原創 天風期貨能化組

 觀點小結

· 煉廠的芳烴產品有化工和油品兩大需求，以甲苯和二甲苯為例，其既可以作為高辛烷值組分調和汽油，也可通過一系列化學反應制取PX和純苯等化工基礎原料。當芳烴需求改變時，煉油廠會根據產品經濟性調節生產過程。

· 煉油廠可以在重整和歧化/烷基轉移/異構化環節對芳烴的油品需求和化工需求進行切換。重整環節的切換通過比較汽油型重整和芳烴型重整的經濟性來判斷，當汽油型重整效益好于芳烴型重整時，工廠會減少芳烴抽提做化工的產品比重；歧化/烷基轉移/異構化環節的切換通過比較甲苯/二甲苯調油價差和其歧化/烷基化/異構化做化工品的效益來判斷，當甲苯/二甲苯調油效益高于下道程序效益時，工廠會減少芳烴化工產品比重。

· 在實際操作中，芳烴調油和化工的切換不僅涉及到油品和化工之間利潤的比較，還需要綜合考慮其他調油替代品價格、政策對于調油各組分比例的規定以及下游客戶長約供應等問題。

煉油流程中的芳烴切換路線

      石油煉化裝置根據終端產品不同大致分為烯烴和芳烴兩條路線，烯烴路線是把石腦油裂解成乙烯和丙稀，芳烴路線是把石腦油連續重整成混合芳烴。

      在芳烴路線中，重整汽油、甲苯和二甲苯都可以作為高辛烷值組分用于調油，滿足油品需求；甲苯和二甲苯也可通過歧化/烷基轉移和異構化反應進行化學反應生產化工原料，滿足化工需求。由以下流程圖可以觀察到，在重整和歧化/烷基轉移/異構化這兩個節點涉及到芳烴的化工需求與油品需求之間的轉換。

圖：汽油型重整和芳烴型重整路線對比

數據來源：天風期貨研究所

切換一：重整油調和汽油與芳烴抽提的切換。

      在催化重整和芳烴抽提階段，催化重整根據產品不同可以分為汽油型重整和芳烴型重整。汽油型重整不進行芳烴抽提，只分離出其中純苯，將剩下的芳烴保留在重整汽油中；芳烴型重整會將其中BTX（純苯、甲苯、二甲苯）都分離出來，進行之后的化工生產。

切換二：甲苯/二甲苯調油需求和化工需求的切換。

      在甲苯、二甲苯等分離出來之后，可以通過歧化/烷基轉移/異構化工藝反應生成PX和純苯；同時，由于芳烴高辛烷值的特性，也可作為調油組分添加至汽油中。

下文主要討論這兩種路徑的切換條件以及可參考的指標。

切換一：重整油調和汽油與芳烴抽提的切換 

這一切換主要涉及催化重整工藝。催化重整是在催化劑作用的條件下，對汽油餾分中的烴類分子結構進行重新排列，將辛烷值低的烴類轉化成辛烷值高的烴類。一般流程是將石腦油轉變成富含芳烴的高辛烷值汽油（重整汽油）。重整汽油可直接用作汽油的調合組分，也可經芳烴抽提制取苯、甲苯和二甲苯。根據產出的產品不同，催化重整反應可以分為汽油型重整和芳烴型重整兩類。

圖：汽油型重整和芳烴型重整路線對比

數據來源：天風期貨研究所

      汽油型重整一般用80—180℃餾分，流程主要包括原料預處理和重整反應兩大部分。而芳烴型重整則宜用60—145℃餾分作原料，流程中還應設有芳烴抽提部分，這部分包括反應產物后加氫以使其中的烯烴飽和、芳烴溶劑抽提、混合芳烴精餾分離等幾個單元過程。

      實際生產過程中，工廠根據經濟性在兩種反應類型中切換，當芳烴重整經濟性高于汽油重整時，進行芳烴抽提，產出三苯；反之，則以產出重整汽油為主。芳烴型重整開工下降將影響PX和純苯的產量。

      我們通過對比重汽油型重整利潤和芳烴型重整利潤來判斷工廠可能的切換行為。

      按照石腦油催化重整各產品的出率，可以計算出重整裝置的利潤。（本文所計算利潤均為現金流利潤，未考慮人工成本、水電費和裝置折舊等）

      在汽油型重整反應中，一噸石腦油經過催化重整會產生0.754噸92號汽油、0.092噸石腦油、0.087噸丙烷和0.067噸高硫燃料油。（為簡化計算，此處忽略純苯的出率）

汽油型重整利潤=0.754*92號汽油價格+0.092*石腦油價格+0.087*丙烷價格+0.067*高硫燃料油價格–石腦油價格

      在芳烴型重整反應中，一噸石腦油經過催化重整、芳烴抽提以及后續甲苯歧化等反應，會產生0.044噸純苯、0.071噸甲苯、0.115噸PX、0.298噸92號汽油、0.312噸石腦油、0.089噸丙烷和0.071噸高硫燃料油。

芳烴型重整利潤=0.044*純苯價格+0.071*甲苯價格+0.115*PX價格+0.298*92號汽油價格+ 0.312*石腦油價格+0.089*丙烷價格+0.071*高硫燃料油價格–石腦油價格

      我們取亞洲地區的FOB價格，對比兩種類型的重整裝置利潤。汽油型和芳烴型的重整利潤走勢大體相同，在少數時間利潤變化幅度上會有劈叉。當利潤劈叉時，煉廠會傾向于提高利潤高的工藝開工。由于利潤傳導的因素，開工率變化滯后于利潤變化。

      2020年年初和年末均出現了兩種利潤劈叉的情況。這主要是因為汽油需求過于疲軟，汽油型重整的利潤恢復不及芳烴型重整，同時也可以觀察到成品油開工率提升速度明顯低于芳烴產品。

數據來源：隆眾，紅桃三，天風期貨研究所

      在2021年10月附近，汽油需求回升，化工品終端需求疲軟，汽油型重整利潤回升幅度遠高于芳烴型，預計可能會有調油需求增加。

      此外，從工藝的角度來看，裝置產品間切換幅度有限，成品油和芳烴開工率整體走勢趨于一致。

切換二：甲苯/二甲苯在調油和化工需求的切換

      這一切換主要涉及到歧化/烷基轉移和異構化反應。歧化/烷基轉移反應主要用來生產PX和純苯，異構化反應主要使用二甲苯來生產PX。

      甲苯和二甲苯各種特性相似，既可作為高辛烷值調油組分繼續調油，也可繼續進行歧化/烷基轉移/異構化反應，生成PX和純苯。2020年，甲苯下游市場中，調油和歧化分別占43%和39%，二甲苯下游市場中，PX和調油分別占68%和21%。

數據來源：紅桃三，天風期貨研究所

在實際生產中，煉廠也會根據甲苯/二甲苯調油和化工的經濟性進行切換。當甲苯/二甲苯調油利潤高于歧化/烷基化/異構化利潤時，甲苯/二甲苯會更多的用于調油，減少PX和純苯的產出。

      我們通過對比甲苯/二甲苯調油利潤和歧化/烷基化利潤來判斷工廠可能的切換行為。

甲苯經濟性對比：計算甲苯調油價值時，借鑒凱豐投資在《亞洲甲苯調油價差分析（凱豐找茬之能化專題）》一文中使用的測量方法，首先利用辛烷值不同的汽油（97號汽油和92號汽油）間的價差將辛烷值的溢價標準化，再用甲苯的辛烷值溢價加上97號汽油的價格，得到甲苯的調油價值。97號汽油和92號汽油相差5個辛烷值，甲苯的辛烷值為104，相比97號汽油高出7個辛烷值。甲苯用作調油時的價差即為甲苯調油價值減去甲苯價格。

甲苯調油價差=（97號汽油價格–92號汽油價格）/5*7+97號汽油價格–甲苯價格

甲苯歧化的現金流利潤用1噸純苯價格加上1噸PX價格減去2噸甲苯價格來計算。

甲苯歧化價差=純苯價格+PX價格–2*甲苯價格

對比甲苯調油價差和化工價差可以發現，今年以來，甲苯的化工價差均高于調油價差，而近期甲苯調油價差由負轉正，化工價差大幅下跌，調油價差高于化工價差。從經濟性角度考慮，煉油廠用甲苯進行調油的比重或上升。

數據來源：wind，天風期貨研究所

二甲苯經濟性對比：二甲苯調油價值的計算方法與甲苯相同，用二甲苯的調油價值減去二甲苯價格，二甲苯的辛烷值為103，相比97號汽油高出6個辛烷值。

二甲苯調油價差=（97號汽油價格–92號汽油價格）/5*6+97號汽油價格–二甲苯價格

      化工用途方面，二甲苯通過異構化反應生成PX，該利潤通過PX和二甲苯之間的價差來衡量。

異構化價差=PX價格–二甲苯價格

      對比二甲苯調油價差和化工價差可以發現，2018年以來，化工價差大體上高于調油價差，而近期情況出現變化，二甲苯調油價差扭虧為盈且持續上漲超過化工價差，化工價差卻維持平穩且有下跌趨勢。從經濟性角度考慮，煉油廠用二甲苯調油比重或上升。

數據來源：wind，天風期貨研究所

      此外，甲苯/二甲苯的調油需求除了考慮其與歧化/烷基化/異構化反應的經濟性之外，煉廠還會考慮甲苯/二甲苯與MTBE、烷基化汽油等其他高辛烷值調油組分的經濟性。當其他高辛烷值產品調油價差更高時，甲苯/二甲苯調油需求被擠出，用于生產化工品的可能性更大。

      MTBE和烷基化汽油的辛烷值分別為117和95，套用上文中調油價差公式，將四種高辛烷值調油組分的調油價差進行對比。以MTBE為例，近期MTBE調油價差高于甲苯及二甲苯，MTBE作為高辛烷值調油組分更具優勢，此時甲苯/二甲苯雖然調油利潤較歧化和異構化反應好，但其做調油的性價比一般，切換調油的比例有限。

數據來源：wind，天風期貨研究所

切換邏輯的具體演繹 

      綜上，芳烴在油品與化工之間的切換可以通過以下條件判斷。

      當汽油型重整利潤大于芳烴行重整利潤時，煉油廠會選擇不進行芳烴抽提，將甲苯與二甲苯等保留在重整汽油中作為高辛烷值組分進行調油；反之，煉油廠會選擇進行芳烴抽提，將重整汽油中的芳烴提取出來。

      當提取出來的芳烴再次進行調油的利潤小于其進行歧化/烷基轉移反應的化工利潤時，煉油廠會選擇進行歧化/烷基轉移反應，生產PX和純苯。

      當再次進行調油的利潤大于化工利潤時，則需比較甲苯、二甲苯和其替代品價格，若替代品價格昂貴，則再次利用甲苯、二甲苯調油。若替代品價格便宜，則使用替代品調油，甲苯和二甲苯繼續生產化工品。

圖：裝置切換的判斷依據

數據來源：紅桃三，天風期貨研究所

      實際生產過程中，芳烴在化工與調油之間的切換不僅僅只涉及到這幾個利潤之間的判斷，煉油廠還需考慮其他限制，比如說各調油組分之間的平衡、與下游客戶簽訂的長約供應合同等問題。