机械行业一周解一惑系列：石化设备及产业链梳理

本周关注：华工科技、华中数控、卓然股份、铁建重工 石化设备是指从石油钻采开始到运输以及化工成品加工的一系列过程中所用到设备的总称，其功能在于将原油制备成柴油、汽油、煤油等成品油以及乙烯、丙烯、丁二烯等基础化学原料，再对基础化工原料进行重整、分离处理，最终制成有机化工产品和高分子合成材料等产品，其中乙烯裂解炉具有投资额大、工艺技术壁垒高等特点，是石化专用设备的重要组成部分。 国内炼油生产能力过剩，开工率常年偏低。2021年全国炼油产能为9.1亿吨/年，产能过剩约2亿吨；预计2025年炼油能力将增至10.2亿吨/年，未来炼油能力过剩问题将更加突出。我国炼厂平均开工率明显偏低，2019年我国炼厂平均开工率达到75.5%，接近世界平均水平，但与发达国家相比，还有明显差距。 受俄乌冲突影响，2022年欧洲天然气供应持续紧张，石油、煤炭、天然气、电力等重要能源价格不断攀升，在此背景下，不少欧洲企业相继向中国转移产能。成本压力加速欧洲产能对外转移。由于国内能源上更是具有能源成本优势和稳定性优势，林德能源、巴斯夫集团、科思创、英力士等多家石化龙头企业加快在中国进行产能布局。 乙烯进口依存度较高，国产替代亟需加速。2021年，我国乙烯产量为3747万吨，当量消费量达到5832万吨，当量缺口达到2085万吨左右，自给率约为64%。乙烯行业扩产有望持续加速，“十四五”期间，国内乙烯将迎来扩产高峰，累计新增乙烯产能将达到3832万吨，预计到2024年乙烯产能达到6610万吨，2025年底将达到7350万吨，带动炼化专用装备需求量的上升。 丙烯下游需求增长，行业资本开支稳步上行。2021年国内丙烯下游消费以聚丙烯为主，约占总消费量的63%，聚丙烯是国内丙烯消费保持较快增长的最主要驱动力，其他下游产品消费增速较为平稳。近年来，受下游产品聚丙烯的快速增长的影响，国内丙烯产能持续快速扩张，2021年我国丙烯产量为4297万吨，同比增长19.03%，预计2022年将达4530万吨，带动相关设备需求提升。 乙烯裂解设备竞争格局稳定，龙头有望充分受益。根据《中国石化市场预警报告》，2020年乙烯行业新增产能572万吨，其中石脑油裂解制乙烯的产能为430万吨。全行业对乙烯裂解炉的需求总数为34台，卓然股份中标15台，市占率44.12%。按照装备乙烯产能计算，卓然股份供货数量对应的2020年新增乙烯产能占当年度新增乙烯产能的44.52%。 丙烷脱氢设备突破海外垄断，有望带来新增量。我国PDH总包市场此前主要由UOP及Lummus垄断。卓然股份通过与中国石油大学（华东）重质油国家重点实验室合作，成功开发出丙烷脱氢自主工艺包，打破国外垄断局面。卓然股份交付给远东科技的15万吨丙烷脱氢装置现已成功开车。在标杆项目的带动下，国产丙烷脱氢设备未来市占率有望逐步提升。 投资建议：建议关注石化设备相关标的：卓然股份、石化机械。 风险提示：1）下游需求不及预期的风险。2）零部件、原材料价格波动或供货中断的风险。3）新签订单不及预期的风险。 1石化设备概况 1.1石化设备基本情况 石化设备是指从石油钻采开始到运输以及化工成品加工的一系列过程中所用到设备的总称，其功能在于将原油制备成柴油、汽油、煤油等成品油以及乙烯、丙烯、丁二烯等基础化学原料，再对基础化工原料进行重整、分离处理，最终制成有机化工产品和高分子合成材料等产品。日常生活中的塑料薄膜、合成纤维、电线电缆等均离不开石化设备。近年来，随着我国石化工业的不断发展，石化专用设备制造业逐步发展起来，产业体系逐渐完善，产业规模不断扩大，部分技术可跻身世界前列，具有广阔的发展前景。 石化设备根据应用场景的不同又具体细分为固态物料加工设备、液态物料加工设备、化工专用炉、热交换炉、热交换器、传质设备、干燥设备，而化工专用炉包含乙烯裂解炉、投透气炉、石墨盐酸合成炉、交换炉等，其中乙烯裂解炉具有投资额大、工艺技术壁垒高等特点，是石化专用设备的重要组成部分。乙烯裂解炉分为气体裂解炉和液体裂解炉两种，其主要作用是讲天然气、炼厂气、原油及石脑油等各类原材料加工成裂解气，并提供给其它乙烯装置，最终加工成乙烯、丙烯及各种副产品。裂解炉主要由对流段、辐射段（包括辐射炉管和燃烧器）和急冷锅炉系统三部分构成。其工艺流程大致可以分为两大部分：裂解和急冷-分馏。 图1：石化设备产品分类图 图2：乙烯裂解炉工艺流程 1.2石化设备产业链梳理 石化设备行业的上游行业主要包括钢铁行业、有色金属行业和机械基础件行业。钢铁行业为炼油化工设备行业提供各类钢材，用于炼油化工设备的支架、主要结构件及非标准机械零部件的生产；有色金属行业为炼油化工设备行业提供有色金属原材料，用于炼油化工设备零部件的生产；机械基础件为炼油化工设备行业提供包括阀门和管件等各种标准机械零部件。近几年钢材价格受经济周期、供求关系、地区差价、适用等级、厂家数量等多种因素的影响，石化设备厂家生产成本有所扰动。因此上游行业的波动对炼油化工设备行业的影响较大。炼油化工设备行业的下游客户包括中石化、中石油、中海油等国企以及民营炼化企业，受宏观经济周期波动的影响较大。炼油行业一体化转型、重要化工原料乙烯需求带动生产的国内市场环境，使得下游行业需求增长较快，为上游的炼化装备制造行业提供了广阔的市场，促进炼化装备制造的技术创新和大规模产业化的到来。 图3：炼油化工设备行业产业链结构图 2原油炼化行业情况 2.1国内炼油产能过剩，开工率偏低 炼油一般是指石油炼制，是将石油通过蒸馏的方法分离生产符合内燃机使用的煤油、汽油、柴油等燃料油，副产物为石油气和渣油，比燃料油重的组分，又通过热裂化、催化裂化等工艺化学转化为燃料油。 国内炼油生产能力过剩，开工率常年偏低。2020年中国炼油能力高达8.86亿吨/年，较2015年净增9439万吨/年。较2015年新增炼油能力1.62亿吨/年，淘汰落后产能0.68亿吨/年。加上2015年淘汰的落后产能0.4亿吨/年，截至2020年中国已累计淘汰落后产能1.1亿吨/年。2021年全国炼油产能为9.1亿吨/年，产能过剩约2亿吨；预计2025年炼油能力将增至10.2亿吨/年，未来炼油能力过剩问题将更加突出。开工率方面，2017年我国炼油产能开工率为73.4%，同期日本和韩国炼厂平均开工率为92.7%，经合组织（OECD）西欧国家为88%，北美地区为88.3%，我国炼厂平均开工率明显偏低，2019年我国炼厂平均开工率达到75.5%，接近世界平均水平，但与发达国家相比，还有明显差距。 图4：中国炼油能力及增量 国内炼油产能不断增加，成品油整体需求增速放缓，出口成为缓和国内炼油产能结构性过剩矛盾的途径。2015年至2021年间，我国成品油净出口量整体呈波动上升趋势。2019年我国成品油的出口量为6685万吨，净出口量达到3629万吨，同比增长44.2%。2020年，由于疫情影响，国外成品油消费市场受到冲击，我国全年出口成品油6183万吨，较2019年下降了7.5%。2021年全球大宗商品价格上涨的影响，成品油净出口量虽有所下降，但仍维持在较高水平，出口量为6031万吨，净出口量达到3319吨。 图5：中国成品油进出口数量变化情况 成品油的需求结构方面，2021年我国汽油、柴油、煤油占比分别为43.3%、45.7%、11%。2015-2021年，我国柴油的消费需求呈现下降趋势，而汽油与煤油的比例升高。主要由于我国的汽车保有量逐年增加，推动汽油的需求上升，同时民航运输业为航煤需求市场增长提供强支撑。从长期发展角度看，随着新能源汽车渗透率提升，汽油需求或将被进一步压缩，国内的成品油的需求量将逐步下降，推动石油炼化企业从炼油向炼化转型。 图6：国内成品油下游需求结构（%） 图7：国内新能源汽车渗透率逐步提升 2.2海外能源价格上涨推动产能向国内转移 受俄乌冲突影响，2022年欧洲天然气供应持续紧张，石油、煤炭、天然气、电力等重要能源价格不断攀升，在此背景下，不少欧洲企业相继向中国转移产能。 随着欧洲天然气储量逐步释放以及暖冬因素的影响，天然气价格有所回落，但仍处于历史高位。成本压力也加速欧洲产能对外转移。由于国内能源上更是具有能源成本优势和稳定性优势，林德能源、巴斯夫集团、科思创、英力士等多家石化龙头企业加快在中国进行产能布局。 图8：欧洲天然气价格 表1：欧洲化工企业国内投资项目统计 3烯烃行业扩产加速，设备端优先受益 3.1“十四五”期间乙烯扩产加速 乙烯工业是石油炼化重要产品，在国民经济中占有重要的地位，被称为“石化工业之母”。乙烯工业用途广泛，是合成树脂、合成纤维、合成橡胶、医药、染料、农药、化工新材料和日用化工产品的基本原料，因而常被用来衡量一个国家化工行业发展水平。 乙烯进口依存度较高，国产替代亟需加速。2021年，我国乙烯产量为3747万吨，当量消费量达到5832万吨，当量缺口达到2085万吨左右，自给率约为64%。由于乙烯存储和运输条件苛刻、受到进口产品在成本、质量等方面的影响，我国多数乙烯下游产品主要依赖进口，2021年我国乙烯实际进口依存度高于36%。 图9：2016-2021年我国乙烯产量及表观消费量 图10：2017-2021年我国乙烯进口情况 乙烯行业扩产有望持续加速。“十三五”期间，我国乙烯产能从2200.5万吨增长至3518万吨，年均复合增长率近10%。2020年，随着恒力石化、宝来石化、中化泉州等大乙烯项目先后投产，中国乙烯产能大幅提高，达到3518万吨，总产能较2019年增长21%。“十四五”期间，国内乙烯将迎来扩产高峰，累计新增乙烯产能将达到3832万吨，预计到2024年乙烯产能达到6610万吨，2025年底将达到7350万吨。国内乙烯的扩产将带来炼化专用装备需求量的上升。 图11：“十三五”期间我国乙烯产能 图12：“十四五”期间乙烯产能规划情况 乙烯新建产能批复重启，设备端有望优先受益。2021年5月国家发改委部署落实遏制“两高”项目盲目发展，加快推动绿色低碳发展，乙烯新建产能批复放缓。随着工信部陆续出台《“十四五”工业绿色发展规划》、《“十四五”原材料工业发展规划》，工业领域“双碳”目标实现路径逐渐清晰，乙烯批复回归常态。 2022年以来，全国各地有多家乙烯项目得到批复，乙烯项目的逐渐恢复投产带动炼化专用装备需求量回升。 3.2丙烯行业：受益于需求增长，资本开支稳步上行 丙烯是仅次于乙烯的重要石化基础原料。丙烯的下游市场主要覆盖聚丙烯、丁辛醇、环氧丙烷、丙烯腈等行业，广泛应用于塑料、家电、医疗器械、合成纤维、化妆品等。2021年国内丙烯下游消费以聚丙烯为主，约占总消费量的63%，聚丙烯是国内丙烯消费保持较快增长的最主要驱动力，其他下游产品消费增速较为平稳。 近年来，受下游产品聚丙烯的快速增长的影响，国内丙烯产能持续快速扩张，2021年我国丙烯产量为4297万吨，同比增长19.03%，预计2022年将达4530万吨，带动相关设备需求提升。 多家巨头进军丙烯行业或在原有的基础上扩大投资额。诚志股份拟通过全资子公司南京诚志永清能源科技有限公司在南京江北新区新材料科技园投资建设材料一体化丙烯价值链项目，项目总投资金额为10.5亿元。辽宁辽阳石化投产年产30万吨聚丙烯装置，投资11.6亿。江苏丰海高新材料有限公司丙烷综合利用项目投资153.79亿。 图13：2017-2022E我国丙烯产能变化（万吨） 4石化设备竞争格局 国内炼化设备参与企业众多，在部分细分设备市场已经具备较强的竞争能力。 国内炼化企业制造商众多，具备一定规模和技术优势的企业包括中国一重、兰石重装、钢研高纳、惠生工程、卓然股份、科新机电、茂名重力、宁波连通等。 乙烯裂解炉是炼化专用设备的重要组成部分，卓然股份在乙烯裂解炉市场占据领先地位。根据《中国石化市场预警报告》，2020年乙烯行业新增产能572万吨，其中石脑油裂解制乙烯的产能为430万吨。全行业对乙烯裂解炉的需求总数为34台，卓然股份中标15台