[市场动态]：电石变“金石”！需求超1100万吨，能成企业掘金新场所吗？

生物降解材料研究院报道，电石（即碳化钙）是一种重要的无机化工原料，其在工业上的主要用途是产生乙炔气， 并进一步用于生产 PVC（聚氯乙烯）、BDO（1,4-丁二醇）、醋酸乙烯等。发改委的《石化行动方案》要求10万吨以下装置都要淘汰，将对下游的900万吨BDO规划、1500万吨PBAT规划产生什么影响？



未来数年，有超过1500万吨PBAT产能规划，有超过900万吨BDO产能规划，如果都能顺利达产，按照单耗1.3吨测算，将需求超过1100万吨的电石，将对当前的电石供应格局产生巨大影响。从数据来看，因为电石掣肘，这些大规划不可能全部实。



生物降解材料研究院报道，日前，国家发改委等五部门发布《关于严格能效约束推动重点领域节能降碳的若干意见》，公布《石化化工重点行业严格能效约束推动节能降碳行动方案（2021-2025年）》。《意见》中提出主要目标：到2025年，通过实施节能降碳行动，钢铁、电解铝、水泥、平板玻璃、炼油、乙烯、合成氨、电石等重点行业和数据中心达到标杆水平的产能比例超过30%。



能源消耗较高、改造条件较成熟、示范带动作用明显的钢铁、电解铝、水泥、平板玻璃、炼油、乙烯、合成氨、电石等重点行业和数据中心将会被优先管控。



一、年内两度大涨的4大内因



据中国石油和化学工业联合会化工新材料专委会副秘书长邓会昌分析，BDO一年内两度大幅上涨的内在原因有：



1.一季度大幅上涨，是由于国内BDO厂家长期低负荷生产，在需求爆发之时，技术进步和设备改造跟不上，导致供不应求。加之，厂家在2020年9—12月提负荷过程中相继出现了各种事故，造成BDO产量进一步减少。2021年一季度，BDO市场采购量为7.5万吨，而生产量只有6万吨。



2.7—8月大幅上涨，是由于BDO厂家每年必须进行1~2次大检修，上半年提负荷至5月份后，不得不进行检修，并且新疆冬天寒冷不便检修，所以6—7月份集中安排检修，导致6、7月份的供应量分别减少1万吨和2.3万吨，8月份也将减少2万多吨。另外，当BDO价格下降到1.8万~2万元后，PBT和PBAT企业加大生产，增加了约3万吨对BDO的采购。



3.BDO的最大下游PTMEG的一般市场消费占比为为56%~58%。今年PTMEG的下游氨纶行情火爆，目前净利润高达5万~6万元/吨，造成PTMEG空前紧张，所有企业都在满负荷生产，增加了对BDO的采购。



4.年中涨价还与天灾人祸有关，河南水灾加上江苏疫情，新疆的BDO货源如果要运输到江苏、浙江的PBT企业，均需要两地各做核酸检测，由此导致了交货时间将拖延10~20天。



邓会昌认为，BDO的合理价格应该控制在2万元左右。目前的BDO价格已经企稳，8月底~9月中旬价格会缓慢回落，9月以后所有厂家检修完毕，供应将平稳。按往年9—11月份是BDO使用高峰期，加上PBAT企业陆续开车，对BDO价格有一定支撑，BDO厂家价格估计会回落到2.5万左右。但长远来看，BDO一定会回落到成本线左右，甚至低于成本线价格，但不会跌至以前的7000~8000元。



二、10万吨以下装置都要淘汰



《化工行动方案》提出，电石的单位产品能耗基准水平要达到940千克标准煤/吨，标杆水平要达到805千克标准煤/吨。行业整体能效水平明显提升，碳排放强度明显下降，绿色低碳发展能力显著增强。



《化工行动方案》要求引导低效产能有序退出，包括：



严格执行《产业结构调整指导目录》等规定，推动200万吨/年及以下炼油装置、天然气常压间歇转化工艺制合成氨、单台炉容量小于12500千伏安的电石炉及开放式电石炉淘汰退出。



严禁新建1000万吨/年以下常减压、150万吨/年以下催化裂化、100万吨/年以下连续重整（含芳烃抽提）、150万吨/年以下加氢裂化，80万吨/年以下石脑油裂解制乙烯，固定层间歇气化技术制合成氨装置。



新建炼油项目实施产能减量置换，新建电石、尿素（合成氨下游产业链之一）项目实施产能等量或减量置换，推动30万吨/年及以下乙烯、10万吨/年及以下电石装置加快退出，加大闲置产能、僵尸产能处置力度。



三、有多少电石产能会被淘汰？



近20年，我国电石行业经历了产能扩张——产能过剩——产能出清的发展周期。目前我国是全球电石的第一大生产和消费国，电石行业经过本世纪初15年的高速发展，产能从2000年的480万吨迅速增长，到2015年达到顶峰4500万吨/年，消费量在2600万吨左右，折合开工率仅为60%，产能过剩造成严重的资源浪费。



2015年以来，国内推行供给侧结构性改革，电石行业有一批技术水平落后、安全环保不达标和装备水平低的企业陆续退出，其中产能低于5万吨的小企业首当其冲，2016年为我国电石产能首次实现“零增长”，此后国内电石产能逐年回落。



2016～2017年，电石行业共退出落后产能500万吨，退出产能开始超过新增产能，行业进入理性发展阶段。2020年，行业退出落后产能200万吨，一些无竞争实力的电石企业逐步退出市场。同时，电石工业产能布局逐步向资源和能源产地转移，2020年西北地区电石产能占国内总产能的86.4%。据中国电石工业协会预测，未来电石产能的九成以上将集中在西部地区。



根据百川盈孚统计，截至2020年底，我国电石名义产能下滑至3807万吨；扣除行业内519万吨的闲置产能和长期停车产能，实际有效产能已下降至3288万吨，行业产能呈持续出清的趋势。



行业集中度来看，前两大企业分别为新疆中泰化学和新疆天业集团，分别拥有238万吨/年和215万吨/年的电石产能，占比6.25%和5.65%；行业前八大企业产能合计1057万吨，CR8为27.8%，集中度较低。



从企业产能规模来看，在经过过去5年的行业整合后，大企业占比有所提升，装置规模大于50万吨的企业占比49%；但同时小规模的企业仍占较大比重，20万吨以下的企业占行业23%的产能。



从地域分布来看，我国电石产能集中于中西部地区，内蒙古、新疆、宁夏和陕西的电石产能合计占国内总产能75%。



规划新增产能有限，新项目审批严格，电石供应长期偏紧。电石项目在《产业结构调整指导目录（2019年版）》中被列入限制类，其中规模较小的内燃式电石炉被列入淘汰类，产业政策的制约使国内规划的电石新增产能较少，2021-2023年国内合计新增产能280万吨；若考虑同期持续推进的落后产能淘汰，电石行业总产能在“十四五”期间或呈下降趋势。从未来五年的供需平衡表来看，电石供应将长期紧张，电石价格可能进一步上行。



当前国内有电石生产企业120余家，年产能3800万吨。据统计，在氯碱行业利润趋好的驱动下，未来几年将有超过200万吨/年的聚氯乙烯产能投产，与之配套的电石项目亦同时跟进，电石在建、拟建项目年产能约600万吨。



2021年下半年内蒙古东源科技、双欣节能、宁夏岩鑫、恒源煤电以及长期停车的甘肃春天等电石炉计划部分投产或是复产，若能按时投产，或会对紧张的电石供应形成一定补充。但是最关键的是需要关注各省份能耗双控指标情况，若政策继续从严，或将对电石炉的投产形成一定制约，从而使电石产量难有大的提升。



另外，能耗双控为内蒙和宁夏的全年任务，或会出现阶段性放松，但季度末或是月末紧张的可能性较大，从而影响电石的产量，对电石价格会形成较好支撑。另外，2021年由于煤价较高煤炭紧张，电力不足的现象出现也较为频繁，对电石供应也会形成一定的制约。



四、电石下游主要是PVC、BDO、醋酸乙烯等产品



国内电石产业最主要下游集中于PVC，近五年电石表观消费量约2700万吨/年。根据卓创资讯统计，2020年国内电石产量2758万吨，国内表观消费量为2718万吨。其中电石法PVC仍是电石最主要的下游需求，约占表观消费量的84.1%；其次为产生工业乙炔气等，占消费7.7%；2020年BDO在电石下游占比4.3%，醋酸乙烯在下游占比3.9%。



申港证券预计，未来五年电石的消费量增长将主要来自于PVC和BDO两大下游。预计电石的需求会在BDO的增量带动下，进入快速的发展期，而PVC、醋酸乙烯行业对电石的需求预计分别保持年化3.5%、0.5%增速增长。受益于可降解塑料PBAT扩能，预计未来BDO供需双增。



截至2020年底，中国BDO产能为215.9万吨/年（表观消费量为141.1万吨），预计2021、2022年中国BDO将新增20、158万吨/年，其中绝大多数为炔醛法，按照1.2的单耗计算，至2022年有望带动超过200万吨的电石需求增量。

五、未来3年将处于供应紧平衡



目前，全球BDO产能共计约370万吨，国外主要分布在德国、沙特、日本和美国，我国BDO既有产能约220万吨/年，在建及规划产能已接近700万吨/年。这将使得我国在未来几年，持续成为全球BDO产能最大的国家。



由于3年以内我国BDO新增产能很少，只有万华化学的10万吨/年和新疆美克的10万吨/年产能在明年投产，其他装置基本都要3年以后才有产能，但新增的PBAT产能很多，加之PTMEG—氨纶的扩产非常快，所以未来3年我国BDO产能都处于供应紧平衡。



未来5年内，能建成BDO产能不到100万吨/年。如果这100万吨/年能够建成，将对BDO的价格造成非常大的冲击。由于可降解塑料一次性替代品在全国的需求总量不会超过400万吨，100万吨/年的BDO新增产能完全能满足可降解塑料的使用，所以BDO供应完全充足，并且供大于求。



六、BDO生产工艺知多少？



石油基BDO仍以改良炔醛法为主导



目前，全球石油基BDO的生产工艺主要有雷珀（Reppe）法（又称“炔醛法”）、正丁烷/顺酐法、环氧丙烷/丙烯醇法和丁二烯/乙酸法。其中，炔醛法是生产BDO的传统方法，包括经典法和改良法。2020年我国BDO有效产能为225.4万吨/年，其中炔醛法产能占比为91.13%。



改良炔醛法生产BDO的工艺路线



改良炔醛法生产BDO工艺的核心1,4-丁炔二醇（BYD）合成主要采用铜铋催化剂。一直以来，铜铋催化剂的制造技术由国外公司所掌握，价格昂贵且供货周期长，制约了国内BDO行业的发展。不过，据日前河南开祥精细化工有限公司消息，国内首套采用国产催化剂的BDO生产线已在其2×4.5万吨/年BDO装置上成功运行。该装置所选用的核心催化剂——1,4-丁炔二醇合成催化剂RK-17（氧化物型）由大连瑞克科技股份有限公司提供。



运行数据显示，RK-17在试用期间与进口催化剂相比，催化剂性能相对平稳。具体看来,各反应器出口甲醛浓度、反应系统出口溶液铜离子、抽出催化剂的粒径分布、抽滤时间、反应系统压差等指标都相对稳定，达到了进口催化剂的性能指标。



按照原料来源的不同，炔醛法又分为电石/炔醛法和天然气/炔醛法。在我国现有BDO产能中，80%~90%采用的都是电石/炔醛法，主要由于我国电石供给充足，该法经济性较好。但是，随着国家限制高耗能行业发展和节能减排政策的逐渐施行，具有高污染、高耗能、高碳排放等缺点的电石/炔醛法将逐步失去优势，远期来看，其成本将大幅度提升，发展必将受限。



2016年以来，电石价格不断走高。2021年，内蒙古自治区为应对国家碳达峰、碳中和要求，表明将不再审批焦炭（兰炭）、电石等一系列产品的新增产能项目，另外还推行了新的电价政策，电石生产用电每度提升0.1元，使得BDO行业边际成本上升。其他地区也在陆续出台相关的具体政策，电石/炔醛法将受到更多环保、安全、成本的制约。



相较而言，天然气/炔醛法尽管避免了电石路线的弊端，具有占地小、低污染、低耗能、低碳排放和能与PBAT项目原料配套等优势，但目前产能很少，不过其根本原因并不是成本过高，而是国内天然气资源有限，很少有企业能够获得天然气法生产BDO的许可。



2007年国家发改委颁布的《天然气利用政策》中规定，以天然气制乙炔属于限制类项目，项目审批的要求非常高。



生物基BDO仍处于探索期



作为传统石油基BDO的替代品，生物基BDO 是由淀粉水解产生的糖类制成的，即所谓的葡萄糖浆，其生产工艺主要掌握在美国Genomatica公司手中，主要通过植物性糖类的发酵制成BDO。根据意大利 Novamont 公司的 LCA分析，与石油基BDO 相比，生物基BDO在其整个生命周期中减少了 60% 的温室气体。



据统计，生物基BDO的市场应用主要集中在PTMEG、PBT和PU/TPU，占比分别约37%、23%和11%，在生物塑料中占比仅为3%，仍有巨大的发展空间。但目前生物基BDO成本较高，需要通过改进生产工艺和提高产能来降低成本。



◆ 国外进展：



2016年，Novamont 公司使用Genomatica公司的技术，展开了3万吨/年生物基BDO的工厂的建设。



2021年，Genomatica公司授权了美国Cargill公司与德国Helm公司生物基BDO的生产技术。



6月初， Cargill 和Helm成立了一家名为Qore的合资企业，并将投资3亿美元在美国建立首个商业规模的生物基BDO装置，预计每年至少生产6.5万吨生物BDO，品牌名为Qira。



7月27日，据环球通讯社消息，Genomatica 已完成了1.18亿美元的 C 系列融资，以加速可再生材料的全球商业化和扩张，有望每年减少1亿吨温室气体排放。



◆ 国内进展：



目前，我国国内生产生物基BDO的企业不多，仅有实现生物基丁二酸供应多年的山东兰典生物科技买断了中科院生产专利，掌握了生物基BDO的生产技术，其生物基BDO项目处于待生产状态。