石化行业深度报告:下一个风口 炼油和乙烯的自主崛起

作者:谢建斌 文章来源:流程工业公众号 发布时间:2017-05-31
中国经过多年的积累,已经在石化设计、装备、生产管理等方面积累了大量的经验。

中国经过多年的积累,已经在石化设计、装备、生产管理等方面积累了大量的经验。作为消费腹地的中国,未来有望主导新一轮的产能升级,提升石化产品的自主率,更好的配套下游相关产业。

摘要

1.炼油和乙烯的规模化是必然趋势,新建装置有望主导未来产能升级。

我国炼厂的规模化和集约化远远低于美国,根据EIA数据,美国共有炼油厂141家,美国的总计炼油产能约9.1亿吨,平均每家炼厂的加工能力为645万吨/年;相比之下,我国炼油厂数量超过200家,炼厂平均规模不到400万吨/年。以韩国的炼油工业发展为例,韩国仅有六家炼厂,其中有三家为全球十大炼厂之列。韩国的炼油产品大量出口至中国,同时也有多种产品形成了以FOB Korea为计价的benchmark。我们认为中国在沿海地区布局大型炼化产能,有助于提升中国炼化产能的规模优势、产品升级、以及世界级范围的定价权以及贸易竞争力的提升。

2.民企进入炼油和化工领域,保障芳烃原料供应。

与以往的石化产能扩张不同,这次炼化的产能扩张以民营企业为主,未来打通炼油-PX-PTA产业链环节。由于历史原因,我国的PX产能一直未能跟上需求的增长,目前仍需大量进口。2016年我国PX产量约940万吨,进口1236.14万吨,表观需求为2170.48万吨,进口依存度超过50%。从最近规划的炼化产能来看,以民营企业为主导的炼化项目都毫无例外的提升了装置的芳烃产量占比。

3.乙烯长期紧缺,当前油价背景下盈利良好。

2010年是乙烯产能投放的高峰,之后市场逐步消化乙烯产能。由于石油化工行业在2012-2016年之间新增固定资产资本开支增速的下降,而下游需求稳定增长,新增有效产能无法满足需求。2009-2011年间,全球乙烯投产超过2000万吨,以当前的市场容量来看,对新增产能的消化能力远超上一个产能投放周期。我们预计2017年油价的运行区间大概率会在50-60美金/桶的范围内波动,在此油价背景下,东北亚的石脑油裂解乙烯的现金成本在全世界的乙烯成本曲线中具有比较优势,对应乙烯的盈利良好。

4.有望走向全球的竞争力崛起。

和其他传统的制造产业相比,中国的石油化工产业与韩国、美国的差距较大。中国的石化产品每年仍需大量进口,而且以中国为基础的计价还不完善。中国经过多年的积累,已经在石化设计、装备、生产管理等方面积累了大量的经验。作为消费腹地的中国,未来有望主导新一轮的产能升级,提升石化产品的自主率,更好的配套下游相关产业。

正文

一、下一个风口 国内炼化产能的扩张

1.1 国内炼化产能扩张 新建装置多以芳烃为主

随着我国经济的快速发展,我国对于原油及相关衍生品的需求不断增长。根据国家统计局数据,2016年我国原油加工量为54101万吨,比上年增长3.6%;随着我国经济结构的转型升级,成品油也出现了结构性的变化,汽油和航空煤油的需求持续增长,柴油消费同比下降。

由于过去五年国内新增炼化产能有限,加上2016年起炼油盈利良好,近期以民营企业为主导的新建炼化产能提上日程,主导未来的新增产能。从新增的产能规划及产品来看,呈现以下特征:

1、 炼油规模化,同时与传统的石油、石化炼油厂以加工成品油为设计不同,新的规划项目多是以芳烃、以及其他化工品综合利用为主。

2、 新建石化装置的加氢能力强,副产品利用完善。

3、 一体化能力强;不少项目同时配套乙烯,整体竞争力将会明显得到提升。

1.2 规模化趋势 民企主导行业产能升级

炼油的加工工艺主要包括常减压、催化裂化、延迟焦化、催化重整、加氢裂化、加氢精制等。我们所说的原油加工能力主要是指一次加工能力,通常为常减压;衡量整个炼油竞争力的标准比较多,比如尼尔森系数。一般来说,新建炼厂的规模大,单位的物耗、能耗较低;同时相对于国企,新建装置的人力成本优势也较为明显。

从目前国内的炼油产能来说,中国石化、中国石油仍占据主导地位。

民营企业有望主导未来新一轮的产能升级和扩张。相对于中国石化、中国石油的谨慎的资本开支,民营企业将主导未来新增石化产能。参考全球跨国公司的资本开支情况,其中埃克森美孚和道达尔只考虑石油化工及下游的资本开支情况,整体的资本开支具有较强的规律性,除2011-2012年间有较大增长外,近年来持续下降。而中国石油、中国石化近年来几乎没有大的石油化工项目投产,国内的民营企业有望主导未来新一轮的产能升级和扩张。

1.3 炼化一体化引入 高行业门槛以及准入

传统的炼油多以加工成品油为主,其中汽油、柴油、煤油的收率在60%以上,另外也有部分加工以燃料油、沥青、润滑油类型的。目前国内新建的炼油装置多是以芳烃为主,部分石化装置为炼油、乙烯一体化,在世界的炼化投资项目中,也是比较少见的。

从全球范围内,炼油、乙烯的石化装置一般是分步进行,而一次性投资炼油和乙烯同步的装置相对较少。在我国,参考浙江石化、盛虹石化的一次性投资,类似的装置类型也是比较少见。我们以全球类似的装置对比:

案例一:沙特拉比格石化装置PetroRabigh

拉比格石化是全球较大规模的炼化一体化装置,总投资100亿美金,即便如此规模和投入,拉比格石化也是在原有沙特阿美的炼油装置基础上进行改扩建,同时新建乙烯裂解装置。

拉比格石化位于沙特拉比格,沙特阿美与日本住友化学各持有拉比格石化的37.5%股权,其余25%由公众持有,并于2008年IPO上市。

原有的炼油装置位于全球最大的一体化的石化联合体的中心,原有的炼油被改造成蒸馏、汽油加氢、烷基化和异构化单元。

拉比格炼油和石油化工装置在2006年一季度末开始动工,装置在2009年11月8日竣工,装置产有1840万吨的石油基产品,以及240万吨的乙烯、丙烯衍生品。

案例二:Sadara联合装置

Sadara项目是已知的一次性投资最大的石油化工装置,项目并没有配套炼油,而是以乙烷和石脑油混合理解,以乙烯、丙烯为主要中间产品,装置的特点是下游衍生的精细化产品较多。

项目位于沙特的朱拜勒工业城、Al Sharqiya,整体预计投资200亿美金,整个装置共有26套化工生产单元,将会生产出150万吨乙烯/年和大约40万吨丙烯。同时项目下游配套了TDI、MDI、环氧丙烷、环氧乙烷等产品,在醇醚以及聚氨酯等领域具有不可比拟的一体化优势。

二、炼油规模化是未来的趋势

根据EIA的2016年1月份的统计数据,美国共有炼油厂141家,常年运行的有139家,加工能力为1832万桶/天。以每吨7.35桶折算,美国的总计炼油产能约9.1亿吨,平均每家炼厂的加工能力为645万吨/年。

相比之下,我国炼油厂数量超过200家,炼厂平均规模不足400万吨/年。由此可见,我国炼厂的规模化和集约化远远低于美国。

2.1 以韩国为例 中国拥有比较优势

韩国的炼油工业发展与中国相比,并没有资源优势、也没有庞大的市场优势,但是韩国仅有六家炼厂,其中有三家为全球十大炼厂之列。韩国的炼油产品大量出口至中国,同时也有多种产品形成了以FOB Korea为计价的benchmark。以韩国为例,我们认为,以韩国为例,中国在沿海地区大量布局炼化产能,有助于提升中国炼化产能的规模优势、产品升级、以及世界级范围的定价权以及贸易竞争力的提升。

韩国与我国地理位置接近,韩国的原油同样主要通过进口。在2016年底,韩国具备300万桶/天的原油一次加工能力,所属的6家炼厂均为世界级的规模。公司最大的三家炼油生产商分别是SK Energy、GS Caltex,以及S-Oil Corporation(部分股权为沙特阿美)。

在2015年,韩国的原油消耗为240万桶/天,成为世界第8大原油消费国。韩国的原油储量极少,因此主要通过原油进口满足需求。韩国的炼厂规模效应非常明显,全球十大炼厂中有3家位于韩国。因此,韩国成为亚洲最大的石化产品出口商。在2015年,韩国平均每天出口130万桶炼油产品,主要是中间馏分的产品如化工轻油、汽油、航空煤油等;而对于韩国化工原料的需求而言,仍进口90万桶/天的产品,主要是石脑油和LPG。

2.2 以PTA为例 PX行业集中度提升是趋势

PTA是中国自主企业壮大的典型案例,我国PTA产业发展经历了从国有企业控制,到民企逐渐进入,再到民企不断扩大规模,并最终挤出国企中小装置的产能甚至全球产能。

PTA的发展与我国是化纤消费大国密不可分的。

PTA行业的周期性十分明显,我们以PTA-0.66*PX价差为例,在2010年平均为2400元/吨,从2011年起价差逐年下降,目前价差长期在400-600元/吨的范围内波动。

根据我们统计,2016年国内PTA产能约4800万吨,但由于2015年的腾龙芳烃爆炸影响翔鹭石化615万吨/年的原料,至今停车;以及远东石化320万吨/年PTA装置因公司亏损破产而停车至今,因此国内PTA实际具备开工条件的有效产能也仅3800万吨。但由于这些装置都有计划重启的打算,因此仍对PTA的盈利价差有所压制。

2.3 PX自主率提升 打通PX-PTA-聚酯的国内行业竞争力

PX是PTA的上游原料,在聚酯和化纤产业链里是重要的产品环节。历史上由于公众事件等原因,我国的PX产能一直未能跟上需求的增长,目前我国的PX仍需大量进口。从最近规划的炼化产能来看,以民营企业为主导的炼化项目都毫无例外的提升了装置的芳烃产量占比,同时降低成本油的收率,PX产能将会提升。

2016年我国PX产量约940万吨,进口1236.14万吨,表观需求为2170.48万吨,进口依存度超过50%。

我国目前的PX装置整体规模偏小,流程相对较短。近年来新建的大型装置主要是荣盛石化的宁波中金项目,2016年净利润为16.3亿元。

由于我国大型炼厂配套下游多以成品油为主,催化重整、甲苯歧化、脱烷基化装置规模相对较小,与韩国、印度等装置相比的规模较小。

三、当前油价背景下 乙烯盈利良好

3.1 全球乙烯长期供需平衡

2010年是乙烯产能投放的高峰,之后市场逐步消化乙烯产能。由于石油化工行业在2012-2016年之间新增固定资产资本开支增速的下降,而2014-2015年间聚乙烯需求增速为4.4%,聚丙烯需求增速为5.0%,新增有效产能无法满足新增需求。2009-2011年间,全球乙烯投产超过2000万吨,以当前的市场容量来看,对新增产能的消化能力远超上一个产能投放周期。

乙烯商品量少,主要是靠下游衍生品的形成成交。2016年中国乙烯产量同比增长3.9%,2007-2011年间平均年产量增速12%,2012-2016年间平均年产量增速为3%。

乙烯:目前全球产能约1.6亿吨,2016-2020年间全球新增产能2946万吨,占目前产能的18%。新增产能中有75%是来自于传统的裂解工艺。

丙烯:目前全球产能1.14亿吨,2016-2020年间全球新增产能2628万吨,占目前产能的23%。新增产能中有75%是来自于on-purpose的工艺。

3.2 国内乙烯自主率提升 聚乙烯引领新增需求

乙烯的主要下游是聚乙烯、乙二醇、苯乙烯等产品,由于乙烯的商品量少,多以衍生品的形式进口到中国。

根据LYB和IHS数据,目前全球聚乙烯需求约9200万吨/年,2011-2014年间全球聚乙烯需求增速为3.4%,聚丙烯增速为4.3%;2014-2015年间聚乙烯增速4.4%,聚丙烯5.0%。1990-2014间聚乙烯增长4.4%,聚丙烯增长6.6%。

聚乙烯在2011-2015年间,国内的表观需求增速比较快,主要是由于网购带来包装材料的需求、以及农膜的需求量增加所致。同时,由于国际油价从2014年四季度起大幅下跌,加上国内环保从严,对于回收料的使用大幅减少。

乙烯由于在零下100度存储及运输,商品量少,一般乙烯的生产商都是以衍生品的形式对产品进行销售。2016年,中国的乙烯产量是1781万吨,进口165万吨,表观需求1946万吨,同比增长4.28%;除此之外由于考虑到下游聚乙烯、乙二醇、苯乙烯、VCM等大量进口,因此初步估计国内乙烯的当量需求在3800万吨。从2016年苯乙烯、乙二醇的进口数据来看,已经出现明显下滑,预计未来国内的乙烯项目投产仍将会冲击乙烯下游产品的进口,提升国内的自主率。

3.3 乙烯成本曲线 石脑油、液化气混合裂解路线成为主流

乙烯的工艺路线区域的竞争力主要分为:

1、 中东乙烷裂解:中东现有的石化装置成本最低,主要是受益于原有的低价配额政策。但是由于未来中东的新增乙烷供应有限,新建装置更多只能以石脑油混合裂解。

2、 美国乙烷裂解:美国最初的石化装置采用乙烷为原料,在2005-2011年间美国的石化装置竞争力较弱,后随着页岩气革命,北美大量的乙烷副产,美国的乙烯装置又重新回到乙烷进料。

3、 石脑油裂解:东北亚、西北欧的主流乙烯生产工艺,相对成本较高。但在低油价下与其它工艺路线的成本差异不大,如果考虑到副产品丁二烯、纯苯未来价格向上,仍有竞争力。

4、 煤化工:以煤为原料的CTO工艺和外购甲醇的MTO工艺,目前MTO工艺的成本最高;当油价向上,回到60美金/桶以上时,煤化工的优势有望逐渐显现。但是仍将会受到未来水资源、环保等因素仍然制约。

我们预计2017年油价整体的中性范围内波动,长期缓慢上升的格局。对应油价的运行区间大概率会在50-60美金/桶的范围内波动,在此油价背景下,东北亚的石脑油裂解乙烯的现金成本在全世界的乙烯成本曲线中处于中间位置。

未来越来越多的企业采取石脑油+液化气混合进料来生产乙烯,从而优化生产成本。

四、石油化工未来前景展望

4.1 参考上一轮产能投放周期 乙烯产能有望增长

2009-2011年间是全球乙烯投产的高峰期,主要是来自于中国和中东的产能,三年总计新增乙烯产能超2200万吨;随后在2012-2015年间新增产能明显放缓。

全球目前乙烯需求约1.45亿吨/年,每年新增需求约在400-600万吨,未来仍需要数套装置来满足新增需求。我们认为2017-2020年间的新增产能投放力度远不及上一个周期,而需求的绝对增量仍有望扩大。

对于以乙烯为代表的石油化工产业,其供给弹性和需求弹性如下:

供给弹性:石化产业链的长期供应弹性远大于短期供应弹性,即短期价格的涨跌对于供应没有影响,但是长期供给影响较大。在石化原料多元化、产品优化能力提升,以及on purpose的工艺比例提升的情况下,短期弹性有望增加,有利于平衡价格稳定。

需求弹性:短期需求弹性呈负相关,产品价格短期上涨,下游补库存或增加需求;但是长期需求受到抑制。

2006年-2015年的十年期间,中东地区投产了大约1500万吨乙烯产能。

同样在2005-2013期间,中国的石油路线乙烯投放了大约1000万吨产能。

参考上一个周期的产能增长,我们认为乙烯的盈利能力与自身的产能供需有关之外,与油价的关联度也较大。以石脑油裂解乙烯为例,通常情况下,生产100万吨的乙烯需要300-330万吨的石脑油,同时副产50万吨丙烯、15万吨丁二烯、25万吨纯苯;其余副产品包括异丁烯、碳五、混合芳烃、乙烯焦油等。

我们以主要产品的价差=(乙烯+0.5*丙烯+0.15*丁二烯+0.25*纯苯)/3-石脑油为例:

1、石脑油历史与原油的价格关联系数高,基本代表原油的趋势。2000-2007年间,中国需求拉动,油价配合上涨,石化产品缺口较大。

2、2008-2014年间,2008年全球金融危机,2009年中国投资带动产品价格反弹。2010年以后,因中东、中国有持续产能释放,加上油价处于高位,乙烯盈利受损。

3、2015年至今,新增供应放缓,下游需求持续增加,同时油价处于低位,带动行业景气回升。

4.2 炼油供需再平衡 需求的结构性改变

随着我国经济的调整,对应成品油的需求结构也发生了重大改变。2007-2011年间,国内的柴油消费增速与汽油增速基本相当。但是自2012年之后,随着基建放缓、交通运输的活跃程度下降等原因,柴油需求明显放缓,甚至于负增长。

我们认为随着国内民营企业的炼油规模扩大,未来炼油的格局有望改变:

1、 原先以成品油为主要产出的工艺,更多调整为多产芳烃(以PX为主)。

2、 炼油的加氢能力明显增强。

3、 来料加工贸易比例增加,成品油有望出口来消化国内产能。

2016年国内成品油需求为3.15亿吨,其中汽油、航空煤油持续增长,但是柴油几乎没有增长。假设国内汽油、航空煤油的增速与GDP同步,而且考虑到新建炼油装置中的成品油收率下降(原先约60%,现在约40%),则对应每年需要约2000万吨的炼油新增产能来满足国内需求。

4.3 石化再平衡 寻找失去弹性的周期之美

1. 原料供应多元化 抑制产品价格空间

石油化工产品属于长期供应弹性大于短期供应弹性的商品,即产品价格上涨,上游的短期供应不一定有弹性,但是中期或长期的产能释放将会带来较大的价格弹性。未来由于上游供应渠道的增加,尤其是on purpose的工艺路线调整,短期的价格弹性有望增加。同时,随着社会化仓储能力的提升,未来价格的价格波动空间有望减若。

从2017年的产品价格走势来看,未来很多石化产品将会保持在一个均衡的价格空间。以甲醇为例,新增的甲醇下游需求主要是MTO,我们预计价格介于下游MTO能承受的现金成本与完全成本之间。

对于乙烯、丙烯,增加了新的工艺路线,未来同样原料多元化,产出调整更加灵活:

乙烯:目前全球产能约1.6亿吨,2016-2020年间全球新增产能2946万吨,占目前产能的18%。新增产能中有75%是来自于传统的裂解工艺。

丙烯:目前全球产能1.14亿吨,2016-2020年间全球新增产能2628万吨,占目前产能的23%。新增产能中有75%是来自于on-purpose的工艺。

从下游的需求结构也可以看出,2011-2016年间,国内的化工品表观需求增速与2006-2011年间相比,均有不同程度的下降,其中聚丙烯的需求有所增长;其余如甲醇、PX、PTA等与消费属性相关的产品仍保持一定的增速。

2 .中国煤化工路线成为有效补充

与油价相比,煤炭的价格相对稳定,因此煤化工对于价格的敏感性不强。国内CTO经过多年的发展,从气化能力,到变压吸附,对于煤种的适应能力的调整均有长足的进步。我们认为煤化工由于环保、水、投资额等原因,短期还不能成为市场的主流,但是作为工艺路线的补充,未来有望对石化尤其是聚烯烃产品的价格进行调节。

2016年中国聚乙烯新增产能110万吨/年,总产能达到1720万吨/年,同比增长6.8%;聚丙烯新增产能191万吨/年,总产能达到2333万吨/年,同比增长8.9%。

截至2016年底,煤(甲醇)基烯烃装置的聚烯烃产能1162万吨,共24家生产企业,合计41套装置,占聚烯烃总产能的28.7%,丙烷脱氢装置聚烯烃产能471万吨/年,占聚烯烃总产能的11.6%。

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