PP的上游:丙烯、石腦油與原油

要從各種原油期貨價格推算聚合物價格,首先必須瞭解石化產業的供應鏈。此處可參照http://www.petrochemistry.eu/所提供的流程圖。最原始的石化原料,包括煤炭、石油、天然氣。一般的油田產出水、天然氣與石油;也有特殊的油田如頁岩油、油砂。不管是煤炭、天然氣與石油,都依照組分分為許多等級,對應不同的期貨交易價格。

原油與油價

最主要製作石化產品的原料仍是石油,或稱為原油(Crude Oil)。原油依照黏度分為輕質油、中質油與重質油,可預測出產的碳鏈長短含量比例,以利煉油廠分餾選用方便。期貨市場常使用的價格是輕質原油的報價,其主要生產石腦油與汽油的比例較高。汽油占了石化燃料去向的五成,而大部分的聚合物單體都是使用蒸氣裂解(Steam Cracking,又稱輕油裂解)石腦油的方式生產,因此輕質原油的價格是最為市場所看重,對於塑膠業除影響原料價格外,也可預測需求景氣變化。

三大期貨油價如下:

  • 布蘭特原油價格(Brent Crude):北海原油在倫敦交易所的價格,反映歐洲與非洲、中東的供需影響。
  • 西德州輕原油價格(WTI):墨西哥灣與加拿大出產的原油,在西德州公司的報價。由於西德州輕甜原油,黏度低、含硫量少,適合提煉,價格通常較高。反映北美市場的供需影響。
  • 杜拜原油價格(Dubai Crude):杜拜與阿曼兩國原油價格均價。較多反映亞洲的供需。
  • 紐約期交所價格(Nymex):紐約交易所的價格,也是反映北美供需。

分餾與石腦油

原油經過分餾,分為許多不同油品:

  • 石油氣 (Petroleum gas) – 可用於加熱,烹調,製作塑膠。氣體。可在在壓力下液化成LPG (液化石油氣)。低碳數烷類 (碳數1~4)。沸點範圍低於104°F/40°C。

  • 石腦油 (Naphtha)或 輕油 (Ligroin) – 是中間產物,也可進一步製成汽油。以下皆為液體。含5~9個碳原子烷類。沸點範圍:104~212°F/60~100°C。

  • 汽油 (Gasoline) - 車用燃料。烷類與環烷類 (5~12個碳原子) 混合而成。沸點範圍:104~401°F/40~205°C。

  • 煤油 (Kerosene) – 用於噴射機和牽引機引擎。烷類(碳數10~18)與芳香烴(aromatic hydrocarbon)混合而成。沸點範圍:350~617°F/175~325°C。

  • 氣油 (Gas oil)與 柴油 (Diesel) - 用於柴油燃料與熱燃油。碳數12以上的烷類。沸點範圍:482~662°F/250~350°C。

  • 潤滑油 (Lubricating oil) - 用於機油,油脂及其他潤滑劑。長鏈 (20~50個碳原子) 烷類,環烷類與芳香烴。沸點範圍:572~700°F/300~370°C。

  • 重油(Heavy gas)或燃料油(Fuel oil) - 用於工業燃料。長鏈 (20~50個碳原子) 烷類,環烷類與芳香烴。沸點範圍:700~1112°F/370~600°C。

  • 殘留物 (Residuals) – 包括焦炭(coke),瀝青(asphalt),焦油(tar),蠟(waxes)。固體。碳數在70以上的多環化合物。沸點範圍:大於1112°F/600°C。

大部分的乙烯與丙烯生產方式仍然是用石腦油(Naptha)為原料,因此石腦油的報價也是應注意的指標。如前所述,煉油廠的主要獲利來源仍然是汽油與柴油,而其他油則是副產品的地位。當汽油與柴油市場不如預期時,煉油廠會傾向降低產量,或是維持產量而要求其他產物提升價格以抵銷費用,這會使得石腦油與重油的供給受到影響。

丙烯

PP的直接原料是丙烯。最常用來生產丙烯的方法是蒸氣裂解,又稱輕油裂解,這種方法會同時生產出乙烯與丙烯,以乙烯為主產品。這種狀況對於乙烯銷售產生了問題:輕油裂解廠主要是根據乙烯的銷售情況去做產能調整,無法對於丙烯的需求做調整;並且蒸氣裂解上以生產乙烯為主的生產線,隨技術進步,其丙烯副產品產出量下降,也會連帶影響到丙烯供給下降價格上漲。不過隨著丙烯生產的方式較為多樣化,問題日漸緩解,羅列如下。

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1. 蒸汽裂解 (Steam Cracking)

又稱輕油裂解。由石腦油為原料裂解,每生產一噸低碳烯烴(light olefin)其中會大約包含0.67噸乙烯和0.33噸的丙烯。同時,還有約0.7噸的C4+副產品。此種產出比例與需求較為配合,經濟效益較佳,因而輕油裂解是為主流。蒸汽裂解主要生產乙烯,但也是丙烯的最大生產來源。 台灣中油和台塑石化都以蒸氣裂解石腦油。

2. 液態催化裂解 (FCC)

又稱重油裂解。由重柴油為原料裂解,傳統FCC技術每生產一噸低碳烯烴同時就產生多達18噸的C4+產品,和極少量的乙烯。在同樣的情況下,也僅能生產少量的丙烯。新型的技術,例如石化液態催化裂解(PetroFCC)技術,改以沸石為催化劑載體,降低裂解溫度到600度上下,每噸低碳烯烴只產生2.4噸的C4+產品。再加上後面的烯烴裂解(Olefin cracking)去降低產出的烯烴長度,可將生產每噸低碳烯烴產生的C4+產品降低到約1.3噸,亦即乙丙烯比例提高到3分之1。此法生產出的低碳烯烴以丙烯為主。

3. 丙烷脫氫 (PDH)

丙烷脫氫(Propane Dehydrogenation, PDH)工廠大多設在丙烯加工業者附近而非丙烷產地。PDH方法,只使用丙烷,產出丙烯。
主產品即為丙烯,跟上述技術丙烯皆為副產品不同,價格不被乙烯或C4產品需求影響。
而主原料是丙烷,丙烷的來源是天然氣與石油氣,因此此途徑生產可擺脫對於石腦油乃至於原油價格的依賴。因此,PDH工廠允許丙烯加工業者能建立起各自的原料成本結構,不受乙烯加工或石腦油供給的影響,從提供替代、容易掌握。

4. 甲醇製烯烴 (MTO)

或可使用甲醇製造烯烴(Methanol to Olefin, MTO),主要產出乙烯與丙烯。原料的甲醇來源則是天然氣或煤炭。此技術的特色是其完全與原油價格無關,因此當石腦油或原油價格高漲、天然氣與煤炭相對低廉,而乙烯、丙烯的需求旺盛時,此法就有優勢。
中國的煤化工,即是增加此法的供給量。

5. 烯烴轉化(Olefin cracking)

烯烴轉化是透過打斷二烯類的雙鍵製備低碳烯烴。原料大多使用丁二烯,經過烯烴裂解,每噸低碳烯烴比例約為0.2噸乙烯和0.8噸丙烯。通常搭配蒸汽裂解廠與液態催化裂解廠一同使用,蒸汽裂解廠透過此法除了可生產乙烯和丙烯外,還可產出C4+的產品;液態催化裂解廠,C4+產量的比例將會減少,而由低碳烯烴所產生的乙烯和丙烯的比例則會增加。此技術可以增加裂解廠產品的多樣性。

由上述可知,影響PP原料成本的價格是由近到遠為各地丙烯價格、石腦油價格,之後才是一般輕原油價格。也要輔佐參考乙烯價格、C4+價格、天然氣與煤炭與輕原油的相對價格。