200千桶/天，该出口终端90%的输送能力已被绑定，且出口量迅速增长，目的地为欧洲和印度的新建乙烷裂解装置。

美国乙烷过剩短期难现变局，加大出口是消化高库存唯一出路

根据EIA预测，至2018年美国丙烷产量将从16年均1250千桶/天增长至1700千桶/天。乙烷增量预期主要将由新建乙烷裂解产能来消化，至2018年中，美国将有六套新建乙烯装置和一套重启装置完工，这些装置全部采用单纯的乙烷进料，合计乙烷需求约为450千桶/天，考虑到美国国内乙烯消费有限对开工率的影响，预计实际需求增量约为300千桶/天。

而乙烷出口量预计仍将持续增长，2016年四季度美国乙烷出口约为130千桶/天，EIA预测至2018年出口量将增加180千桶/天，根据我们的测算折合571万吨/年。

未来美国乙烷的主要出口目的地仍将为加拿大、西欧和印度，其中加拿大自身产量约400万吨，乙烷需求约600万吨，每年需从美国进口约180万吨，预计未来几年没有乙烷进口的增量需求。

西欧目前乙烷的自主供给量约为150万吨，随着英力士和沙比克等厂家乙烯装置的投产，预计至2020年需求量将增长至400万吨，理想场景下乙烷的外采量将达到250万吨。

印度的乙烷供给量约为180万吨左右，随着Reliance等厂家乙烯装置投产，预计至2020年需求量将增长至380万吨，理想场景下乙烷的外采量将达到200万吨。

我们认为未来产自美国的乙烷增量将可以满足现有及规划中的海外乙烷裂解装置的进料需求。唯一的瓶颈在于乙烷海运能力的提升。由于乙烷常压下沸点（-88℃）远低于丙烷（-46℃），无法像丙烷在室温下就可以储存在高压罐里运输，现有技术条件下只能将其低温冷冻才能液化。尽管已有船公司使用半冷冻乙烯运输船运输乙烷的先例，如德国船公司Gaschem将8500立方米的小型LPG/乙烯运输船改装后在美国-南美航线运输乙烷，但是规模化的跨区域乙烷贸易仍需大型的VLEC来解决最终的运力障碍。

2016年11月，Reliance委托三星重工制造的全球首艘VLEC（8.7万立方米）Ethane Crystal号投运，将与另外5艘VLEC组成乙烷船队承担Reliance150万吨的乙烷长期采购合同。该批船型可以通过拓宽后的巴拿马运河，每艘VLEC拥有4个膜型货舱用于加强处理比LNG密度更高的乙烷。

未来中国油头乙烯景气周期持续性存疑，低价轻质化裂解进料是发展方向

目前油头乙烯装置处于近年最佳盈利区间

观察近五年聚乙烯-石脑油价差，由于近两年油价持续低迷，以石脑油为进料的东北亚蒸汽裂解装置乙烯裂解装置盈利大幅改善。2016年四季度由于原油价格回暖叠加煤炭、甲醇价格上涨导致的煤头烯烃装置开工率下降，国内油头乙烯装置进入最佳盈利区间，聚乙烯-石脑油价差接近9000元/吨。

国内新一轮乙烯产能投放周期开始

我们认为未来原油价格震荡回暖是确定性较强的事件，2016年国内乙烯产能2311万吨，产量2126万吨，开工率约为92%，其中煤制烯烃的开工率从2015年的77.1%增至2016年的88.8%。这证明煤头路线在低油价场景下仍能获得正的现金流，若原油价格回归60美元以上区间后，煤头路线的成本劣势将逐步消散，但由于受到国家煤化工产业政策的变化限制，除正在建设的煤/甲醇制烯烃项目外，新投资MTO项目将大幅减少，国内烯烃产能将再度回归石脑油裂解路线。

我们认为新一轮油头乙烯产能落地的确定性相比煤制烯烃更强。中石化十三五期间将升级茂湛、镇海、上海、南京四大炼化产业基地，而浙石化、海南炼化、中海油惠州、中化泉州、大连恒力、万华化学等也在投资百万吨级乙烯项目，预计2020年之前国内将新增1041万吨裂解乙烯产能。

2016年国内乙烯表观消费量约为2291万吨，其中聚乙烯消费量占比63%，乙二醇和PVC占11%和8%，至2020年国内乙烯产能预计达3700万吨左右，乙烯产能投放迎来新一轮高峰，而下游消费正向非乙烯路线转移，如煤制乙二醇和电石法PVC将逐步弱化对乙烯的需求，预计供给缺口将进一步减少。但我们认为相比国内乙烯产能的扩张，2017年后北美地区乙烷裂解的产能投放将为国内乙烯景气周期是否持续带来更大的不确定性。

我们统计至2020年，美国陆续将有超过1200万吨的新建乙烯产能投放，考虑到乙烯为全球定价，其乙烷裂解装置相对东北亚油头裂解装置具有巨大的成本优势。在原油价格强烈的回暖预期下，煤制烯烃竞争优势有望得到恢复，国内油头乙烯未来盈利周期可否持续的不确定性较强，裂解原料的轻质化、廉价化将成为决定新建乙烯装置盈利水平的关键。

进口乙烷裂解制乙烯在国内具备成本优势

由于目前美国乙烷出口能力的限制，国内尚无进口乙烷裂解制乙烯的先例。我们以2011年后的美国MB乙烷价格为基准，假设湾区的FOB价格为OPIS 价基础上附加100美元/吨的出口设施和港口费用，按照3%的关税与13%的增值税、100元/吨的港杂费以及海运费来测算在国内采用进口乙烷裂解制乙烯的成本，其中海运费由于缺乏VLEC海运先例与运费数据，我们暂以墨西哥湾至远东地区的冷冻LPG运费考虑。

2012年后美国MB乙烷的价格较为低迷，在120～250美元/吨区间波动，同期冷冻LPG的运费也处于50～260美元/吨的历史地位区间，因此根据我们的模拟，国内进口乙烷裂解制乙烯的生产成本可以控制在5300元/吨一线之下。

我们另外选取某炼化项目的100万吨乙烯装置和华东沿海60万吨外购甲醇MTO装置与进口乙烷裂解装置进行生产成本的比较，其中假设乙烷价格维持在184美元/吨一线，VLEC海运费约为100美元/吨；石脑油在55～110原油价格区间对应的价格为4700～9100元/吨，甲醇的价格波动区间为1600～4500元/吨。所有装置界区仅考虑烯烃工艺部分和公辅设施，炼化乙烯装置进料中石脑油和芳烃抽余油占比60%。

根据我们的测算，按照目前MB乙烷价格和海运费水平，在不同的油价和华东地区甲醇价格区间下，进口乙烷裂解制乙烯均具备较强的成本优势。

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风险分析

西欧、印度和中国乙烯原料轻质化加速导致乙烷价格过快上涨；海运能力无法满足跨区域乙烷贸易需求；海运费回暖导致成本波动；北美页岩油气活动复苏超预期压制原油价格回暖。