美“頁巖氣化工”重塑全球化工產業鏈

□ 文/王紅秋 喬明 鄭軼丹

美“頁巖氣化工”重塑全球化工產業鏈

□ 文/王紅秋 喬明 鄭軼丹

美國頁巖氣產量爆發式增長，繼而拉低了美國天然氣價格，2016年其天然氣價格為2.5美元-3.5美元/百萬英熱單位。

豐富低廉的頁巖氣為美國化工產業強勢復興提供了條件，合成氨、甲醇、乙烯、丙烯等與之緊密相關的石油化工產業均呈現快速發展態勢，在全球競爭力大幅提升，改變了全球石化產業競爭格局。

頁巖氣為美國提供優質化工原料

據美國能源信息署（EIA）統計，2016年美國頁巖氣產量預計2847億立方米，占美國天然氣總產量的40%。預計2040年，美國頁巖氣產量達5606.74億立方米，在天然氣產量中比重升至55%。頁巖氣開采技術的突破性進步，使美國天然氣產量大幅增長，天然氣凈進口量從2007年的1018億立方米降至2015年的225億立方米，對外依存度從2007年的16.4%降至2015年的2.1%，不僅趨于自給自足，甚至考慮對外出口。

美國能源信息署數據顯示，截至2016年末，有超過50船LNG從切尼爾能源公司位于墨西哥灣地區的薩賓帕斯LNG終端出發，駛向全球市場。但是，這其中僅有3船最終停靠在歐洲港口，分別位于葡萄牙、西班牙和意大利。還有2只船運往了緊挨著歐洲的土耳其。

頁巖氣快速增長為美國提供優質化工原料。據介紹，天然氣凝析液（NGPL）是低分子量烷烴混合物，乙烷、丙烷、丁烷及戊烷以上的含量分別為40%、30%、18%和12%，是制乙烯、丙烯的理想原料。過去5年，美國來自天然氣處理裝置的天然氣凝析液產量增長50%，2015年達到260萬桶/日。2030年美國NGPL產量將增至300萬桶/日，之后隨著天然氣產量增長放緩，NGPL的產量也將趨于平穩。

毫無疑問，頁巖氣產業蓬勃發展對美國整個工業、電力、交通甚至就業都產生了深遠的影響，對美國化工產業的積極影響尤其明顯。頁巖氣主要成分是甲烷，一些濕氣還含有豐富的乙烷、丙烷和丁烷等，從而為下游化工產業提供了豐富低廉的原料。

天然氣化工改變全球化工市場格局

目前天然氣化工已成為世界化學工業的主要支柱，世界上80%的合成氨，90%的甲醇用天然氣為原料，在美國75%以上的乙炔以天然氣為原料生產。

美國能源信息署統計數據顯示，美國生產1噸尿素的天然氣成本僅為人民幣400元，從而使美國尿素成為繼中東之后，全球盈利水平第二的尿素生產地區。廉價且豐富的天然氣資源不僅激發了美國本土氮肥企業擴產熱潮，也吸引國際氮肥企業紛紛來到北美新建尿素工廠。從2012年初至今，北美共計劃28個氮肥項目，產能總計超過1200萬噸。國際氮肥市場供需格局將因此發生巨大改變。

天然氣產量增加，還使得甲醇生產原料甲烷的成本大幅下降，美國因此掀起甲醇擴能熱潮，全球其他地區的裝置也開始遷往美國。按照計劃，到2018年，美國新增甲醇產能將超過1300萬噸/年，新建裝置投資超過85億美元。如果計劃中的項目順利實施，那么2018年北美地區甲醇產能達2000萬噸，屆時產能將大于預期需求量，部分甲醇將出口。

豐富的頁巖氣資源還可以用于發展甲醇產業鏈，通過甲醇制烯烴技術，進一步發展下游乙烯、丙烯工業。天然氣經甲醇制烯烴技術是一種利用天然氣中的甲烷而不是天然氣凝析液作為原料生產乙烯和丙烯的方式。據報道，巴斯夫計劃在美國建MTP裝置，預計2019年投產，為其在北美地區的丙烯下游產品提供丙烯原料。在石油價格高企的形勢下，甲醇制烯烴技術將展現出較強的市場競爭力。

天然氣價格下滑，使得乙烷原料成本優勢顯現。目前美國乙烯生產成本緊隨中東之后，低于500美元/噸。而亞洲和西歐乙烯原料仍以較重的石腦油為主，是世界上生產成本最高的地區，超過1000美元/噸。過去3年，美國以乙烷或乙烷/丙烷混合料為原料生產乙烯的利潤，從2011年1月的不到300美元/噸，增至2016年1月的500美元/噸以上。盡管石腦油裂解裝置的利潤很不穩定，但乙烷裂解裝置與石腦油裂解裝置的利潤差就沒低過380美元/噸，最高值達到1590美元/噸。

在利潤驅動下，美國正興起裂解裝置投資熱潮，陶氏、雪佛龍、菲利普斯、殼牌、埃克森美孚等國際大型石化公司均有建設計劃，預計2020年前，近1000萬噸的新增乙烯產能將在美國陸續投產，將給全球市場帶來新的壓力。美國乙烯生產商正在用乙烷替代石腦油作為裂解原料。2015年，美國裂解原料中乙烷比例已由2005年的41%提至60%，而石腦油比例由28%降至6%。預計2024年，乙烷比例將增至76%，石腦油比例僅為5%。

美國能源部發布報告顯示，對未來不同情境下乙烷與石腦油價格比進行分析預測，未來無論是高油價情景還是低油價情景，無論是油氣資源多還是油氣資源少，乙烷作為裂解原料都具有絕對的成本價格優勢，2025年前乙烷與石腦油的價格比均小于0.3。

受頁巖氣增加推動，近兩年美國天然氣處理廠生產的正丁烷數量年增幅超過10%。目前，大約25%的丁烷用作石化原料，生產乙烯、環氧丙烷等。未來，隨著乙烷供應量繼續上升，美國以廉價乙烷為原料的裂解能力將增加，丁烷在乙烯原料中的比例將下降。由于美國乙烷裂解的碳四副產物大幅降低，中國的甲醇制烯烴項目也基本不產碳四，造成丁二烯的短缺量增加，因此一些公司考慮建設丁烷生產丁二烯裝置。

能源成本在化工產品的生產成本中占有很大比重。特別是一些能源密集型產品，如甲醇、乙烯、丙烯等，能源不僅提供原料還提供燃料和動力，能源成本在生產成本中的比重高達80%以上。能源價格高將嚴重削弱下游產品的競爭力；反之，會給下游產品帶來較強的競爭力。

美國天然氣的大幅增加帶來的低能源使用成本，將使美國化工產業在全球競爭中具備較強的競爭力，因此吸引著全球企業前來投資。目前，美國化工業51%的投資來自美國以外的企業，投資主要集中在大宗化學品（裂解裝置和丙烷脫氫裝置）領域，以及合成樹脂和化肥。預計2020年，新增化工產品總量5590萬噸。全球化工市場格局因此而發生著深刻的變化。

作者單位：中國石油化工研究院