从进口依赖超50%到三年后实现自给自足！PX为何多年热度不减？
对二甲苯(PX)是重要的芳烃产品之一，作为炼油及化工关键衔接点，既是二甲苯3种异构体中最为重要的产品，亦是聚酯产业的主要原料。目前下游产品以精对苯二甲酸(PTA)为主，进而生产聚对苯二甲酸二醇酯(PET)，另有小部分应用于医药中间体对苯二甲酸二甲酯(DMT)、涂料等其他领域。受制于项目投资、原料保障、担忧环保风险等诸多因素，产能扩增相对缓慢，近五年国内PX始终供不应求，进口依赖度连年攀涨，已超过50%，严重制约了下游产业的可持续发展。
1、国内PX装置概述
2010年国内PX产能约为8.26 Mt/a，产量6.12 Mt/a，经历2012年和2015年两次产能集中投放后，产能达到了13.98 Mt/a，此后由于没有新项目投产，产能增长停滞。2019年是PX行业发展的重要时间节点，PX产能迎来爆发式增长。国内已建成PX生产装置见表1。其中，福海创1.60 Mt/a PX装置于2019年成功重启，中化弘润0.60 Mt/a PX装置于2019年8月投产，海南炼化第二套1.00 Mt/a PX装置于9月底投产。民营大型炼化企业配套PX装置成为PX产能增长的主力军，大连恒力炼化一体化项目配套的4.50 Mt/a PX装置，两条生产线分别于2019年3月和5月投产，浙江石化炼化一体化项目(一期)配套的4.00 Mt/a PX装置也于2019年底全面投产。2019年国内PX新增产能达到10.30 Mt/a，总产能达到24.08 Mt/a。
表1 国内已建成PX生产装置
2、投资主体多元化带来市场竞争加剧
2.1 投资主体多元化趋势
2018年国有企业占国内PX生产企业的59.6%，随着2019年大连恒力、浙江石化一期等装置相继投产，使得民营企业占比由2018年的33.2%上升至57.3%，合资企业占比为4.1%。未来伴随着PTA企业向产业链上游延伸的发展需求，民营企业将成为发展主力，投资主体趋于多元化。2018年和2019年国内PX竞争结构如图1所示。
图1 2018年和2019年国内PX竞争结构
2.2 装置规模大型化趋势及产能过剩
目前国内芳烃产业处于扩张和整合阶段，部分老、旧、小装置面临淘汰。国内产能低于0.60 Mt/a的企业有3家，产能0.60～1.00 Mt/a的企业有11家，产能高于1.60 Mt/a的企业仅有大连恒力和浙江石化2家。
未来几年，民营企业配套建设的PX项目将引领中国PX的进口替代。2020—2024年中国PX扩产计划见表2。浙江石化炼化一体化项目(二期)、盛虹炼化炼化一体化项目等，预计将在2020—2024年建成投产，成为中国PX产能增长的主力。同时，中国石化、中国石油、中国海油以及中化集团等也将继续扩张PX产能，多个PX项目预计也将在2020—2024年建成投产，成为中国PX产能增长的重要力量。预计到2024年，中国PX产能将突破50.00 Mt/a，将对进口货源形成巨大冲击。同时，产能将出现过剩迹象。长期看，市场竞争更加激烈。
表2 2020—2024年中国PX扩产计划
3、PX生产工艺分析
3.1 芳烃联合工艺
芳烃联合工艺生产PX是以催化重整石脑油为原料，经芳烃抽提、甲苯歧化与烷基化、二甲苯异构化，再通过吸附或结晶分离，得到高纯度PX的过程。主要包括催化重整、芳烃抽提、甲苯歧化及烷基转移、二甲苯异构化、PX分离5个单元。2011年10月，扬子石化采用自主PX吸附分离技术的工业示范装置产出合格产品，标志着中国掌握了全套芳烃生产技术。
3.2 甲苯歧化
甲苯歧化反应是甲苯在催化剂作用下，经过烷基化转移生产高纯度PX的过程。甲苯歧化可认为是在芳烃联产的基础上，将原料由组成复杂的石脑油换成甲苯，从而省去甲苯分离过程的工艺，在一定程度上减少了芳烃联产装置的复杂性。
3.3 二甲苯异构化工艺
二甲苯异构化工艺是贫PX的C8芳烃在催化剂的作用下进行4种同分异构体间的重新平衡的工艺技术。主要作用是将已分离出PX和部分邻二甲苯的C8芳烃异构体混合物有效地转化成接近平衡浓度组分的C8芳烃混合物，重新建立起C8芳烃异构体之间的平衡，达到增产PX的目的。
3.4 甲苯-甲醇烷基化工艺
甲苯-甲醇烷基化是合成PX的一条新兴工艺路线，以甲苯和甲醇为原料，在催化剂的作用下，发生烷基化反应生产PX和其他副产品。一般分为原料预处理、烷基化反应、原料循环回收和PX分离提纯4个单元，选择性可达90%以上。虽然目前还没有工业化，但因其转化率高、成本低、污染小等优点，仍是未来研究的主要方向。
4、PX生产工艺对比
国内PX生产工艺有催化重整(一体化联合装置)、甲苯歧化及烷基化、二甲苯异构化(非一体化装置)、甲苯-甲醇烷基化。现阶段PX生产工艺主要为催化重整以及二甲苯异构化两种，其中又以催化重整的一体化芳烃联合装置居多，二甲苯异构化的非一体化装置目前国内仅有青岛丽东化工和福佳大化的一条0.70 Mt/a生产线，其余的生产工艺目前受流程难度及原料成本等因素制约而难以实施。例如扬子石化0.20 Mt/a甲苯-甲醇烷基化试验装置并未如期投入生产。
甲苯-甲醇烷基化与传统的甲苯歧化工艺相比，该工艺技术最大优势是以甲苯和低成本的甲醇为原料，生产出高纯度的PX，而仅有很少量的副产物和C9芳烃。国内煤炭资源丰富，煤制甲醇产能过剩，甲苯-甲醇烷基化合成PX技术的开发和应用实现了煤化工与石油化工的有机结合，将有效缓解国内甲醇产能过剩的问题。未来PX一体化芳烃联合装置较非一体化装置更有发展空间，且市场占有率将持续上涨。“优胜劣汰、以新致胜”将是未来PX生产工艺的永恒准则。
5、PX下游产业分析
PX最主要的下游产物为PTA，占比高达97%，仅有很小一部分另用于DMT及其他领域，故PTA基本可以作为PX的单一下游产物，PX亦是PTA不可替代的直接原料，两者相互依存。PTA是芳烃-聚酯产业链最重要的链条，PTA和乙二醇生产的PET，75%用于化纤(涤纶)，20%用于瓶级聚酯，5%用于聚酯薄膜。PTA是石化行业的末端产品，是聚酯化纤行业的前端产品。
国内PTA行业上一轮发展高峰出现在2011年，受资金、技术和高利润等多方面因素驱使，大量新增PTA产能相继规划，并于2012年集中投放，PTA供需结构失衡严重，盈利跌入深渊。PTA行业低迷长达5年之久，全行业保持微利甚至负利，促使新增规划项目屡屡推迟，形成了2017—2018年PTA产能低增速现象。2015—2019年国内PTA产能产量对比见图2。
图2 2015—2019年PTA产能和产量对比
近年，随着聚酯行业迅猛发展，国内PTA产业经历了发展-瓶颈-再发展的蜕变，结束了历时十年的产业格局升级改造。2019年川化股份 1.10 Mt/a PTA和新凤鸣2.20 Mt/a PTA项目相继投产，国内PTA产能达到了54.60 Mt/a，产量达到了41.63 Mt/a，生产企业由原来的24家增加至26家。国内PTA主要集中在民营独资及合资企业，其中逸盛、恒力、嘉兴(桐昆)合计产能占比高达43.6%，中国石化及中国石油PTA总量仅占6%左右。
PTA核心竞争力在于设备和工艺，是典型的后发优势行业，越晚投产、规模越大的企业成本越低。过去十年，大容量技术带来规模经济及工艺技术提升，单一装置规模也从最初的0.60 Mt/a提升至2.00 Mt/a。以2019年四季度投产的新凤鸣和恒力四期为例，其单线规模都超过了2.00 Mt/a，分别采用了BP最新技术和英威达P8技术，物耗能耗均有所降低。未来将很难看到1.00 Mt/a以下小产能装置的单一企业。
2020—2024年国内拟扩产PTA项目产能约32.70 Mt(见表3)，产能进一步向恒力、逸盛及关联企业、桐昆等企业集中。
表3 2020—2024年中国PTA扩产计划
未来几年，随着PTA和聚酯产能持续不断扩张，PTA对PX的需求量呈稳步增长态势[8]。纵观整个产业链，行业集中度的收益正逐步向产业链一体化企业倾斜，如荣盛、恒逸、桐昆、恒力、盛虹等企业，无论是PX，PTA，PET哪个领域利润的倾斜及提升，产业链一体化企业均能得到最大收益。
6、结论
中国PX行业呈现出强劲的发展势头。2019年新增产能10.30 Mt/a，增长率高达73.68%，对进口高度依赖的局面得到明显改善。预计至2020年，PX自给率将提高至65%～70%。未来几年，随着国内芳烃联产技术的不断突破、PX项目的政策瓶颈不断消除，民营化纤企业向上游炼化产业进军配套建设的PX项目将引领中国PX的进口替代，形成“原料-成品-下游”一体化的生产链模式，行业集中度的收益正逐步向产业链一体化企业倾斜。预计2023年中国PX将实现自给自足，并出现产能过剩。企业盈利空间将不断被挤压，装置落后、缺乏地域优势的小企业必将逐渐退出历史舞台。同时，因国内外PX企业间的竞争升级而不断优化产业格局，未来开拓海外市场的需求将明显增强。
来源：原文刊于《石油炼制与工程》，转载自石化缘科技咨询，由中国化工信息周刊整理。