成品油产业链梳理系列报告（三）：石脑油的生产加工、供需格局与价格体系

期货研究 二〇 二2023年9月27日 三年度 成品油产业链梳理系列报告（三）：石脑油的 生产加工、供需格局与价格体系 国梁可方投资咨询从业资格号：Z0019111liangkefang024064@gtjas.com泰君报告导读： 安 期2023年9月15日，对二甲苯（PX）期货与期权同时在郑州商品交易所上市交易，国内化工期货品种货再添“新丁”。截至目前，在石油化工板块，我国已有聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯、精对苯二甲酸、对二甲研苯、丁二烯橡胶等上市品种，所涉及的产业链环节正在逐步增加。在这一趋势下，诸多化工品种的上游原究料——石脑油大概率将在未来成为期货投资者基本面研究框架中极其重要的一环，因此本篇作为成品油系所列报告的第三篇，我们将全面梳理石脑油的基本概况，力图建立更为全面的炼油化工产业分析框架。 本篇从石脑油本身的理化性质、生产工艺与加工工艺出发，将石脑油在石化产业链中的基本情况做详细的介绍。随后，从数据分析的角度深刻梳理出国内外两个不同视角下市场的供需格局。接下来，我们将介绍国际石脑油市场的价格形成机制与构成现货报价的基本要素，同时归纳总结石脑油市场常见的价差及其背后的产业逻辑。最后，我们将介绍国际上现存的石脑油衍生品，一方面展现国际石脑油衍生品市场的生态环境，另一方面通过讨论衍生品工具的细节来介绍这些衍生工具的风险对冲功能。 （正文） 1.石脑油的相关概念、用途与品级分类 1.1石脑油基本理化性质与分类 石脑油，也叫粗汽油、化工轻油，是一种以原油或其他原料加工而得的轻质油品。外观在常温常压下为无色透明或微黄色液体，有特殊气味，不溶于水。密度在650-750kg/m3。硫含量不大于0.08%。 一般石脑油的分类方法有按照馏程、用途和生产方式区分。当按照馏程区分时，分为轻石脑油和重石脑油，轻石脑油馏程在70℃~145℃，重石脑油馏程在70℃~180℃。当按照用途区分时，分为用作烯烃裂解原料的裂解石脑油、芳烃或高辛烷值原料的重整石脑油以及用作溶剂的溶剂石脑油。当按照加工方法区分时，分为来自常减压装置的直馏石脑油，来自焦化装置的焦化石脑油以及通过加氢精制产生的加氢石脑油。 图1：石脑油基本性状图 资料来源：百度百科，国泰君安期货研究 1.2石脑油主要生产工艺 作为一种较为常见的轻质组分，石脑油既可以通过常减压蒸馏装置直接产出，也可以通过二次加工装置获得。 在原油经过常减压蒸馏装置后，60℃~180℃左右的馏程对应的就是石脑油组分，由于是原油直接经过蒸馏后获得，因此被称为直馏石脑油。 获得石脑油组分的二次加工工艺主要是加氢裂化和延迟焦化。加氢裂化一般以渣油、蜡油等重质油品或直馏柴油、催化柴油等品质较差的柴油组分为原料，以酸性白土和金属氧化物作为催化剂，随后在360℃ ~450℃的条件下发生裂化反应和异构化反应，同时整个反应过程还要在高氢压环境下发生。反应产物以轻质油为主，其中终馏点一般在140℃~170℃的组分即是加氢石脑油。相比之下，延迟焦化同样以重质油品作为原料然后进行加热，但在其到达反应温度后并不是直接发生反应，而是被送入焦炭塔后再进行下一步裂化和缩合生焦反应，故该过程被称为“延迟焦化”，一般延迟焦化装置的石脑油和汽油组分收率在10%~17%左右。除了上述几种石油基路线外，还有部分石脑油以煤炭为原料，通过一系列复杂的化学反应和加工工艺后获得与石油基石脑油品质相同甚至更优的油品，但和传统石油基石脑油相比其产能规模仍然较小，目前 全球市场仍以生产、贸易石油基石脑油为主。图2：石脑油的基本生产工艺示意图 资料来源：根据公开资料整理，国泰君安期货研究 1.3石脑油的下游应用与加工工艺 石脑油既是油品中最重要的轻油组分之一，也是石油化工品，尤其是烯烃类与芳烃类化工品的直接源头。因石脑油中含有大量烷烃和芳烃类的化合物，通过适当的手段可将这些化合物从石脑油中分离出来然后进一步生产加工为多种多样的化工品。而除了作为化工原料之外，石脑油也可作为有机溶剂使用，一般作为油漆、农药以及沥青等物质的溶剂或稀释剂。本节我们重点介绍石脑油作为化工原料的应用与加工工艺。 目前主流的石脑油加工工艺有两种： 1.蒸汽裂解：生产乙烯、丙烯、丁二烯等烯烃类化工品的加工工艺。蒸汽裂解是一种吸热反应，将原料油与水蒸气进行预热后再进入加热炉炉管，随后加热至750℃~900℃，这时炉内发生裂解，再将物料进行降温冷却和分离。裂解获得的烯烃类化工品在大部分情况下会被继续加工，最终形成电池隔膜材料、工程塑料、合成橡胶、合成树脂、溶剂等。 2.催化重整：生产芳烃类化工品和高辛烷值汽油组分的加工工艺，催化重整自身又分为非连续重整与连续重整工艺。重整反应的核心在于引入金属催化剂之后，原料中的分子在500℃左右的高温下发生重排、异构，从而增加原料油中的芳烃含量。最终产品为高辛烷值汽油调和组分，称为重整汽油；而重整汽油经过芳烃抽提后可获得苯、甲苯和二甲苯等芳烃系化工品，这些化工品最终将被加工成工业塑料、有机玻璃、合成洗涤剂、聚酯薄膜与纤维等。 一般情况下，加氢石脑油因为在加工的过程中已经通过加入氢气脱除了硫、氮等杂质，其品质略好于其他两种石脑油。同时加氢石脑油的重整指数，即N（环烷烃含量）+2A（芳烃含量）指数较高，是较为优质的重整原料。焦化石脑油往往来源于含硫量高的重质油品，一般需经过加氢精制脱除杂质后方可进行下一步加工。而在裂解加工方面，不同种类的石脑油会有着不同的裂解产物分布和收率，例如部分炼厂出产的焦 化石脑油的乙烯收率较高，而直馏石脑油则是丁二烯收率较高。因此，炼厂一般会综合下游化工生产计划与当期原料市场行情选择不同的石脑油作为自身化工装置原料。 值得一提的是，在裂解、重整以及芳烃抽提等反应过程中，除了烯烃、芳烃等化工品的产出之外，还存在着部分液体副产品，例如裂解反应结束后所产生的汇集大量芳烃和C6、C9的裂解汽油，以及重整-芳烃抽提过程中副产的拔头油、抽余油。这些副产品在成分、理化性质上也和石脑油类似，也可以经过进一步处理之后再次加工，继续生产高辛烷值汽油组分或是化工品，这部分解释了为何裂解汽油、拔头油、抽余油等副产品也被我国税务部门纳入石脑油消费税征收范围。 图3：石脑油加工后可获取的石化产品种类十分丰富 资料来源：根据公开资料整理，国泰君安期货研究 2.海内外石脑油的供需格局 根据JODI数据，全球石脑油的总产量在2020年之前基本维持在每年2.2~2.4亿吨左右，需求方面也基本上维持在2.2亿吨/年的水平，总体上看全球的石脑油供需之间有一千万吨左右的过剩。回顾历史数据， 2019年受中美贸易战、全球经济增速放缓等因素影响，全球石脑油需求量同比进一步下滑。2020年由于公共卫生事件，全球炼厂产能利用率大幅下滑，石脑油的产量也因此急剧下降，但需求量却不降反升，我们推测或许跟下游化工领域复苏领先于炼油行业，以及中国大炼化项目在2019年之后迎来集中投产形成的原料需求上升有关。2021~2022年开始，全球经济进一步复苏的大背景下，中国大炼化项目持续落地，石脑油的供应、需求体量也开始同步大幅回升。 国际上，石脑油的主产国几乎都位于炼油产能发达的地区，正如本系列报告第一篇《成品油产业链梳理 系列报告（一）：从生产与加工角度看全球成品油市场》中所述，目前全球炼油产能规模较大的地区主要是亚洲、俄罗斯以及北美，因此俄罗斯、中国、美国、印度、日本、韩国、沙特、阿联酋等国的石脑油产量在全球排名较为靠前。这些国家中的大部分也是石脑油的主要出口国，仅俄罗斯、美国、阿联酋和印度合计就输出了全球近50%左右的石脑油资源。 需要指出的是，产量大并不代表出口能力强，上文我们提到的产量大国大部分也是主要的石脑油出口国，但其中也有部分例外。以我国为例，由于国内化工产能十分庞大，原料需求旺盛，石脑油供应仍然存在缺口，需要依赖进口补足。再加上成品油出口受政策管制，因此尽管国内石脑油产量在全球排名靠前，但出口数量与其他产量大国相比十分稀少。除了我国之外，日本、韩国作为全球化工产能规模较大的国家，也是石脑油的主要进口国。而作为东南亚、欧洲的主要炼油产能集中地，新加坡、荷兰也是石脑油的主要进口国家，同时鉴于这两个地区凭借着优越的地理位置以及港口条件成为国际油品贸易的重要中转站，上述两地进口的石脑油资源一方面会被送入工厂进行加工，另一方面也会在此进行中转后再次发往全球其他地区。 国内方面，随着国内炼油产业“减油增化”格局的加深，我国炼厂一方面积极增产石脑油为不断落地的化工装置提供原料，另一方面充分消化石脑油组分来维持化工装置产能利用率，使得石脑油产量和消费量稳定上升。国内石脑油产地主要聚集在炼油产能集中的地区，其中山东地区常年成为我国石脑油产量最大的省份，占全国石脑油产量的43.71%。尽管我国大炼化项目的持续投产带来了石脑油产出的提升，但我国石脑油的供给和消费总量之间仍有少量缺口，需要依靠进口补足。从数据来看，我国石脑油一般有15%左右的供应量来源于进口。进口主要来源于全球其他炼油产能发达且通往我国的海运路线较为便利、通畅的地区和国家，例如中东的阿联酋、东北亚的韩国以及俄罗斯。值得注意的是，中东地区近几年炼油产能逐步扩张，可能将逐步取代韩国成为我国石脑油主要的进口来源地。出口方面，正如前文所述，国内炼厂在石脑油资源方面仍然有一定的对外依存度，加上政策原因，石脑油出口数量相对稀少。对外出口的主要地区集中在东南亚地区，以马来西亚、印度尼西亚、新加坡为主。 总体来看，全球石脑油的生产和消费正在逐步回升，而我国作为炼油化工产能大国，石脑油的产量、需求量持续与国际市场供需双增的格局保持着一致的步调。 图4：近两年全球石脑油产量正在恢复单位：千吨图5：近两年全球石脑油需求正在恢复单位：千吨 250000 245000 240000 235000 230000 225000 220000 215000 210000 205000 全球石脑油产量 2017年2018年2019年2020年2021年2022年 250000 240000 230000 220000 210000 200000 190000 全球石脑油需求量 2017年2018年2019年2020年2021年2022年 资料来源：JODI，国泰君安期货研究资料来源：JODI，国泰君安期货研究 图6：俄罗斯、中东、美国以及印度为主要出口地区图7：日韩、荷兰以及我国为主要进口地区 国际石脑油主要出口地区体量占比国际石脑油主要进口地区体量占比 俄罗斯阿联酋美国沙特印度韩国 46.22% 16.31% 15.72% 7.55% 韩国日本荷兰新加坡中国阿联酋 39.11% 19.30% 12.87% 8.28% 其他 3.22% 5.87% 5.11% 其他6.19% 7.43% 6.82% 资料来源：Kpler，国泰君安期货研究资料来源：Kpler，国泰君安期货研究 图8：山东、浙江、辽宁以及广东成为国内石脑油主产区 图9：我国石脑油表观消费随着国内乙烯产能扩张而不断上升单位：万吨 2022年国内石脑油产量分布 13.54%16.04% 7000 6000 5000 4000 乙烯：设计产能：中国（年） 石脑油：表观消费量：中国（年） 15.18% 11.53% 3000 43.71% 2000 1000 辽宁浙江山东广东其他0 2020-01-012021-01-012022-01-01 资料来源：同花顺，国泰君安期货研究资料来源：钢联数据，国泰君安期货研究 图10：国内石脑油产量处于历史新高单位：万吨图11：国内石脑油进口处于历史新高单位：吨 石脑油:产量:当月值石脑油：进口数量合计：全球→中国（月） 800 700 600 500 400 300 200 100 0 2017201820192020 202120222023 03-3104-3005-3106-3007-3108-3109-3010-3111-3012-31 1600000 1400000 12000