专题报告（石油焦）：石油焦产业链介绍

中信期货研究|专题报告（石油焦） 2024-05-14 石油焦产业链介绍 投资咨询业务资格： 证监许可【2012】669号 报告要点 本专题主要从供需两端介绍石油焦产业链，供应端聚焦炼油延迟焦化装置，关注石油焦和柴油、 沥青的生产关系；需求端聚焦预焙阳极、燃料以及石墨电极的需求增量。 255 205 155 中信期货商品指数 中信期货能源化工指数 250 200 摘要： 石油焦由延迟焦化装置生产，关注石油焦和柴油、沥青的关系。石油焦是由炼厂延迟焦化装置生产的副产品，其产量与柴油产量正相关、与沥青产量负相关。国内石油焦产量以高硫为主，进口依存度高，港口库存受进口量影响较大，与石油焦价格负相关。 传统需求和新能源需求助推，石油焦需求增长潜力大。现阶端石油焦需求主要集中在传统需求——预焙阳极、燃料以及新能源需求——石墨电极上，石墨电极需求主要由电弧炉石墨电极、工业硅石墨电极、锂电池用途负极材料等贡献，传统需求和新能源需求助推下，石油焦需求增长潜力较大。 105 2022/82022/112023/22023/5 化工研究团队 研究员：胡佳鹏 021-80401741 hujiapeng@citicsf.com从业资格号：F3039655投资咨询号：Z0013196 黄谦 021-80401738 huangqian@citicsf.com 从业资格号：F3063512投资咨询号：Z0014611 杨家明 021-80401704 yangjiaming@citicsf.com 从业资格号：F3046931投资咨询号：Z0015448 150 重要提示：本报告非期货交易咨询业务项下服务，其中的观点和信息仅作参考之用，不构成对任何人的投资建议。中信期货不会因为关注、收到或阅读本报告内容而视相关人员为客户；市场有风险，投资需谨慎。如本报告涉及行业分析或上市公司相关内容，旨在对期货市场及其相关性进行比较论证，列举解释期货品种相关特性及潜在风险，不涉及对其行业或上市公司的相关推荐，不构成对任何主体进行或不进行某项行为的建议或意见，不得将本报告的任何内容据以作为中信期货所作的承诺或声明。在任何情况下，任何主体依据本报告所进行的任何作为或不作为，中信期货不承担任何责任。 目录 摘要：1 一、石油焦简介4 二、石油焦供应介绍8 三、石油焦需求介绍15 免责声明29 图目录 图1：石油焦产业链介绍4 图2：普通石油焦（生焦）技术要求6 图3：石油针状焦（生焦）技术要求7 图4：不同石油焦用途8 图5：石油焦与煤炭对比8 图6：石油焦与针状焦区别8 图7：国内石油焦产能单位：万吨9 图8：石油焦进出口单位：万吨9 图9：我国石油焦产量分布9 图10：我国石油焦产能分所属单位：万吨9 图11：2021年我国石油焦前十企业产能分布单位：万吨10 图12：我国石油焦产量占比（按型号）11 图13：我国石油焦产量占比（按硫含量）11 图14：2022年我国石油焦进口来源变化单位：万吨11 图15：我国石油焦进口注册地变化单位：万吨11 图16：我国石油焦出口去向变化单位：万吨12 图17：我国石油焦出口注册地变化单位：万吨12 图18：不同型号石油焦价格单位：元/吨13 图19：石油焦与原油价格单位：元/吨美元/桶13 图20：石油焦与相关产品价格单位：元/吨13 图21：石油焦装置开工率单位：%13 图22：石油焦库存单位：万吨14 图23：石油焦库存与价格单位：万吨元/吨14 图24：石油焦与沥青产量单位：万吨14 图25：石油焦与柴油产量单位：万吨14 图26：延迟焦化利润单位：元/吨15 图27：延迟焦化装置出率15 图28：我国石油焦需求方向15 图29：2022年我国石油焦消费领域变化单位：万吨16 图30：我国石油焦消费变化单位：万吨16 图31：2022年我国石油焦需求占比16 图32：石墨电极生产工艺18 图33：炭材料分类19 图34：电解铝示意图19 图35：氧化铝成本构成单位：吨元/吨20 图36：电解铝成本构成单位：吨元/吨20 图37：我国铝产量和预焙阳极产量单位：万吨21 图38：我国铝合金产量单位：万吨21 图39：我国电解铝产能利用率单位：%21 图40：预焙阳极成本构成（2019年）21 图41：石油焦与动力煤价格单位：元/百万英热22 图42：我国石墨电极消费23 图43：碳电极组成23 图44：电弧炉冶炼示意图24 图45：120t电弧炉冶炼技术指标24 图46：电弧炉的主辅原料成分24 图47：我国钢铁产品产量单位：万吨25 图48：我国电炉钢产量单位：万吨25 图49：电弧炉冶炼电极实耗情况25 图50：我国电炉钢产量占比单位：亿吨25 图51：我国锂电池产量单位：亿瓦时26 图52：磷酸铁锂电池成本占比26 图53：工业硅下游需求占比27 图54：工业硅成本（非全煤工艺）27 图55：工业硅产量单位：吨28 图56：我国多晶硅产量单位：吨28 图1：石油焦产业链介绍 资料来源：中信期货研究所 石油焦属于炼油副产品，生产主要来自延迟焦化装置，原油决定了石油焦的生产成本。石油焦与沥青共用原料——减压渣油，利润驱动产品生产的切换，沥青与石油焦利润的强弱决定了未来产品的供应。延迟焦化产品丰富，柴油、石油焦占比最大，因石油焦较柴油附加值低，价格远低于柴油，因此大多数时间柴油强弱决定延迟焦化的利润好坏，驱动延迟焦化的开工变动，石油焦供应被动变动。石油焦下游应用主要是电极、燃料和负极材料，电极的应用主要在电解铝、硅以及钢铁行业；燃料需求与煤炭在个别行业油替代；负极材料主要应用在石墨。近年来随着新能源行业的兴起，新能源车、光伏行业的高速发展对铝、硅以及锂电池的需求拉动成为石油焦的需求增长点，乘着新能源的东风，石油焦未来需求将持续增长。 一、石油焦简介 石油焦（PetroleumCoke）是石油的减压渣油，经焦化装置，在500-550℃下裂解焦化而生成的黑色固体焦炭。外观上看一般呈形状不规则，大小不一的黑色块状颗粒，有金属光泽具多孔隙结构。其主要特点是碳含量通常在80%以上，硫含量0.3%-9.0%，其余为氢、氧、氮以及钒、钙、镍、钠等微量金属元素。评判石油焦的好坏，主要根据其硫含量和钒含量、灰分等，这也是决定石油焦下游消费方向的关键指标。 主要分为海绵焦、弹丸焦、流沙焦及针状焦；中国生产海绵焦为主，占比约 95%，其余为弹丸焦及更少量的针状焦。 大部份石油焦工厂所生产的焦外观为黑褐色多孔固体不规则块状，此种焦又称为海绵焦(spongecoke)。海绵焦外观类似海绵，为黑褐色多孔固体不规则块状，含有杂质，内含大量小孔，孔隙之间有一层薄薄的焦壁。一般用于电解铝厂的预焙阳极（也叫铝用炭素）、石墨电极、炼钢用的增碳剂等碳素行业，部分应用于负极材料、金属硅、碳化硅、钛白粉等行业； 球状焦(shotcoke)形如弹丸，表面积少，不易焦化，直径0.6-30mm，表面光滑含水量低，通常由高硫、高沥青质渣油产生，一般用于玻璃、水泥、电厂等燃料领域； 品质较佳的石油焦叫做针状焦(needlecoke)，与海绵焦比，由于其具较低的电阻及热膨胀系数，因此更适合做电极针状焦有明显的针状结构和纤维纹理，颗粒比海绵焦小，品质最佳，含硫低杂质少，高密度高纯度高强度，良好的耐热冲击性、耐腐蚀、导热率高。主要用于生产石墨电极、锂电负极材料、特种炭素制品；其中针状焦按原料来源又分为石油系针状焦和煤系两大类，石油系针状焦以热裂化渣油、催化裂化澄清油、润滑油精制油出油、蒸汽裂化焦油、焦化蜡油、乙烯裂解渣油等为原料。煤系针状焦以煤焦油、煤焦油沥青以及通过直接加氢裂化煤制得的液体产物以及几种原料的共炭化。针状焦在国内外都属于稀缺产品。 流沙焦（也叫粉焦）颗粒直径0.1-0.4mm，挥发分高，热值相对弹丸焦偏低，也用于燃料行业。 延迟石油焦是指延迟焦化装置生产的生焦(greencokes)，也称普通焦，含一些未碳化的碳烃化合物的挥发份，生焦就可当做燃料级的石油焦，如果要做炼铝的阳极或炼钢用的电极，则需再经高温锻烧成熟焦，使其完成碳化，降低挥发份至最少程度。目前石油焦还没有相应的国家标准，现国内生产企业主要依据原中国石化总公司制定的行业标准SH0527－2019生产。 普通石油焦（生焦）。适用于作普通功率石墨电极、铝用碳素原料以及燃料等；石油针状焦（生焦）适用于作超高功率、高功率石墨电极以及锂离子电池负极材料原料等。普通石油焦（生焦）按灰分和硫含量的大小和用途分为1号、2A、2B、2C、3A、3B、3C。普通石油焦（生焦）1号主要适用于炼钢工业中制作普通功率石墨电极，也适用于炼铝工业中制作铝用碳素；2A、2B、2C主要适用于炼铝工业中制作铝用碳素；3A、3B、3C主要适用于制作碳化硅、工业硅、炼铝工业中制作铝用碳素等。 煅后石油焦。在炼钢用的石墨电极或制铝、制镁用的阳极糊（融熔电极）时，为使石油焦（生焦）适应要求，必须对生焦进行煅烧。煅烧温度一般在1300℃左右，目的是将石油焦挥发分尽量除掉。这样可减少石油焦再制品的氢含量，使石油焦的石墨化程度提高，从而提高石墨电极的高温强度和耐热性能，并改善了石 墨电极的电导率。煅烧焦主要用于生产石墨电极、炭糊制品、金刚砂、食品级磷工业、冶金工业及电石等，其中应用最广泛的是石墨电极。生焦不经锻烧可直接用于碳化钙作电石主料，生产碳化硅和碳化硼作研磨材料。也可直接作为冶金工业鼓风炉用焦炭或高炉墙衬炭砖，也可作铸造工艺用致密焦等。 石油针状焦（生焦）。按热膨胀系数和硫含量的大小分为1号、2号和3号。1号石油针状焦（生焦）主要适用于制作超高、高功率石墨电极；2号、3号石油针状焦（生焦）主要适用于制作高功率石墨电极。1号、2号石油针状焦（生焦）也可适用于制作锂离子电池负极材料。 图2：普通石油焦（生焦）技术要求 资料来源：中国石油化工行业标准中信期货研究所 图3：石油针状焦（生焦）技术要求 资料来源：中国石油化工行业标准中信期货研究所 石油焦的主要用途是电解铝所用的预焙阳极和阳极糊，碳素行业生产增炭剂，石墨电极、冶炼工业硅以及燃料等。低硫、优质的熟焦例如针状焦，主要用于制造超高功率石墨电极和某些特种炭素制品，在炼钢工业中针状焦是发展电炉炼钢新技术的重要材料；中硫普通的熟焦，大量用干炼铝；高硫、普通的生焦，则用干化工生产如制造电石、碳化硅等，也有作为金属铸造等用的燃料；石油焦可当燃料，其热值较煤炭高；挥发物及灰份较煤炭少，但水份及硫份较煤炭高，常被用来取代水泥窑的煤炭。根据统计资料显示，全世界生产的石油焦约有38%用在水泥业，约有12%当工业锅炉燃料。以年产八十五万吨的水泥工厂为例，比较用百分之百用煤当燃料及用煤与石油焦各百分之五十当燃料之经济分析结果显示，每年可节省18.6%燃料费，处理双燃料所需的投资约一年就可以回收。 图4：不同石油焦用途图5：石油焦与煤炭对比 资料来源：中国石油化工行业标准中信期货研究所资料来源：公开资料中信期货研究所 低硫焦可作为供铝厂使用的阳极糊和预焙阳极以及供钢铁厂使用的石墨电极。其中高品质的低硫焦（硫含量小于0.5%）可用于生产石墨电极和增炭剂。一般品质的低硫焦（硫含量小于1.5%）常用于生产预焙阳极。而低品质石油焦主要用于冶炼工业硅、碳化硅和生产阳极糊。高硫焦则一般用作水泥厂和发电厂的燃料。煅后石油焦：在炼钢用的石墨电极或制铝、制镁用的阳极糊（融熔电极）时，为使石油焦（生焦）适应要求，必须对生焦进行煅烧。煅烧温度一般在1300℃左右，目的是将石油焦挥发分尽量除掉。这样可减少石油焦再制品的氢含量，使石油焦的石墨化程度提高，从而提高石墨电极的高温强度和耐热性能，并改善了石墨电极的电导率。煅烧焦主要用于生产石墨电极、炭糊制品、金刚砂、食品级磷工业、冶金工业及电石等，其中应用最广泛的是石墨电极。 图6：石油焦与针状焦区别 类别 碳 氢 氧 氮 硫 低硫焦 89.77% 4.20% 3.38% 2.90% 0.75% 针状焦 98