近三年PDH装置的经济性分析
作者|司梦莹 赵卓 丙烷丙烯和PDH的市场走势分析
2020年-2022年是中国PDH市场快速发展的3年，此前几年较为可观的PDH利润带来市场如火如荼的发展。截止2022年中国进口液化气消费结构有一半左右的用量用于化工用途，其中消费占主导地位的即为PDH装置。
在PDH快速发展的2020-2022年，市场也经历了众多大型事件：2020年新冠病毒流行，2021年中国能耗双控，2022年俄乌冲突导致能源价格高企，以及大量新建PDH装置集中开工造成丙烷的需求量大幅上涨。在众多因素交织影响下，PDH市场在过去的三年经历了严峻的考验。利润已经远远不如前几年的水平，我们来回顾一下过去3年PDH市场整体状况。中国超过60%以上的PDH装置集中在华东地区，因此金联创此次选取华东地区为例：
数据来源：金联创
2020-2022年三年的PDH成本、产品和利润走势图显示，PDH利润与成本和终端产品价格走势关联紧密。如图所示，2021年三季度之前当丙烯价格与进口丙烷价格差距在3000元/吨以上时带来正利润，低于此价格差利润则转为负值。
以下为近三年中国PDH市场情况的详细分析，主要涉及PDH装置总需求量，开工率和盈利水平三个方面：
2020 年我国 PDH 装置总需求量为603.01万吨，同比小幅增加15个百分点，由于疫情停工等影响，部分PDH装置检修期时长较2019年延长导致加工量下降，与此同时又有新的2个PDH装置投入使用。2021年我国PDH装置总需求量为929.73万吨左右，较2020年上涨54个百分点。由于上半年利润相对可观，因此PDH整体检修期较去年缩短，另外新增2套PDH装置拉高需求。2022年我国PDH装置总需求量在960.44万吨左右，同比2021年上涨12个百分点。2022年国内已经投产的PDH装置共计21套，总产能达到1178万吨。22年新投产的PDH装置是过去三年最多为5套，增产能共计240万吨，
从地区来看，华东地区的丙烷需求量明显高于其他地区，占国内总需求量的60%以上，主要因PDH装置原料丙烷多数来自进口，华东地区因港口众多，原料气储备直接管输到厂家，可大大节省成本，因此对于丙烷的需求量出现了沿海多内地少的特点。
从开工率来看，2020年我国PDH装置开工率为80.45%，同比下降4.个百分点。因年初疫情来袭导致国内生产生活受到严重影响，PDH也开始停产检修。同样受到疫情的“利好”支撑，作为口罩原料上游装置，PDH开工率在年初后快速提升，后期多维持高负荷运行。2021年我国PDH装置开工率78.19%，较2020年下降2个百分点。由于PDH厂家均有检修及降负，且新增厂家开工前期低负荷运行，加之下半年的“能耗双控”影响，拉低整体开工水平。2022年我国PDH装置开工率在69.35%，较21年同期下降8%以上。22年国内PDH部分厂家因长时间亏损，检修停工增加且重启时间不断延迟，加之部分新开装置因前期装置不够稳定经常检修，因此开工率同比下降明显。
从盈利水平来看，2020 年国内PDH装置利润均值为1136元/吨，同比下滑 21%。因年初受到疫情影响导致利润急转直下，然后受到口罩需求旺盛的利好支撑，带动作为上游的PDH口罩原材料生产企业利润反弹。2021年国内PDH装置利润均价在516元/吨左右，同比下滑55%。前三季度由于国内口罩需求依然旺盛，PDH利润延续可观，但第四季度开始由于成本高企，加之“能耗双控”导致需求减少利润开始大幅走跌。2022年，PDH装置利润均值为-454元/吨，同比大幅下跌188%。2022年俄乌冲突导致能源成本暴涨，不断高攀的丙烷成本，加上下游丙烯因供应充足导致价格不见起色，因此利润继续大幅下滑。
PDH下游产品丙烯的原料品种多样，其中以，丙烷制，煤制，油制，甲醇制为主流。我们对比一下近三年来不同原材料的平均利润比。
数据来源：金联创
如图表所示，2020年四种主流原料生产丙烯的利润较为可观，利润范围602-1851元/吨，其中以油制丙烯利润最高。2021年开始甲醇和煤制丙烯利润开始出现负值，油制丙烯依然独领风骚，利润高于1000元/吨。但是2022年四种原料产丙烯的利润全军覆没，以往利润名列前茅的油制却变成垫底。虽然PDH利润同样呈现负值状态，但在一众亏损中却是亏损最少的一个。不同原料生产丙烯的利润直接受到原材料价格以及终端产品丙烯价格波动的影响。
数据来源：金联创
数据来源：金联创
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如图所示，金联创选取了具有代表性且装置较为稳定的16家PDH进行监控。2020-2022年3年间，虽然市场经历了较多的不确定因素的影响，尤其是成本不断高涨利润不断下跌的影响下，PDH工厂的开工率同样伴随PDH利润而波动。虽然PDH企业丙烯的利润降低，但与此同时副产品产生的利润可以弥补部分损失。另外一方面，由于PDH装置技术的不断更新换代，提高了日达产率和装置的稳定性。如图所示，在2021年开工率和日达产率下滑以后，2022年以上16个PDH装置的平均日达产率均有小幅提高。
使用不同技术PDH装置的经济性分析
PDH主要生产工艺方式有2种，分别以Lummus的固定床脱氢技术Catofin和霍尼韦尔UOP的移动床连续再生脱氢技术Oleflex为代表。截至2022年底，世界范围内超过60%的PDH使用霍尼韦尔UOP的技术。
下图为固定床和移动床2种PDH生产工艺2020到2022年装置主要生产运行指标。
数据来源：金联创
年运行时长比例为不同PDH装置全年开工运行日在全年365天的占比，该指标为评价装置运行稳定性，停工检修频率和时长，以及受市场波动影响装置开停工的综合性指标。固定床PDH装置在2020和2021两年的开工运行时长较为稳定，而在2022年，受到市场行情下行以及PDH装置盈利性的影响，装置停工明显增加，平均停工时长为85天。移动床PDH装置在过去三年的年开工时长较为稳定，均在330天左右。
开工效率为在PDH装置运行期间，丙烯的实际平均日产量与设计日产量的比值，标志着装置的运行稳定性和达产率。2021年固定床PDH的装置的开工率与2020年相比提高了4.5%，主要原因是金能应用了Catofin最新的PDH固定床技术成功开工运行，以及天津渤化和巨正源装置刚刚经过停工检修，装置设备条件较好，开工负荷较高。但在2022年受到装置关键设备稳定性和市场行情的影响，固定床PDH装置的开工效率出现大幅下降。移动床PDH技术的开工效率在2021年出现了明显的降低，主要原因是2021年几套新装置开工。移动床PDH技术特点是在装置初始开工过程中要求低负荷运行建立催化剂循环需要的时间较长，提负荷较慢，拉低了移动床技术的平均的日开工效率。在2022年随着这些装置对移动床PDH技术熟悉程度和操作水平的提高，对装置原始设计中存在的问题进行技术改进，同时霍尼韦尔UOP推出了不同型号的新型催化剂以满足每一个装置的不同操作需求和目标，新开工装置的通过技术改进减少了低负荷运行的要求，使得2022年移动床PDH装置的开工效率的到一定的提升。
PDH装置实际烯烃年产量与设计产量百分比是结合各装置运行时间和开工效率的综合性指标，是装置管理者综合考虑不同PDH的技术特点和检修要求，以及受装置稳定性和市场上下游波动以及盈利性影响，最终实现的丙烯实际产能。2020和2021年装置年产量与设计产量比例指标在固定床和移动床2种不同PDH技术装置中表现类似，均在90%。，随着2022年市场价格变化导致的PDH生产利润由正转负，使用固定床PDH技术装置的丙烯产量较前两年出现明显下降，同期使用移动床PDH的技术装置仍维持在较高的产量。
下图为2022年中国所有PDH装置的全年开工运行情况，其停工统计包括计划检修，由于设备原因的非计划检修和市场盈利能力下降的原因导致的停工。6套使用固定床技术的PDH装置（橘色）在2022年平均停工天数为85.4天，平均停工次数为3.2次。2022年使用移动床技术的PDH装置共10套（蓝色），平均停工天数为35.8天，平均停工次数为1.1次其中烟台万华和卫星石化一期全年无停工。在2022年，基本所有PDH装置都安排了例行计划检修，主要原因是从2021年底开始随着丙烷价格上涨PDH的生产利润大幅下降，全年利润基本为负。在市场大环境不利的情况下，大部分装置将2023年的计划停工检修提前到2022年。装置在停工检修后处于较好设备状态，希望在2023年市场回暖后，能够保证高负荷长周期的稳定运行。
下图为2022年中国PDH开工状态下的平均日生产丙烯效率。固定床PDH装置的平均开工负荷为79.3%，移动床PDH装置平均为94.1%。
下图为2022年PDH单装置的实际丙烯产量和设计产量的对比。固定床PDH装置和移动床PDH装置在2022年的实际丙烯产量出现了较大差别主要原因是两种技术的特点决定的。固定床PDH生产技术为多个固定床反应器（一般为8～10台），通过高温密封切断阀进行单一反应器中丙烷，丙烯，氢气，氧气等不同物料的连续切换，实现反应和再生的连续性操作。单一反应器具有较大的设计余量，以满足高负荷高产量操作的要求。一台反应器出现问题后可在线切出进行维修，不影响其他反应器的运行，为PDH生产装置提供了一定的灵活性。移动床PDH生产技术则是通过物料连续性的4台串联的脱氢反应器，通过催化剂在反应器和再生器间循环，实现反应和再生。反应器和再生器在操作中不需要进行大幅度的升降温操作和物料的切换，温度和压力状态较为稳定。对比两种不同PDH的技术特点，固定床PDH和移动床PDH各有优势：固定床装置具有可高负荷操作，易检修，灵活性强的特点；而移动床装置具有更低的原料丙烷消耗和公用工程消耗，操作稳定性强，但操作灵活性欠佳。所以在2021年中，PDH的丙烯生产利润率较高，固定床PDH装置的整体开工负荷较高。然而进入2022年以后，全年原料丙烷一直维持在较高的5000～7000价格区间，为PDH装置带来了较高的原料成本压力，大多数PDH生产丙烯利润为负。在该市场环境下，所有的移动床PDH装置仍具有较高的开工负荷，得益于其较低的原料消耗和公用工程消耗。按照去年的丙烷单价，原料消耗每降低1%，则PDH的生产单吨丙烯的原料成本降低60元左右；公用工程消耗每降低1%，则单吨烯烃的能耗节省约为20元。由于2022年的丙烷价格持续高位，使得大多数固定床PDH装置都操作在盈亏平衡点之下，从而选择降低生产负荷或者停工，而移动床PDH装置具有较低的现金成本优势，使其在2022年仍具有一定的盈利能力，各装置均具有较高的生产负荷。
注：橘色为固定床PDH装置，蓝色为移动床PDH装置（数据来源：金联创）
希望通过2020～2022年三年市场变化，以及国内各个PDH装置开工情况的分析，能够帮助您做出更加准确的判断。希望投资者能够考虑到不同PDH生产技术的特点，结合自身企业的实际情况选择更加适合自己的技术路线进行投资，才能够更加灵活的应对市场变化对企业经营带来的挑战。
未来在建PDH项目汇总
随着丙烷市场价格在2022年底不断拉低，PDH利润又一度重新回归正值。与此同时2023年市场依然有不少PDH在规划中。以下为金联创统计的2023年计划投入使用的PDH装置。
数据来源：金联创
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