顺丁橡胶期货上市预热系列报告（三）：追本溯源，寻找丁二烯的足迹

期货研究 2022年9月16日 追本溯源，寻找丁二烯的足迹 —-顺丁橡胶期货上市预热系列报告（三） 报告导读： 高琳琳投资咨询从业资格号：Z0002332gaolinlin@gtjas.com 二〇二二年度 产业服务研究所 本篇报告主要对作为顺丁橡胶原材料的丁二烯进行供给端的介绍，为投资者们进一步普及顺丁橡胶产业链基础知识。 丁二烯是顺丁橡胶的主要原材料，占顺丁橡胶生产成本的80%。丁二烯的价格与顺丁橡胶价格呈现较高的正相关性，但正相关性由于丁二烯产能的扩张正在逐渐走弱。制作工艺方面，现阶段丁二烯主流制法为石脑油裂解碳四抽提法，该方法占全国丁二烯总产能的90%，在石脑油裂解碳四抽提法之中乙腈法（ACN法）以及二甲基甲酰胺法（DMF法）是两种主流的碳四抽提法。 我国现阶段是全球第一大丁二烯生产国且产能扩张速度高于全球产能扩张速度。国内丁二烯的生产主要集中在东北，华北，华东，华南地区。近年来，中石油及中石化占据约45%的国内丁二烯总产能，合资企业、其他国营企业以及民营企业占据55%丁二烯总产能。从2021年开始，我国民营企业以及外资企业乙烯投产产能持续增加，伴随更多民营企业以及外资企业入驻炼化一体化的项目，丁二烯的产能格局正逐渐发生变化。中国的丁二烯生产企业库存呈现逐年递增的趋势。生产企业库存持续增长和丁二烯产能持续扩张有一定关联性，近年来丁二烯产能扩张的速度明显快于顺丁橡胶以及丁苯橡胶的产能扩张速度。从2019年开始丁二烯的周度平均生产企业库存开始持续上涨。港口库存方面，丁二烯港口库存主要包括三个方面，进口商囤积在港口的丁二烯、出口商囤积在港口的丁二烯以及贸易商的用于国内交易的丁二烯。生产利润方面，2022年开始国内市场丁二烯的价格持续上涨且上涨速度高于丁二烯成本端的上行速度，因此，2022年上半年丁二烯的整体行业利润得到持续修复。 对于丁二烯需求端的介绍与梳理我们将在顺丁橡胶上市预热系列报告（四）中进行阐述，敬请期待。 目录 1.丁二烯与顺丁橡胶相关性说明3 2.丁二烯产业概述3 2.1丁二烯简述及性质3 2.2丁二烯制作方法3 2.3丁二烯产业链5 3.丁二烯生产情况6 3.1国际丁二烯产能与产量情况6 3.2国内丁二烯产能与产量情况7 4.国内丁二烯库存9 4.1丁二烯存储条件9 4.2丁二烯库存情况9 5.国内丁二烯成本与利润10 6.总结11 顺丁橡胶成本端之丁二烯 1.丁二烯与顺丁橡胶相关性说明 顺式1，4-聚丁二烯橡胶简称顺丁橡胶（BR），顺丁橡胶是单体丁二烯在催化剂作用下以聚合反应方式生成的合成橡胶。丁二烯是顺丁橡胶的主要原材料，丁二烯原料费用占顺丁橡胶成本约80%，催化剂、人工及折旧、溶剂、装置维护等费用统称其他费用占顺丁橡胶成本约20%。 经过测算，顺丁橡胶与其上游的价格呈现较高的正相关性。顺丁橡胶价格与丁二烯价格的相关性达到0.93。在2019年之前，顺丁橡胶价格与丁二烯价格联动性极强，但是在2019年之后丁二烯和顺丁橡胶价格正相关性正在逐渐降低。2020年之后丁二烯产能大扩张导致丁二烯和顺丁橡胶的价格逐渐出现分歧，顺丁橡胶正在逐渐定价于自身基本面逻辑，但丁二烯价格仍是判断顺丁橡胶价格的重要因素。 图1：丁二烯原料费用占顺丁橡胶成本约80% 图2：顺丁橡胶价格与丁二烯价格的相关性达到0.93 资料来源：公开资料整理，国泰君安期货研究 资料来源：公开资料整理，国泰君安期货研究 2.丁二烯产业概述 2.1丁二烯简述及性质 丁二烯为生产合成橡胶的原材料。合成橡胶占丁二烯每年总消耗量的约90%。在现代工艺流程之中，1,3-丁二烯单体（C4H6）在催化剂作用下通过溶液聚合而成的结构规整的合成橡胶。物理性质方面，丁二烯是无色具有芳香味的气体，难溶于水，可溶于苯、丙酮、醇、醚等有机溶液。化学性质方面，丁二烯具有一定毒性且易燃易爆所以必须储存在特定存储罐内。与此同时，丁二烯化学性质较为活泼，会与自身发生聚合作用，也会与其他单体发生共聚作用，因此，在工业中，化工品生产企业利用这一性质以丁二烯为原材料生产合成橡胶、合成纤维以及合成树脂等聚合物。 2.2丁二烯制作方法 丁二烯主要有两类制作方法。第一种方法为碳四抽提法，生产企业从乙烯裂解装置副产的混合碳四（C4）馏分中抽提得到丁二烯。第二种为丁烯氧化脱氢法，在此种方法中，丁二烯由炼油厂碳四（C4）馏分脱氢得 到。现阶段，石脑油裂解的相关技术越发成熟。石脑油通过裂解可以同时得到乙烯、丙烯以及副产物碳四，因此通过碳四抽提的方式制作丁二烯成本较低。较低的生产成本也让碳四抽提法成为丁二烯的主流制作方法，目前全球约90%的产能为碳四馏分抽提制丁二烯。氧化脱氢法使用限制较为明显，需要大量的丁烷及丁烯，因此氧化脱氢法只在几个丁烷及丁烯资源丰富的地区使用。 图3：丁烯氧化脱氢法制丁二烯制作流程注释：1.沸腾床反应器;2.水冷塔;3.油吸收塔;4.解吸塔;5.萃取精馏塔;6.丁二烯解吸塔;资料来源：公开资料整理，国泰君安期货研究 图4：乙烯裂解碳四抽提法制丁二烯制作流程 DMF溶剂炔烃 丁烯成品丁二烯 回压缩丙 炔 12溶剂367 1845 C4 重组分 DMF溶剂DMF溶剂 注释1.第一萃取精塔；2.第一解吸塔；3.第二萃取精塔；4.丁二烯回收塔；5.第二解吸塔；6.脱轻组分塔；7.脱重组分塔;8.丁二烯压缩机;资料来源：公开资料整理，国泰君安期货研究 目前国内市场主流方法使用的是乙烯裂解碳四抽提法，氧化脱氢法仅在部分地区及厂家使用。我国最早在1960年至1970年使用酒精接触法制作丁二烯，后来因为生产效率低、产能工艺落后而被淘汰。之后 在20世纪80年代我国逐渐引入海外丁二烯生产技术。进入21世纪之后，我国开始大幅提升自主研发装置的产能。乙烯裂解碳四抽提法因为使用的溶剂不同分为三种方法，分别是乙腈法（ACN法）、二甲基甲酰胺法（DMF法）和N-甲基吡咯烷酮法（NMP法）。ACN法以及DMF法是我国当下两种主流的乙烯裂解碳四抽提法，NMP法的研发时间晚于ACN法以及DMF法所以国内使用NMP法的丁二烯生产企业较少，但是近年来伴随丁二烯的产能不断扩张，使用NMP法的丁二烯生产企业正在逐渐增多。 图5：丁二烯发展历程及相关制作方法介绍 生产方法 简述 酒精接触法 丁二烯最早的生产方法，后因生产工艺落后而淘汰 丁烯氧化脱氢法 氧化脱氢法在丁烯、丁烷资源丰富的国家地区使用，产量较少。 蒸汽裂解制乙烯联产碳四抽提分离法 乙腈法（ACN法） 美国SHELL公司研发并且于1956年大规模投产。乙腈法使用含水5%至10%的乙腈为溶剂。该方法操作费用高，制作流程长，在90年代之后不再新建。 二甲基甲酰胺法 （DMF法） 日本瑞翁公司研发并于1965年实现工业化生产，以DMF作为溶剂。该方法有原料碳四的适应性强、生产能力强、制造成本低、化学稳定性较好、副产品回收率高等优点。 N-甲基吡咯烷酮法 （NMP法） 德国巴斯夫公司研发并于1968年实现工业化生产。该方法与DMF工艺流程相同，但溶剂性能更加优良，可以得到高纯度丁二烯。 资料来源：丁二烯相关资料整理，国泰君安期货研究 图6：碳四抽提法产能占比超过90% 图7：乙腈法（ACN法）为国内主流碳四抽提法 资料来源：公开资料整理，国泰君安期货研究 资料来源：公开资料整理，国泰君安期货研究 2.3丁二烯产业链 丁二烯以及顺丁橡胶的产业链源头为原油。原油通过流量计、换热部分、沏馏塔形成不同部分，其中一部分形成塔顶油。此后，塔顶油经过冷却器、流量计，最后进入罐区，此类塔顶油成为化工轻油即石脑油。炼油厂通过石脑油裂解得到乙烯、丙烯以及副产品C4，C4经过抽提得到丁二烯，之后由1,3-丁二烯单体在催化剂作用下通过溶液聚合而成的结构规整的合成橡胶。最后，以丁二烯为原材料的丁苯橡胶以及顺丁橡胶被送往轮胎厂以及橡胶制品厂用于生产轮胎、胶鞋、胶管、传输带、涂料、胶黏剂等终端制成品。 图8：丁二烯产业链介绍资料来源：国泰君安期货研究 3.丁二烯生产情况 3.1国际丁二烯产能与产量情况 根据不同区域丁二烯产能占比计算，东亚是全球最主要的丁二烯生产地，亦为丁二烯产能增加速度最快区域。2021年全球丁二烯产量1240万吨，2020年全球丁二烯产能为1613万吨。2020年，东亚全球产量占比约50%，其次是北美地区和西欧地区，丁二烯产量占比为13%以及18%。过去五年，全球丁二烯产业已逐渐朝着亚洲转移。丁二烯生产企业方面，全球丁二烯产能分布较为集中，2020年全球前十位丁二烯生产企业产能占全球总产能的44.5%，其中，中石化以189.5万吨的产能居全球之首，占总产能的11.6%，中石油以110.6万吨位于全球第二位，占总产能的6.8%。德国巴斯夫集团（BASF）以及埃及塔里尔石化(TPC)位居三四位。 图9：全球丁二烯产能持续扩张 图10：中国为丁二烯全球最大供给国 资料来源：BLOOMBERG，国泰君安期货研究 资料来源：BLOOMBERG，国泰君安期货研究 图11：2020年全球前十位丁二烯生产企业产能 排名 生产企业名称 产能（万吨） 占比 1 中石化 189.5 11.6% 2 中石油 110.6 6.8% 3 巴斯夫集团BASF 79.8 4.9% 4 塔里尔石化TPC 76.4 4.7% 5 壳牌化学Shell 68.1 4.2% 6 台塑集团Formosa 44.7 2.7% 7 埃克森美孚公司 40.2 2.5% 8 日本合成橡胶有限公司JSR 39.8 2.4% 9 量子化学公司 38.8 2.3% 10 乐天化学公司 37.9 2.3% 资料来源：丁二烯相关资料整理，国泰君安期货研究 3.2国内丁二烯产能与产量情况 中国是世界上最大的丁二烯生产国家。近六年，中国丁二烯的产能及产量呈现持续上涨的趋势。2021年中国丁二烯总产能为544.6万吨，相比于2020年的491.6万吨同比增加10.78%。产量方面，中国丁二烯 产量从2016年的产量258.92万吨上升至2021年的389.61万吨，上涨幅度达到50.47%。进入2022年之后丁二烯的产量仍持续增长，2022年上半年丁二烯总产量为204.76万吨，同比增加10.9%。根据2022年丁二烯上半年产量数据判断，丁二烯2022全年产量或高于2021年。 图12：中国丁二烯产能及产量持续上升 图13：2022年丁二烯产量维持高位 资料来源：隆众资讯，国泰君安期货研究 资料来源：隆众资讯，国泰君安期货研究 我国丁二烯的生产主要集中在东北，华北，华东，华南地区。从2021年开始，我国民营企业以及外资企业乙烯投产产能持续增加，伴随更多民营企业以及外资企业入驻炼化一体化的项目，丁二烯的产能格局或逐渐发生变化。丁二烯生产企业方面，目前中石油及中石化占据约45%的国内丁二烯总产能。中石油集团 旗下的扬子石化、中沙（天津）石化、茂名石化、齐鲁石化、镇海炼化、福建炼油化工、上海赛科石油化工为主要丁二烯生产企业。中石化集团旗下的吉林石化、独子山石化、兰州石化、大庆石化、抚顺石化为主要丁二烯生产企业。民营企业中，中海壳牌石油化工、淄博齐翔腾达化工、山东玉皇化工、中海石油、辽宁华锦化工等大型化工企业具备较强的丁二烯生产能力。 图14：2022年中国丁二烯开工率维持高位 图15：2021年丁二烯产能分布 资料来源：隆众资讯，国泰君安期货研究 资料来源：公开资料整理、国泰君安期货研究 图16：国内丁二烯主要生产商及装置产能 集团名称 企业名称 产能（万吨） 中石化 扬子石油化工有限公司 22.0 中沙（天津）石化有限公司 20.0 茂名石化公司 15.0 齐鲁石化公司 17.0 镇海炼化公司 16.5 燕山石化公司 13.5 上海石油化工股份有限公司 12.0 扬子石化-巴斯夫有限责任公司 13.0 中韩（武汉）石油化工有限公司 12.0 福建炼油化工有限公司 18.0 上海赛科石油化工有限责任公司 18.0 中科（广东）炼化有限公