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期货“四烯”区别之——生产工艺

2020-5-15 13:39:02点击:

能化板块中有四个叫做“某某烯”的品种,分别是线性低密度聚乙烯(聚乙烯的一种)、聚丙烯、聚氯乙烯和苯乙烯。四者名称相像,比较容易混淆,本文主要从生产工艺对上述四个品种进行简单的介绍。

介绍生产工艺之前,我们先来了解一下四者之间的关系。世界上有三大合成材料,分别是合成树脂、合成橡胶和合成纤维,而合成树脂的产量与消量是最高的合成材料。其中,合成树脂最重要的应用是制造塑料产品,因此,生活中也常将合成树脂与塑料同义使用。合成树脂中又包括五大通用合成树脂,分别是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)。就如有的家庭里几个小孩名字相似一样,上述五种产品可以归属于生活中广义的塑料(合成树脂)大家庭中,或者说它们跟我们生活中常见的塑料制品有着密切的联系。

在五大通用树脂中,聚苯乙烯与ABS都属苯乙烯的下游,因此,自2019年9月26日苯乙烯期货上市后,理论上,五大通用树脂的相关生产企业均可以根据自身情况运用期货工具对企业经营风险进行管理了。

一、“四烯”简介

1、线性低密度聚乙烯(LLDPE)

聚乙烯(PE)的一种(此外还有低密度聚乙烯LDPE,高密度聚乙烯HDPE),是国内期货市场上最先上市的合成树脂。LLDPE有强度大、韧性好、刚性大、耐热、耐寒性好等优点,还具有良好的耐环境应力开裂性,耐冲击强度、耐撕裂强度等性能,并可耐酸、碱、有机溶剂等。常见用途包括农膜、塑料袋等。

2、聚丙烯(PP)

PE关系最为密切,油制与MTO工艺中丙烯与乙烯是同时产出,类似双胞胎。PP无毒、无味,由于晶体结构规整,具备易加工、高透明性、机械强度高等优点,并且具有良好的注塑性能,可以与其它材料共混改性,耐环境性性能好,寿命长的特点,逐渐取代部分金属、木材等,广泛应用于包装、电子、家用电器、汽车、纤维、建筑管材等领域。常见制品包括无纺布袋、化肥与水泥编织袋、微波炉加热塑料餐盒以及今年一度引起大家高度关注的口罩等等。

3、聚氯乙烯(PVC)

曾是世界上产量最大的通用塑料,当前在国内的表观消费量位居PE和PP之后。PVC具有阻燃、耐化学药品、机械强度高和电绝缘性良好等特点,生产成本较低,广泛应用制作管材、板材、型材等硬制品和膜、电线表皮、人造革、鞋底等软制品,其中硬制品多用于地产行业。

4、苯乙烯(SM,期货交易代码EB)

从名称可以发现,苯乙烯相比前面三者少了一个“聚”字,因为苯乙烯它只是一种单体。当多个苯乙烯单体聚合在一起就变成了聚苯乙烯,与其它单体(如丙烯腈和丁二烯)聚合在一起则会形成另一种聚合物(如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯,即ABS)。苯乙烯的下游聚苯乙烯(PS)和ABS与PE、PP、PVC共同构成五大通用合成树脂。其中PS可用于汽车、家电零部件、托盘、文具、室内装饰品等领域,发泡聚苯乙烯可用作建筑物隔热和隔音、包装材料等等。ABS可用于汽车仪表面板、控制板、家电、玩具、电话机外壳等等领域。

 

二、生产工艺

从生产工艺来看,四者的生产原料都可以追溯到原油或者煤炭,即它们具有一定亲戚关系。

具体来看,各个产品基本工艺流程如下:

1、聚乙烯(PE)

我国当前生产PE的工艺主要有两种:

1)油制路线:原油—石脑油—乙烯—聚乙烯;

2)煤制路线:煤—甲醇—乙烯—聚乙烯。

PE根据聚合方法、分子量高低、链结构等方面的不同,可以分为高密度聚乙烯(HDPE,又称低压聚乙烯)、低密度聚乙烯(LDPE,又称高压聚烯烃)及线性低密度聚乙烯(LLDPE),期货交割标的选取的是LLDPE,代码为L。据卓创数据统计,2019年,国内LLDPE产量在PE总产量的占比为41.05%,LDPE产量占比在16.08%,HDPE产量大约占42.87%。对于部分全密度装置,企业可以根据自身经营销售情况在LLDPE和HDPE两大类产品中进行生产切换,即合密度装置既可以生产LLDPE也可以生产HDPE。

截止2020年4月,油制PE仍是国内主最要的生产工艺,其产能占比达74%左右,其中,“两桶油”及其合资企业产能之和占国内PE总产能的一半以上。自神华包头于2010年投产第一套煤制PE装置以后,煤制工艺产能逐渐增长,当前煤制PE产能占比已接近26%。在国外,也有采用天然气或者乙烷作为乙烯的生产原料的工艺,由于资源问题,我国现已投产的装置基本上采用油制或者煤制工艺,暂无乙烷脱氢工艺制聚烯烃装置。

2、聚丙烯(PP)

我国当前生产PP的工艺主要可以归为三类:

1)油制路线:原油—石脑油—丙烯—聚丙烯;

2)煤制路线:煤—甲醇—丙烯—聚丙烯;

3)丙烷脱氢(PDH):丙烷—丙烯—聚丙烯。

在煤制路线中,当前部分企业需要外采甲醇生产烯烃,如山东联泓集团,有的企业则拥有完整的产业生产线,如宁夏宝丰集团。对于由甲醇同时生产乙烯和丙烯的工艺我们称其为MTO,对于甲醇仅生产丙烯的工艺我们称为MTP,如神华宁煤就有此工艺的装置。PP与PE是亲源关系最近的两个合成树脂(在期货市场中,我们通常把L和PP合称为聚烯烃)。以原油为生产原料的工艺中,乙烯与丙烯可同时产生,两者质量比例约为2:1(不同装置该比例有所不同),在MTO工艺中,乙烯与丙烯的生产比例约等于1:1(可调节的范围较小)。前几年国内油制工艺新增产能较少,其产能占比有所下滑,今年由于新增浙江石化与恒力石化两家大炼化企业,两者今年合计投产130万吨,导致油制产能占比较去年有所提升。整体来看,油制工艺近年一直占据着PP产能的半壁江山,煤(包括外采甲醇)工艺产能占比在30%左右,PDH约占总产能的10%。

3、聚氯乙烯(PVC)

我国主要有两种生产PVC的工艺:

1)乙烯法:原油—石脑油—乙烯—氯乙烯—聚氯乙烯;

2)电石法:煤+石灰石—电石—乙炔—氯乙烯—聚氯乙烯。

由于贫油、少气、富煤的能源结构,相较于国外普遍采用乙烯法,电石法在我国发展更为广泛,2019年,中国电石法PVC的产能约占总产能的80%。通常高档PVC制品和对PVC纯度等指标要求较高的医用、食品用制品以及膜、片材和型材等制品更适宜采用乙烯法PVC。一般情况下,乙烯法每生产1吨PVC要消耗乙烯0.5吨,消耗氯气0.65吨,两者约占成本的60%左右;电石法生产1吨PVC需要消耗电石1.45-1.5吨,消耗氯化氢气体0.75-0.85吨,两种原料约占PVC成本的80%左右。两种工艺经济性在不同时期有所不同,例如,在油价高位,乙烯价格较高的时候,电石法往往具有成本优势,而在油价较低的时候,电石法的成本优势表现不明显或者消失。如今年受疫情影响,乙烯价格跌至历史低位,乙烯法制PVC的利润一度高于电石法。据隆众数据显示,截止5月9日,国内华东地区电石法利润在440元/吨,而乙烯法利润在1100元/吨。

4、苯乙烯(SM,期货交易代码EB)

苯乙烯生产工艺主要有三种:

1)乙苯脱氢法:原油—石脑油—纯苯+乙烯—乙苯—苯乙烯;

2)环氧丙烷—苯乙烯联产法(简称PO/SM联产法):乙苯+丙烯—苯乙烯+环氧丙烷;

3)C8抽提法:从石脑油裂解得到的裂解汽油中含有部分苯乙烯,可以直接通过抽提的方式获得。

苯乙烯被市场称为“魔鬼产品”,主要是由于苯乙烯不易储存,价格波动性大。苯乙烯化学性质活泼,高温条件下(高于30℃)长时间静置不动,容易发生自聚,即使在合适的温度与阻聚剂配合下,储存期一般也不超过3个月。苯乙烯产业特点可概括为“上承油煤、下接橡塑”—上承石油化工与煤化工两大产业,下接合成树脂和合成橡胶两大产业。

乙苯脱氢法是全球范围内的主流技术,占苯乙烯产能份额的80%以上。今年国内投产的浙江石化与恒力石化苯乙烯装置均采用此生产工艺。一般情况下,每吨苯乙烯需要0.79吨苯和0.29吨乙烯。这种方法具有耗能低、投入低、乙苯转换率高的特点,但是在工艺把控和催化剂的选择上要求较高。

PO/SM联产法在近几年的应用得到一定提升,目前这种工艺占比在12%左右。这种方法以乙苯和丙烯为原料,每3.2吨乙苯和0.8吨丙烯生成2.6吨苯乙烯和1吨环氧丙烷。这种方法相较于前者,此工艺的反应较复杂,副产品多,工艺过程更长,且乙苯单耗量也较高。

C8抽提路线的苯乙烯属于非主流产品,该工艺利润比较可观,但苯乙烯含硫量较高,只能用于室外涂料等一些对原料质量要求较低的领域,该工艺制得的苯乙烯不能用于期货交割。

■ 本文内容来源:中信建投期货有限公司能源化工品事业部研究员 张远亮

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