煤？石油？天然氣？乙二醇生產工藝路線及成本

 　　乙二醇主要用于生產聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、防凍劑、不飽和聚酯樹脂(UPR)、以及潤滑劑、增塑劑、非離子表面活性劑和炸藥等，用途十分廣泛，同時也是化纖(滌綸)產業鏈重要的一環。

　　目前全球乙二醇有多種生產工藝，我們按大類可以分為兩種，即乙烯制和煤基合成氣草酸酯制，前者根據乙烯來源的不同又可以分為石腦油裂解制乙烯、乙烷裂解制乙烯(石油伴生氣、頁巖氣)和煤制甲醇制乙烯，而后者煤基草酸酯制目前則多用于中國。

　　我國乙二醇進口量大，對外依存度高。截止到 2016 年，我國共擁有乙二醇產能約 824 萬噸，共生產乙二醇 528 萬噸，其中煤制乙二醇約 95 萬噸，同時進口量為 757 萬噸，進口依賴度高達 59%。

　　傳統的石腦油、天然氣制乙二醇路線

　　傳統的石腦油路線生產乙二醇以乙烯為原料分兩步：第一步是乙烯氧化制環氧乙烷，第二步是環氧乙烷水合生成乙二醇。

　　目前該路線的主要技術被美國科學設計公司(SD)、英荷殼牌公司(Shell)和美國聯碳公司(UCC，后被美國 Dow 公司收購)所壟斷。

　　而工業生產乙烯的原料主要包括石腦油、乙烷、丙烷、LPG和柴油等，目前美國和中東的乙烯生產主要以天然氣中的乙烷、丙烷等輕質原料為主，中國的乙烯工業主要以液態石腦油等重質原料為主，從乙烯來源的經濟性考慮，輕質原料的乙烯收率更高。

　　(1)石腦油乙烯制環氧乙烷再制乙二醇路線工業化應用最廣，該法工藝流程長、水耗高，乙烯氧化制環氧乙烷的選擇性較低，環氧乙烷水合副產物較多，分離精制工藝復雜，能耗大，該工藝路線完全依賴于石油，競爭性隨原油價格漲跌而波動。

　　(2)乙烷乙烯制環氧乙烷再制乙二醇路線成本競爭力較強，該工藝先采用乙烷裂解生產乙烯，再通過環氧乙烷水合生產乙二醇，這是北美及中東地區生產乙二醇的主要方法。依賴廉價的原料乙烷，該路線具有較強的成本競爭力，主要面向中國等亞洲市場出口。

　　綜合來看，以石腦油生產乙二醇路線技術最為成熟，應用最廣，但缺點也十分明顯，非常依賴石油資源，并不符合我國“缺油少氣多煤”的資源現狀。

　　制乙二醇路線

　　煤制乙二醇是以煤炭為原料，通過氣化生成合成氣后再制得乙二醇，主要的工藝技術路線有三種:

　　(1)一步合成路線，以煤氣化制取合成氣(CO、H2)，再由合成氣一步直接合成乙二醇，此技術的關鍵是催化劑的選擇，目前美國聯碳和日本住友等公司在對此技術進行研發，但在相當長時間內難以實現工業化。

　　(2)煤制甲醇路線，以煤制取合成氣后，然后合成制得甲醇，經甲醇制烯烴(MTO)得到乙烯，再由傳統的石油路線從乙烯生產乙二醇。如寧波富德能源公司外購 180 萬噸/年甲醇制烯烴項目中，30 萬噸乙烯即用以生產 50 萬噸乙二醇，項目已于 2013 年成功投產。

　　(3)草酸酯路線，以煤為原料得到合成氣以后，再分離提純得到 CO 和 H2，其中 CO 通過催化偶聯合成草酸酯，再與 H2 進行加氫反應制得乙二醇，同時該法還可以得到其他具有經濟價值的草酸、草酰胺、碳酸二甲酯等副產物。該工藝流程短、中間環節少、成本低，是國內關注度最高的煤制乙二醇技術。目前國內宣布掌握該項技術的包括福建物構所、丹化集團、河南煤業集合體、天津大學、惠生工程、華本能源集合，華東理工大學、上海浦景、淮化集團集合體，華誼集團，上海戊正，日本高化學代理的宇部興產、東華工程集合體等。

　　本測算：煤制乙二醇具有一定優勢

　　乙二醇的生產工藝根據原料不同，分為石油路線和煤基路線兩種。

　　目前工業化的石油路線，大都是通過乙烯合成環氧乙烷再水合生產乙二醇，有競爭力的路線主要有:中東石油伴生氣的乙烷制乙烯、北美頁巖氣的乙烷制乙烯、東北亞地區石腦油裂解制乙烯。

　　煤基路線則以廉價的褐煤為原料開辟出一條全新的乙二醇生產工藝，以下將就各工藝路線的進行成本測算。

　　石油制乙二醇路線成本

　　所有石腦油路線都會經過中間乙烯階段，再由乙烯制得環氧乙烷，直接加壓水合生產乙二醇，平均每生產 1 噸乙二醇需要 0.65 噸乙烯，乙二醇的成本差異主要源自乙烯的來源不同。綜合來看，該路線具有投資低、公用工程消耗少等優點，以年產 40 萬噸的乙二醇裝置為例，總投資約 20 億元。

　　該路線中乙二醇生產成本最高的是我國的石腦油路線，其次是北美頁巖氣路線，中東油田伴生氣目前成本最低。

　　石腦油制乙二醇成本:約為 5600 元/噸

　　我國乙二醇生產路線主要以石腦油裂解制乙烯為主，石腦油是煉油的主要產品之一，因此石腦油的價格與原油價格密切相關，石腦油乙烯制的成本主要決定于油價。

　　根據我們測算，當 WTI 油價在55 美元/桶左右時，我國東部地區以進口石腦油裂解生產乙烯的成本約為 5500 元/噸，綜合考慮公用工程消耗和折舊等，乙二醇的生產成本約為 5600 元/噸。當 WTI 油價在 40 美元/桶時，乙烯的生產成本約為 4800 元/噸，對應我國東部地區乙二醇的生產成本約為 5200 元/噸。

　　天然氣制乙二醇成本:中東伴生氣 4500 元/噸、北美頁巖氣 4800 元/噸

　　我國進口乙二醇主要來源于中東和北美，這兩個地區 70%的乙烯產量都以天然氣作為原料。中東憑借廉價的油田伴生氣中的乙烷、丙烷為原料生產乙烯，在國際市場上擁有極大的成本優勢。

　　但是近年來中東廉價乙烷等輕質原料日益短缺，中東各國新增乙烷配額又相當有限，因此乙烷的價格已經漲至 2 美元/MMbtu(約 99 美元/噸)，乙烯的生產成本約為 2400 元/噸。即使如此中東地區的乙二醇生產成本也是全球最低的，包含折舊僅為 3600 元/噸左右。但是考慮到中東地區乙二醇終端產品運輸到我國華東地區需要承擔不菲的運費和關稅，合計約 900 元/噸，綜合考慮中東乙二醇的成本約為 4500 元/噸。

　　北美地區頁巖氣儲量豐富，近年來受益于頁巖氣革命，天然氣產量得到大幅提升，目前北美天然氣的價格在 3.3 美元/MMbtu 左右，對應乙烯的生產成本為 3300 元/噸，測算得下游乙二醇的生產成本約為 4200 元噸，算上運到華東地區的運費、關稅(合計約 600 元/噸)等，北美乙二醇的綜合成本約為 4800 元/噸，僅次于中東地區。

　　煤制乙二醇路線成本

　　由于我國特殊的貧油、少氣、富煤資源稟賦，一方面使得我國油制乙烯法制乙二醇產能增幅有限，另一方面極大地促進了我國開發煤制乙二醇技術與項目的積極性。

　　目前以煤為原料制合成氣再生產乙二醇主要有兩條工藝路線，一是以合成氣制甲醇再制乙烯，通過乙烯法路線生產乙二醇;二是通過合成氣分離提純，將 CO 催化偶聯合成草酸酯，再通過草酸酯加氫制得乙二醇，目前這兩條工藝路線均已實現工業化生產。

　　煤經甲醇制乙二醇成本:7400 元/噸

　　從投資門檻上看，國家發改委已明令禁止建設 50 萬噸/年以下煤經甲醇制烯烴項目，而 50 萬噸/年以上項目投資額巨大，典型的 180 萬噸煤制甲醇制烯烴總投資額在 200 億元左右。如果以外購甲醇為原料，投資門檻可以降低很多，若以外購甲醇 2300 元/噸測算，每 3 噸甲醇生產 1 噸乙烯，再通過乙烯法生產乙二醇，此工藝路線乙二醇的生產成本約為 7400 元/噸，遠高于其他乙二醇生產路線，無任何成本優勢。

　　草酸酯路線制乙二醇成本:5200 元/噸左右

　　相比煤經甲醇制乙二醇，草酸酯路線的生產成本要低很多。一般年產 30 萬噸的乙二醇項目投資額在 50 億元左右，該路線每生產一噸乙二醇大概需要 6.7 噸煤(5-8 噸，視煤質而定)，煤炭可使用廉價的褐煤或長焰煤。

　　我國乙二醇項目大部分集中在煤炭資源富集的西部地區，其中內蒙古、新疆、陜西合計占總產能的 53%，而我國乙二醇的主要消費市場卻集中在華東、華南等地。綜合考慮我國東、中、西部褐煤到廠價格和終端產品運送到華東地區的運費等因素，我們測算得西部地區乙二醇的生產成本最低，平均水平約為 5100 元/噸(包含到華東地區運費)，其次中部地區的生產成本約為 5200 元/噸，較高的東部地區乙二醇成本約為 5400 元/噸。

　　油煤比處于低位下，煤制乙二醇仍具一定優勢

　　煤制乙二醇成本位于中等，相比國內石腦油和甲醇制具有成本優勢。我們測算得國內西部煤制乙二醇的生產成本約為 5100 元/噸，要高于中東乙烷和北美頁巖氣路線，但煤制乙二醇在我國仍有廣闊的發展空間，其原因在于我國國產乙二醇中以石腦油和甲醇為原料的路線長期占比在 80%以上，煤制乙二醇相比石腦油和甲醇制仍具有明顯的成本優勢。此外，5100 元/噸只是平均水平，配套煤炭資源、規模擴大、開車提升情況下煤制乙二醇成本仍有較大下降空間，如新疆天業集團以電石爐尾氣為原料生產乙二醇，不需要昂貴的煤氣化和空分裝置，其乙二醇的生產成本較平均水平還能再降低 20%左右。

　　結構:國外供給放緩，下游需求穩定

　　全球乙二醇供給放緩近些年全球乙二醇產能擴張放緩。全球乙二醇產能擴張速度在 2010 年達到頂峰，增速達到 14.6%，隨后幾年里乙二醇的產能增速逐漸放緩，基本維持在 4%附近，2016 全球乙二醇產能在 2999 萬噸左右，產能增速為 3.7%。

　　裝置開工率方面，在 2007-2010 年由于受到金融危機和產能增長過快的雙重影響，有所下降，隨著 2011 年后經濟復蘇裝置開工率有所回升，近年來基本保持在88%左右的水平。

　　消費端來看，2016 年乙二醇表觀消費量為 2634 萬噸，增速為 3.6%。我們預計 2017 到2020 產能和消費量基本保持在 3%左右的增長速度，2020 年以后增長幅度將會進一步放緩，預計年均增長率為 2%。

　　關注國內煤制乙二醇的三大邏輯

　　(1)煤制乙二醇色度、純度問題均得到一定程度解決，質量提升已經迎來拐點，在下游消費中占比不斷提高;

　　(2)煤制乙二醇成本相比石腦油制具有一定優勢，短期看有望率先替代東北亞進口乙二醇，長期看由于全球供需平衡以及經銷商的存在，進口北美乙二醇價格并不便宜，考慮運費、關稅、貨期以及貨源穩定性后煤制乙二醇優勢企業仍可與國外石油伴生氣制、頁巖油制乙二醇一爭高下;

　　(3)近兩年煤制乙二醇新增產能有限，據預測 2017 新增 88 萬噸，2018 年新增 185 萬噸，考慮環保核查、資金需求后諸多項目建設、投產進度均需往后拖延，供給端不必過分擔憂。此外目前乙二醇社會庫存較低，在其成為期貨品種前存在補充社會庫存需求，若庫存按需求 10%測算，則乙二醇新增長期需求約 80 萬噸，這一部分有望由煤制產能補足。