对二甲苯期货上市预热系列报告（三）：对影成双，对二甲苯成本与利润

二〇二三年度 国泰君安期货研究所 期货研究 2023年8月10日 对影成双：对二甲苯成本与利润 ---对二甲苯期货上市预热系列报告（三） 贺晓勤投资咨询从业资格号：Z0017709hexiaoqin024367@gtjas.com 报告导读： 对二甲苯期货将于郑州商品交易所挂牌上市，国泰君安期货研究所正在推出对二甲苯上市预热系列报告，本篇报告重点介绍对二甲苯成本构成，为投资者进一步普及对二甲苯基础知识。 根据对二甲苯生产工艺流程的长度可分为长中短流程三类。生产对二甲苯的核心工艺单元主要有：常减压蒸馏、催化重整、芳烃抽提、歧化与烷基转移、C8异构化、吸附分离.通过原油制备对二甲苯的过程称为炼化一体化路线，其上下游的加工制造产业链为：原油→石脑油→混合二甲苯（MX）→对二甲苯 （PX）→对苯二甲酸（PTA）→聚酯（PET）→纺织包装产品。除炼化一体化路线之外，还有以石脑油、凝析油、燃料油等为原料经过芳烃联产装置合成对二甲苯的中流程工艺，以及直接外购混合二甲苯经过独立的异构化与吸附分离装置合成对二甲苯的短流程工艺。 原料成本在对二甲苯生产成本中占比最大，达到接近90%，其他费用如折旧摊销、人工、能耗等占10%左右。折旧摊销费用方面，新投产炼厂折旧摊销费用200-300元/吨，高于传统老装置；人工方面，民营炼厂人工成本不足30元/吨，远低于三桶油人工成本（150-200元/吨）；能耗方面，芳烃联产装置能耗在400-800kgoe/t，按照标准油价格3500元/吨计算，能耗成本在1400-2800元/吨。 综合来看，民营炼化一体化长流程装置具有技术先进、对抗产品价格波动能力强、能耗低、人工成本低的优势，但由于设备投资规模大，在折旧摊销上其费用要明显高于已经折旧过的老装置。其中能耗费用在加工成本中占比重较大，一般达到70%左右，民营芳烃联产生产对二甲苯加工费用参考240-300美金/吨，国营芳烃联产装置成本参考300-350美金/吨。外采燃料油、凝析油等工艺加工成本需要参考原料价格与原油的价差来判断其经济性。对于短流程装置而言，原料MX价格强势格局下，获利困难。 原材料价格的波动对于对二甲苯的估值影响较大。一方面，原料价格对装置利润产生较大影响，炼厂通过负荷调节来影响对二甲苯供应；另一方面，石脑油以及芳烃产品（甲苯MX）的辛烷值较高，近两年全球汽油供需格局重塑背景下，高辛烷值调油产品价格波动给对二甲苯产品提供溢价。 （正文） 1.对二甲苯生产工艺 对二甲苯可以由原油、石脑油、混合二甲苯加工而来，是聚酯产业链的前端环节。通过原油制备对二甲苯的过程称为炼化一体化路线，其上下游的加工制造产业链为：原油→石脑油→混合二甲苯（MX）→对二甲苯（PX）→对苯二甲酸（PTA）→聚酯（PET）→纺织包装产品。除炼化一体化路线之外，还有以石脑油、凝析油、燃料油等为原料经过芳烃联产装置合成对二甲苯的中流程工艺，以及直接外购混合二甲苯经过独立的异构化与吸附分离装置合成对二甲苯的短流程工艺。 图1：对二甲苯生产工艺流程图 原油 C10+芳烃 炼油装置 （常减压蒸馏） 石脑油 催化重整装置 C8+芳烃 二甲苯分馏装置 C6-C7 C9芳烃 苯 芳烃抽提装置 甲苯 歧化与烷基转移装置 非芳烃 C8芳烃 异构化装置 C8芳烃 C8芳烃 吸附/结晶分离装置苯 对二甲苯 炼化一体化（长流程）芳烃联产（中流程）MX异构化（短流程） 资料来源：公开新闻整理，国泰君安期货研究 1.1常减压蒸馏 常减压蒸馏是原油炼制的第一道工序，是物理分离过程，根据产品沸点差异把原油分离成直馏石脑油 馏分 切割温度（TBP℃）-不深拔 数量（万吨/年） 收率 直馏石脑油 0-167 299.4 18.7% 直馏煤油 167-239 171.2 10.7% 直馏柴油 239-343 253.12 15.8% 直馏蜡油 343-550 453.08 28.3% 减压渣油 550+ 420.42 26.3% /汽油、直馏煤油、直馏柴油、直馏蜡油和减压渣油等组分，为后续加工提供原料。表1：常减压蒸馏产品切割方案（以某炼油装置为例，原料50%沙轻+50%沙重） 资料来源：某一体化项目可行性研究报告，国泰君安期货研究 直馏蜡油和减压渣油的收率较高，占到一半，因此需要后续的加氢裂化生产石脑油、柴油、蜡油；或者通过焦化装置生产焦化干气、液化气、焦化汽油/柴油/蜡油和石油焦。 这里我们重点关注的是石脑油的后续加工环节。轻烃回收石脑油、沸腾床石脑油和部分焦化加氢汽油可作为芳烃联产装置石脑油加氢的部分原料，生产出的轻石脑油可作为乙烯裂解原料；重石脑油（C7以上馏分）经过精制后，和加氢裂化重石脑油作为重整装置的原料，重整生成油经过分流，C7馏分作为芳烃抽提原料，C7芳烃和C8+作为对二甲苯装置原料，生产苯和对二甲苯产品。 另外芳烃联合装置抽出部分C7馏分和C9+馏分和部分抽余油可作为汽油调合组分。 1.2催化重整 催化重整是以石脑油为原料，在催化剂条件下，将烷烃和环烷烃重组为芳烃。催化重整的目的在于提高汽油的辛烷值，而近年来芳烃产业链的迅速发展使得芳烃联合装置在重整的基础上得到了蓬勃发展，而重整富氢是炼厂氢气的主要来源（占比50%左右），因而重整装置在重质组分轻质化的过程中起到了重要作用。市面上使用最为广泛的重整再生装置工艺包分别是美国UOP连续重整工艺、法国Axens（IFP子公 产物 收率（质量百分数） 苯 20.0% 甲苯 33.0% 二甲苯 28.0% 抽余油（用于裂解或者异构化继续调油） 5.0% 重整氢气 司）连续重整工艺和中石化超低压连续重整工艺。表2：以生产芳烃为目的典型重整收率 资料来源：公开资料整理，国泰君安期货研究 图2：某重整装置进出料情况 轻烃回收-石脑 油加氢装置 -重石脑油 262万吨/年 直馏柴油-柴油加氢裂化-重石脑油 减压蜡油-蜡油加氢裂化-重石脑油 345万吨/年 190.86万吨/年 重整装置 苯 151.91万吨/年 19% PX 401.22万吨/年 50% 重芳烃8.63万吨/年 1% 油调和 80.75万吨/年 10% 抽余油80.51万吨/年 10% 戊烷油12.82万吨/年 2% 汽 资料来源：项目可行性研究报告，国泰君安期货研究 重整装置负荷调节空间小。尽管该环节有明确的利润指标，由于其在炼厂中承担副产氢气的作用，在整体炼厂降负荷之前，重整装置因利润调节负荷的概率较小，更多的负荷调整体现在下游歧化及异构化单元。 1.3芳烃抽提 芳烃抽提是将芳烃与非芳烃进行分离的工艺过程。非芳烃抽余部分即称为抽余油，可以进一步用于裂解制乙烯或者作为调和组分进入调油池。较常见的抽提工艺主要有溶剂抽提和抽提蒸馏技术。溶剂抽提技术主要利用芳烃与非芳烃在溶剂中的溶解程度差异来进行分离，然而这种技术较难分离间、对二甲苯，以及芳烃和某些烷烃环烷烃产品，因此开发了抽提蒸馏技术。抽提蒸馏技术则是在物料中加入极性溶剂，改 善不同组分的挥发性，实现分离。 常见的抽提蒸馏技术包括MORPHYLANE工艺（德国KRUPPWUDE公司60年代中叶开发的MORPHYLANE工艺为代表）和SED环丁砜抽提蒸馏工艺（以美国UOP公司、美国GTC公司和石油化工科学研究院（RIPP）抽提蒸馏工艺为代表），这两种抽提蒸馏技术相似，主要是溶剂不同。 SED MORPHYLANE 工艺技术 表3：芳烃抽提工艺技术条件对比 溶剂 (Super-SEA-II法)环丁砜 N-甲酰基吗啉 压力（Mpa） 0.6 0.3 温度（℃） 103 40-80 溶剂比 2.5-3.5 0.8-1 回流比 0.25-0.6 能耗（kgEo） 28 40.3 溶剂消耗（kg） 0.15 0.09 苯收率 100% 99.90% 甲苯收率 99.30% 99.50% 二甲苯收率 99.20% 97% 资料来源：《抽提技术研究进展及应用》，中金公司，国泰君安期货研究 1.4甲苯歧化与烷基转移 甲苯歧化和烷基转移的目的是提升PX收率，也是芳烃联产装置中增产二甲苯的主要工艺，在整个芳烃联产装置中起到物流转化枢纽和有效调解芳烃原料和产品的重要作用。该技术是以甲苯/苯以及C9芳烃为原料，在催化剂和临氢条件下转化为二甲苯。 目前甲苯歧化与烷基转移技术主要包括：美国UOP公司与日本丽东合作开发的Tatoray工艺，美国ExxonMobil开发的TransPlus工艺、MTDP-3工艺以及中国石化开发的S-TDT歧化工艺。 1.5C8芳烃异构化 异构体，三者分子式均为C8H10，互为同分异构体。C8芳烃异构化，目的在于通过二甲苯异构体之间的转化 二甲苯异构化装置也是增加PX收率的重要环节。由于二甲苯有对二甲苯、邻二甲苯和间二甲苯三种 来最大限度地生产对二甲苯。 图3：C8芳烃异构化：对二甲苯-邻二甲苯-间二甲苯 资料来源：公开资料整理，国泰君安期货研究 目前二甲苯异构化技术主要包括美国UOP公司开发的Isomar工艺、美国ExxonMobil公司开发的XyMax工艺及LPI工艺、中石化开发的二甲苯异构化工艺。 1.6吸附分离 吸附分离是对二甲苯生产的核心关键技术。常见的对二甲苯分离提纯方法有两种：低温结晶分离法和吸附分离法。低温结晶分离法是利用二甲苯异构体的熔点差异实现分离，对二甲苯的回收率较低，仅达60%～70%。吸附分离法是采用特定的分子筛吸附剂，选择性地吸附对二甲苯，再采用解吸剂将被吸附的对二甲苯脱附下来。吸附分离法得到的对二甲苯纯度高达99.9%。因此，目前国内外工业应用最为广泛的是吸附分离法。 目前，成熟对二甲苯吸附分离工艺主要有三种：美国环球油品公司UOP公司的PAREX工艺，法国石油研究院IFP旗下Axens公司的ELUXYL工艺和中国中石化的SORPX工艺。 2.能耗 目前仍有部分对二甲苯装置未达到基准水平。国内装置芳烃联产装置能耗在400-800千克标准油/吨不等，其中早期投产的装置，有部分难以达到对二甲苯的生产准入标准，因此近两年也陆续进行了工艺改造。根据《高耗能行业重点领域能效标杆水平和基准水平（2021年版）》，对二甲苯能效标杆水平为380千克标准油/吨、基准水平为550千克标准油/吨。随着煤炭及油等能源产品价格的变动，其能耗费用也将随之发生变化。按照5500大卡动力煤价格800元/吨计算，对二甲苯基准水平的能耗费用在800元/吨；按照3500元/吨标准油计算，二甲苯基准水平能耗费用在1925元/吨。 图4：芳烃联产装置能耗水平差异大 元/吨800元/吨标准煤核算能耗3500元/吨标准油核算能耗 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 资料来源：《芳烃技术》，项目可行性报告，国泰君安期货研究 对于芳烃联产装置（不包含前段的常减压等装置）而言，目前能耗的先进值为500千克标准油/吨、基准水平为530千克标准油/吨。以某一体化项目为例，其芳烃联产装置设计能耗在443千克标准油/吨。 表4：某民营炼化部分单元能耗情况 设计能耗 能耗定额 典型相近装置 kgoe/t 常减压装置8.117 10 8.95 领先 焦化装置24.3 25 先进 重油加氢裂化-沸腾床23.14 36.31 无 先进 重油加氢裂化-蜡油加24.28 38.4 39.35 先进 重油加氢裂化-蜡油柴43.56 41.1 非常规 汽柴油加氢8.72 12 先进 芳烃联产装置443.6 530/500 528 领先 准入值/先进值 装置名称 kg/t kgoe/t 先进能耗 能效水平备注 渣油加氢裂化单元氢裂化单元 油加氢裂化单元 资料来源：项目可行性报告，国泰君安期货研究 3.折旧摊销 近年来，新投产炼厂的尼尔森系数较高，可以很好的应对产品价格波动风险，然而其工艺技术难度大，几套民营炼化一体化项目单吨折旧摊销费用在200-300元/吨区间，高于老装置50-100元/吨的折旧费用。 表5：近5年国内大型炼