PTA行业开工率与加工费

PTA行业开工率与加工费 一、PTA产能变化及行业特点 2000年以前，国内PTA生产主要集中在中国石化和中国石油两大集团，以扬子石化、辽阳石化、洛阳石化等炼化一体化企业为代表。因为行业所需投资巨大，重资产投入较高，所以这一时期主要是国企主导。进入新世纪以来，随着国民经济快速发展，我国对于聚酯产品的需求量快速上升，带动国内PTA需求量快速增加。在《PTA行业专题一：PTA行业概况及利润分析》中我们曾提到过，2010-2012年是PTA行业变革的重要时点，龙头企业的200万吨/年的装置亦是在此节点启用投产。据卓创资讯，截止2023年10月，国内产能共计约7400万吨（含停产装置），年底前仍有新的投产计划。 图1：PTA上下游产业链产能增速走势（万吨，%） 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 2018/1/12019/1/12020/1/12021/1/12022/1/1 PX行业产能PTA行业产能聚酯行业产能 PX产能增速PTA产能增速聚酯产能增速 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% -10% 行业专题报告 2023年11月09日 期货（期权）研究报告 请务必阅读正文之后的免责条款部分 资料来源：卓创资讯，宏源期货研究所 目前我国PTA行业有如下特点： 一是行业集中度极高，行业话语权牢牢掌握在PTA大厂手中，恒力石化和逸盛石化两家公司的名义产能均超过1000万吨/年； 二是产业一体化发展迅速，头部企业均配有上游炼化和PX，下游聚酯的配套产能，大多自产自用。同时百万级别以上的装置是绝对主力，200万以上的装置是今后投产的主流； 三是区域分布明显，从物流运输、生产加工和消费市场考量，产业集群分布是发展态势。纺织产业基地多集中在沿海地区，例如江苏、浙江、福建和广东，所以作为上游的PTA产业也多集中于该区域。在全国29个纺织产业基地市中，江苏省涵盖7座城市、浙江省涵盖5座城 市、广东省涵盖4座城市、福建省涵盖3座城市。 图2：部分PTA项目投入情况（万吨，亿元） 企业 产能（万吨） 投资额（亿元） 时间 技术 产值（亿元） 产值投入比 吨产能投入（元/吨） 华彬石化 120 30 2012 中石油昆仑 80-100 2.67-3.33 2500 独山能源2# 220 40 2019 BP 120 3.00 1818 恒力惠州 250*2 99 2023 INVISTA-P8 200 2.02 1980 宁波台化 150 6亿美元 2023 自有技术 11美元 1.83 400美元/吨 海南逸盛2# 250 45 2023 逸盛日立 160 3.56 1800 注：华彬石化从2021年开始长停 资料来源：公开资料整理，各项目环评，东海证券研究所，宏源期货研究所 由于技术进步，投产PTA在化工行业中所获取的利润也相对可观，随着新一轮的产能投放，低于100万吨/年的老旧存量装置将逐步淘汰，行业集中度进一步提升，龙头企业的作用更加明显。 二、PTA主流工艺 PTA专利厂家在生产原料、主反应过程方面基本相同，只是产业化技术有所不同，主要表现在氧化反应温度和压力参数、PTA结晶、尾气处理方法、母固分离、母液回收、能量利用等方面略有不同。随着各专利厂商不断地研究改进，目前PTA生产技术在物耗水平、能耗水平、投资成本、运行稳定性、环境保护等方面都有了新的发展，达到相当好的水平。 （一）国外PTA生产技术发展历程 1941年英国Whinfield和Dickson首次合成了聚对苯二甲酸乙二酯（PET），此后经过10多年的研究，于1953年实现工业化。首先由对二甲苯（PX）的硝酸氧化法生产对苯二甲酸，再用甲醇酯化为对苯二甲酸二甲酯（DMT），最后精制形成粗对苯二甲酸（CTA）。 Amoco法的基础是美国中世纪公司（Mid—Century）于1955年发明并在科学设计公司试验成功的MC法。1956年Amoco化学品公司从科学设计公司获得此项专利后，在伊利诺斯州的乔利埃特建成了第一套该法的生产装置，生产粗对苯二甲酸（TA）。到了上世纪1965年，Amoco化学品公司成功地开发出加氢精制新工艺，解决了长期以来未能解决的TA精制问题；同时又将工艺过程由原来的间断法改成连续法，至此才逐渐形成了完整的Amoco工艺。PX高温氧化生产TA是Amoco工艺的核心，世界其它PTA生产技术供应商要突破专利保护，都在此方面进行了创新改进出于加氢技术在化工操作中比较成熟，所以Amoco法的TA精制一直未有大的改动。 图3：基于Mid-CenturyTA生产工艺改进的AmocoTA生产工艺 资料来源：《对二苯甲酸生产工艺进展》 1958年日本三井石化开始运行世界首套PX液相催化氧化一步法制TA工业化装置。在此后的工业装置上，该公司优化的专有氧化工艺和Amoco的精制加氢工艺组合，形成了三井-Amoco工艺。1965年Amoco公司开发了通过钯炭催化剂将粗对苯二甲酸（CTA）加氢精制成PTA的工艺，由此形成了广泛采用的PX高温氧化、CTA加氢精制生产PTA的工艺，用于生产聚酯。 早期ICI公司与Amoco公司几乎同时将PX高温氧化技术投入生产，但一直到1980年ICI公司才由于技术上的独创而获得专利权。而DuPont公司由于在1998年与ICI合并，从而获得ICI的PTA业务。2004年4月科氏企业（KochIndustries）从DuPont收购了INVISTA，成为聚合物和纤维上下游整合的公司。 Amoco最先进的技术体现于1991年6月建成投产的比时Geel2号厂的PTA装置上，对外技术转让也是以该厂技术为基础。1994年世界上拥有工业生产PTA专利技术的主要公司为美国Amoco、英国ICI和日本三井油化等。2005年生产高纯度PTA的技术仍是以PX液相氧化、PTA加氢精制法为主流，约占PTA生产能力的78%-80%。BP-Amoco、杜邦公司、ICI公司和日本的三井油化株式会社等拥有该工业化生产专利技术。 （二）国内PTA生产技术发展历程 我国PTA生产大都是引进美国Amoco公司高温氧化工艺，主要包括PX氧化和粗苯二甲酸（4-CTA）精制2个过程。在生产PTA过程中，采用的是Co-Mn-Br三元复合催化体系，其中的Co价格较高。在PTA装置工业化的初期，为了降低成本一般采用比较高的Mn/Co比，以减少Co的用量。但Mn的催化活性比Co低得多，而且在反应过程中容易形成影响过滤机效率的副产物，造成产品收率低。针对该情况，江苏仪征化纤公司引美国杜邦公司的先进技术，采用回收试剂使母液中的大部分Co和部分Mn沉淀后、通过蝶片式离心机分离出来，可以回收进近90%Co离子和约75%Mn离子。 我国从上世纪70年代成套引进PTA生产装置和工艺，目前已累计引进了十几套，包括了世界上各种主流的PTA技术。PTA生产技术从发明至今短短50年，但经过不断地完善和改进，形成数家专利商，但基本被几个发达国家所垄断。国内有关高校、设计院、生产企业对PTA生 产技术进行了持续不断的研究、开发等工作，已取得长足的进展。 2002年，昆仑公司组织产学研联合攻关，开发具有自主知识产权的大型PTA装置工艺技术和成套装备，2007年昆仑公司与蓬威石化建成了首套年产90万吨PTA国产化示范工程。2009年11月，该装置顺利投产，由此一举打破国外公司在PTA工艺和设备上的垄断。2014年 5月，采用国产工艺包建设的年产150万吨最大规模PTA装置在江苏虹港石化有限公司建成，其装备国产化率达到80%。 （三）PTA主流工艺介绍 目前PTA生产厂家采用的技术个有差异，大致可分为加氢精制法、精密氧化法、DMT水解法和NMP结晶精制法等。加氢精制法采用催化氧化法将对二甲苯（PX）氧化成粗TA，再以加氢还原法除去杂质，将CTA精制成PTA。精密氧化法采用催化氧化法将PX氧化成粗TA，再用进一步深度氧化方法将粗TA精制成聚合级TA。即在氧、醋酸存在情况下，以重金属/Br作催化剂氧化对二甲苯（PX），在追加催化剂、氧并且降低温度的情况下继续进行氧化，然后结晶分离。 目前世界上生产PTA产品主流工艺技术包括英国BP、日本三井、美国INVISTA（DuPont-ICI）、德国Lurgi-Eastman等4家公司的专利技术。其中前三种工艺技术包括氧化反应和加氢精制两大工序生产精对苯二甲酸（PTA）：首先将对二甲苯（PX）经空气氧化，制得粗对苯二甲酸（CTA），然后将CTA加氢精制成PTA，通常也被称为二步法。Lurg-Eastman工艺则采用二次氧化与熟化代替加氢精制工序，PX只经氧化反应就可制得PTA。 图4：PX-PTA反应原理 资料来源：网络公开资料整理，宏源期货研究所 各家公司在生产PTA时对PX的氧化工序可分为高温工艺、中温工艺和低温工艺，具体来看： 高温氧化工艺以INVISTA工艺为代表，其主要特点是采取较高的氧化反应温度 （190~205℃）； 中温氧化工艺以BP工艺为代表，氧化反应温度180~190℃； 低温氧化工艺以Eastman工艺为代表，氧化反应温度150~160℃。 表1：国内PTA装置工艺总结 嘉兴石化1#150万吨装置(应用INVISTA-P7)；恒力4#250万吨/年、5#250万吨/年、嘉兴石 INVISTA工艺 化2#220万吨/年、虹港石化2#250万吨/年、福建百宏125万吨/年等（应用INVISTA-P8）；嘉通能源1#250万吨/年、2#250万吨/年、仪征化纤3#300万吨/年（应用INVISTA-P8+） BP工艺 独山能源1#250万吨/年、东营威联化学250万吨/年、珠海英力士1#110万吨/年、2#125万吨/年等 中国昆仑工程工艺 国内的代表性装置有虹港石化1#150万吨/年及其技改装置、海伦石化2#120万吨/年、中泰石化120万吨/年 资料来源：公开资料整理，东海证券，宏源期货研究所 1.BP-Amoco工艺 与传统PTA技术相比，BP最新的PTA工艺技术和专利设备在环境保护方面有较大提高，废弃固体物排放可减少95%，温室气体排放减少65%，废水排放减少75%；同时，BP珠海技术拥有世界级的压缩工艺布局，大大降低了土地使用面积。该技术在能量利用方面非常杰出，生产过程中所产生的热能被回收后，可用于余热发电，在满足工厂自用的同时，多余电力还可供给外部电网。2019年10月30日，采用BP技术、由惠生工程承担全厂设计的新凤鸣集团浙江独山能源220万t/aPTA装置(“独山能源PTA项目”)一次开车成功。 2.INVISTA（DuPont-ICI）工艺 INVISTA公司的PTA技术在国内市场占有率最高，超过一半的PTA装置都采用了INVISTA的PTA专利技术。随着技术不断改进，目前INVISTA最新PTA技术是P8+版本，具有投资规模大、生产能力强、工艺水平高、能源消耗低等特点。在P7的基础上，采用了温和的反应条件，改进了能源集成和回收，将PTA的生产成本降低，且减少了对环境的影响。恒力（惠州）PTA项目于2020年8月正式签署投资合作协议，采用的就是INVISTA最新PTA生产工艺技术。该技术绿色化、智能化处于行业领先水平，重点建设500万t/aPTA装置及辅助设施，该产线已于2022年12月成功投产运行，将实现年产值200亿元。 3.Lurgi-Eastman工艺 Eastman公司的EPTA工艺由CTA生产、EPTA生产和催化剂回收三部分组成。原料通常使用对二甲苯，催化剂选择醋酸钴和醋酸锰，助催化剂使用溴化物（也可使用乙醛活化催化剂），将空气通入醋酸溶剂中，在较温和的条件（120~175℃，0.75~1.5MPa）进行液相催化氧化反应，使其生成TA，再过二次氧化反应和结晶过滤过程，去除TA中的杂质，最后经分离和干燥处理制得EPTA产品。该过程中大量醋酸会被消耗，可进行回收利用，被醋酸携带出的催化