孙丽丽,赵文忠
(中国石化工程建设有限公司,北京 100101)
当两个或更多企业的交易由一个企业来组织时,便出现了一体化,企业一体化的过程就是交易活动内部化的过程。石化行业最为常见的一种一体化经济便是炼油化工一体化(简称炼化一体化),这是炼油和石脑油裂解油品和生产化学品相结合的一体化生产模式,也可看作是聚集经济的高级形式。
炼油厂的规模经济通常有工程规模经济、聚集经济、范围经济和一体化经济4种形态,4种规模经济形态各有其独特的特征,同时也存在交叉和融合的情况。工程规模经济是其他经济形态的基础,一体化经济是规模经济的最高形式,而聚集经济和范围经济在一定条件下,也可转化为一体化经济。
当前我国石化行业产值约占国民经济的20%,而炼化企业中炼化一体化企业的数量占比还不足20%,未来发展空间巨大。炼化一体化由于拥有众多的优势,是行业发展的趋势,也是国家政策鼓励的方向。
目前,业界对炼化一体化的经济性普遍存在认识不一致、理解不到位的情况,明晰炼化一体化项目(企业)的技术经济特征,有助于我们加深了解,提高认识,以便在实际工作中有的放矢、精准施策。
炼油厂与化工厂的聚集经济是常见的一种现象,通常炼油厂与化工厂的聚集能够获得诸多好处。
1)原料互供的好处
如将从炼油厂蒸馏装置得到的石脑油和加氢裂化尾油送至乙烯装置,可省去采购和运输;裂解汽油送至炼油厂作为燃料调和组分,不需外销和运输。此外,也免除了中介商交易的费用或通常需要负担的第三方费用。
原料就近供应使得下游石化的原料供应安全可靠。炼油厂可向化工厂提供在炼油厂用途一般而在化工厂有价值的原料,如将石脑油、加氢裂化尾油、C2、C3、C4烃类等作为乙烯的原料。而从乙烯装置出来的副产品,如裂解汽油、芳烃、氢气等又可送回炼油厂精制。从而避免了裂解副产品无效地循环裂解,也减少了炼油厂对产氢设施的投资。
2)加工处理副产品的灵活性
在单独的蒸汽裂解装置中,C4馏分、裂解汽油、裂解燃料油等副产品均不易处理。相反,如果把这些产品调入邻近的炼油厂,其结果大幅提升了副产品的价值(与单独的蒸汽裂解装置相比),同时又降低了蒸汽裂解装置的乙烯生产成本。如果将轻减压蜡油(尽管其乙烯收率较低)这样的重原料用于蒸汽裂解装置,也可能比石脑油物料具有更高的原料价值。
3)公用工程和服务共享的好处
如果炼油厂和化工厂各自生产其需要的蒸汽和电力,将带来更高的投资和生产成本。建设炼油厂与化工厂共享的公用工程岛则可以较好地解决这一问题。如,利用炼油厂生产的高硫劣质沥青及外购煤为原料,建设汽电联产—制氢装置,集中为炼油厂和化工厂提供氢气、蒸汽、电、氮气、氧气、压缩空气等,可以提高公用工程利用效率,降低公用工程消耗单价。而利用劣质原料生产炼油所需的氢气,也可节省大量通常作为制氢原料的石脑油,消除劣质原料可能带来的污染。
4)减少厂内和厂外配套设施的投资
炼油厂与化工厂的生产协同可减少炼油与化工之间的中间产品储罐,以及石脑油、乙烯和丙烯的储运设施等厂外设施;通过将催化轻烃与蒸汽裂解轻烃合并,可减少厂内的轻烃设施;而厂外的铁路、公路、码头和通讯等基础设施都可以共享。最终结果是设施更少,用地减少,投资更省和生产成本更低。
如果进一步设立一体化中央控制室,实现对炼油、化工、储运和公用工程的集中控制、集中管理(这时已转变为炼化一体化经济),则可进一步减少生产定员、降低一次性投资及日常管理费用。
一般来讲,在一体化基础上建设炼油化工项目,较之建设一个单独的炼油厂和一个单独的化工厂,生产相同产品品种的加工方案可节省大量一次性投资,大幅降低成本,获得更高毛利。具体表现在:①整合炼油化工的中间物料,集约建设较大规模的二三次加工装置,可节省装置投资;②统筹考虑并共享规模化的公用工程、管理设施和厂外工程设施,可减少厂内和厂外配套设施投资;③集约化布置,可节省土地费用、管线和土建投资;④炼油化工互供物料内部化,可节省原料产品储存设施投资和流动资金等。经测算,按炼化一体化的建设模式,通常比单独建设炼油、化工项目可节省工程投资10%左右。
除上述一次性投资的节省所带来的固定成本降低之外,还包括:①炼油化工互供物料内部化,可节省原料进厂运费。由于原料的灵活性和供应的可靠性而提高乙烯、芳烃装置的效益;②化工产品最大的可变成本是原料成本,通过炼油、化工一体化的流程安排,优化每个工艺过程的原料,可最大程度地降低化工原料的成本;③集约化管理可带来定员的减少和费用的降低。从一体化的角度,统筹考虑全厂油品储运、公用工程及其他辅助系统工程的设置,统一管理,从而降低运维成本;④避免中间物料定价的不确定性和高昂的谈判成本,降低风险和费用;⑤对炼油厂和化工厂的税收发挥优化整合作用。由于中间物料价格的波动,以及油品和化工产品价格波动周期不一致,炼油和化工各自的效益水平变动很大,有时炼油亏损而化工盈利,有时化工亏损而炼油盈利,使得盈利方的所得税负担很重,而一体化情况下正负相抵后的所得税税负则相对平稳。
一体化经济也可分为横向一体化和纵向一体化,炼油企业多条线并存的情况属于横向一体化,而炼油厂与化工厂的纵向一体化最为常见,由于通常具有互供物料(节省运费及储存)、流程得以优化、共享规模化的基础设施、减少占地、减少定员、运行效率高等优点,从本质上提高原料的综合利用水平,集中体现了集约化、大规模、短流程、低风险的结构组合优势。紧密结合的一体化项目与分别单独建设的炼油厂和化工厂相比,整体内部收益率可提高1个百分点以上。
低碳烯烃的大规模生产方式除炼化一体化项目(原油制烯烃)外,主要有煤制烯烃、乙烷裂解制烯烃、原油裂解制烯烃等。
原油制烯烃项目与煤制烯烃项目都是全过程制烯烃项目,是最为典型的烯烃生产项目,石脑油制烯烃、轻烃制烯烃可以归结为原油制烯烃项目的组成部分,而乙烷裂解制烯烃项目比较特殊,虽然不是原油制烯烃项目的组成部分,但究其特点而言,与轻烃制烯烃项目较为相似。原油裂解制烯烃则是近年来备受关注的方式。
原油制烯烃项目与煤制烯烃项目生产布局的考量不同。从生产布局来看,煤制烯烃项目通常布点在原料产地附近,以获取尽可能低的煤炭价格,但产品距目标市场较远,产品运费偏高;原油制烯烃项目通常靠近市场布点,以就近供应市场,产品运费较低。
原油制烯烃项目与煤制烯烃项目的盈利模式明显不同。煤制烯烃项目单位聚烯烃的投资较高,固定成本较高(占比约50%),但原料与产品间的毛利也较高;而原油制烯烃项目则相反,其单位聚烯烃的投资较低,固定成本较低(占比约10%),但原料与产品间的毛利也较低。前者的规模相对较小,产品线较为单一,盈利点在于单位产品具有较高的毛利空间;而后者的单位产品毛利空间较小,其盈利点主要在于经济规模、炼油与化工的协同以及联产化工产品的深加工增值等方面。
测算表明,在布伦特原油位于80美元/桶以下的价格区间时,原油制烯烃项目财务效益优于煤制烯烃项目,但煤制烯烃项目的效益随原油价格上涨而提高的趋势十分明显:在40美元/桶时,煤制烯烃项目效益明显低于原油制烯烃项目;60美元/桶时,两者差距明显缩小;超过80美元/桶时,两者效益趋于接近。
以60美元/桶价格为例,按成本分摊法以不含税价格计算(下同)聚烯烃产品的单位完全成本,原油制烯烃项目接近6 000元/吨,煤制烯烃项目约为5 000元/吨,煤制烯烃项目具有一定的成本优势。
敏感性分析测算项目效益对原料、产品价格单独变化的敏感度系数,原油制烯烃项目分别为–3.26、6.10,煤制烯烃项目分别为–0.62、2.50。说明就项目对原料、产品价格单独变化的抗风险能力来看,煤制烯烃项目要好于原油制烯烃项目,这也是煤制烯烃项目较高的单位毛利水平在抗风险能力上的体现。
以上为不考虑碳税的情况,如果考虑碳税,其对煤制烯烃的影响程度将大大高于原油制烯烃。从全过程角度看,煤制烯烃路线总体能耗水平远高于原油制烯烃,其总体污染物排放强度也更大。
乙烷裂解制烯烃与轻烃裂解制烯烃项目较为相似,在不考虑关税的情况下,乙烷制烯烃项目的所得税后内部收益率在各价格下均高于行业基准收益率10%(相应税前为12%),并随着油价的提高,乙烷制烯烃项目的效益也水涨船高。
以60美元/桶价格为例,按成本分摊法以不含税价格计算,乙烷裂解制烯烃项目聚烯烃产品的单位完全成本约5 000元/吨,具有成本优势。
敏感性分析测算项目效益对原料、产品价格单独变化的敏感度系数,乙烷制烯烃项目分别为–1.5、2.98。说明就项目对原料、产品价格单独变化的抗风险能力来看,乙烷裂解制烯烃项目要好于原油制烯烃,这也是乙烷制烯烃项目较高的单位毛利水平在抗风险能力上的体现。
以上为不考虑高关税的情况,若对进口乙烷原料征收25%的关税,则乙烷制烯烃项目的完全成本将增加约11%,其所得税后内部收益率也会下降6~7个百分点。与原油制烯烃项目相比,乙烷制烯烃项目联产品偏少,而乙烷原料的可得性与价格是最大的不确定因素。
对典型原油裂解制烯烃项目方案的测算表明,基于超轻原油的效益要好于轻质原油,超轻原油更适合原油裂解制烯烃。这是由于前者乙烯收率高,原油需要量相对较少,原料成本较低;与原油制烯烃项目相比,仅在原油价格处在超低水平或烯烃等化工产品价格处于高位时,原油裂解制烯烃项目的效益相对较好,其他情况下效益相对较差。这是由于原油裂解副产未裂解重油等中间物料附加值较低,而单独再加工的成本较高所致。
以60美元/桶价格为例,按成本分摊法以不含税价格计算聚烯烃产品的单位完全成本,原油裂解制烯烃项目约6 000元/吨,略高于原油制烯烃项目。
敏感性分析测算项目效益对原料、产品价格单独变化的敏感度系数,原油裂解制烯烃项目分别为–7.64、9.94。说明就项目对原料、产品价格单独变化的抗风险能力来看,原油裂解制烯烃项目不如原油制烯烃项目。
对原油裂解制烯烃而言,副产的大量中间物料如何有效加工是一个困扰其效益提升的大问题,而超轻质原油的可得性与价格是项目成败的关键。
如果将原油裂解与既有炼油厂或一体化企业组合起来,将原油裂解副产的大量中间物料交由老厂加工,既可发挥原油裂解投资低、烯烃产品收率高的优势,又可依托老厂规模化加工中间物料,从而实现优势互补、相得益彰。测算表明,在低油价下原油裂解制烯烃与炼油/一体化企业的组合方案具有比较优势,而在高油价下,原油制烯烃(传统炼化一体化)则更具优势。
炼化一体化经济的形成方式主要有新建、改扩建和并购3种形式。
当前我国政府要求新建炼油项目要按照炼化一体化配置建设,并要求严格控制新增炼油能力、推进落后和低效炼油产能退出,鼓励企业大力发展化工新材料、专用化学品。“十三五”期间制定了《石化产业规划布局方案》,重点建设七大石化产业基地,推进炼油厂和化工的一体化、乙烷和芳烃项目,提升高附加值化学品新材料的供应,以及推动石化产业绿色和高效发展。
当前我国已形成了环渤海地区、珠三角地区、浙江沿海地区、福建古雷地区、广东湛茂地区等几大石油炼化基地。其共有的特点包括布点靠近消费市场、拥有大型码头设施、公用工程园区化、众多炼化企业或关联企业集聚,形成了更大规模的聚集经济和范围经济,也为循环经济的开展打下了基础。
既有企业的炼化一体化改扩建通常有多种形式。单独炼油厂往往是延长产业链和扩大加工规模;单独乙烯厂是增配炼油能力和扩大规模;既有炼化一体化往往是增加新的生产加工系列和扩能改造。通过这些途径都可以形成更大规模的一体化经济,而这些也都可以看作是特殊的范围经济和聚集经济。改扩建情况下,通过与老厂协同,通常可以增量调动存量,获得较好效益。炼化一体化项目的新增投资可以进一步节省,投资节省的程度与既有企业厂内沉没费用(包括生产装置、公用工程和配套系统等的裕量)和厂外社会依托条件等呈正相关关系。
炼油企业改扩建成为炼化一体化企业,主要是炼油向化工的转型。扩大企业加工规模,延长企业产业链,提高产品附加值,同时也由于炼油与化工并举,从而极大地避免了炼油与化工产品价格周期性波动的风险。未来炼厂将向抢占低硫船燃市场、多产化工原料方向发展,但希望通过单纯转型重走简单扩大再生产道路不可持续,必须走符合自身特点的转型发展道路。燃料型炼厂根据其市场定位、原油结构和现有工艺流程,向主要产品是化工原料及化工产品的化工型炼厂转型,成为炼化一体化的“油头”部分是未来重要的发展方向。
化工企业通过增配“油头”成为炼化一体化企业,可以向前延伸产业链,保证稳定和经济的原料供应,实现炼油与化工的协同,规避炼化产品价格波动风险和税务风险。
企业并购是快速形成一体化经济的一种方式,相邻(近)而非一体化的炼油与化工企业,通过并购重组可以获得协同效应,实现一加一大于二的效果。
对于炼油厂与化工厂而言,如果建设地点相邻(相近),并具有一定的工厂规模,物料往来较多,则大有实现一体化的必要。两个或多个企业可以通过并购/相互持股,实现紧密的联合(一体化),以充分发挥炼油与化工的协同与互补效应。
从类型来看,炼油厂与基础原料化工厂间由于物料关联多、规模匹配好,应实现一体化;而炼油厂与精细化工厂间由于物料关联少、规模差异大、产品线过长等原因,往往不必实现一体化。
出于项目竞争力分析的要求,有时需对一体化项目的炼油和化工部分分别测算效益,即将一体化项目的整体效益拆分为炼油部分和化工部分。
炼化一体化项目效益拆分时,炼油与化工装置及其直接配套的投资、各自物料和消耗指标都易识别,难点在于炼油化工共享的公用工程、系统工程和厂外工程等投资如何分摊。通常有两种办法:其一是对于共享的公用工程、系统工程和厂外工程等投资,均按炼油化工主装置的投资占比进行分摊;其二是对于共享的系统工程、厂外工程投资,按炼油化工主装置的投资占比进行分摊,而对公用工程投资则按炼油、化工部分各自的消耗量进行分摊。第一种办法对于各项公用工程的原料及产品的分摊比例是一致的,但由于炼油、化工对于各项公用工程的消耗量不同,需要做进一步处理,即对于炼油、化工分摊的公用工程产品量与其需要量的差异进行处理,多出部分需要向对方售出,缺口部分需要从对方购入。而第二种办法由于炼油化工各自对各项公用工程按其需求量分摊,从而避免了上述后续的处理,更加简便合理。
新建一体化项目拆分后的效益,化工通常要好于炼油,以近几年均价进行测算,化工部分的项目投资内部收益率要比炼油部分高出2个百分点以上。这是由于近年来化工产品处于景气周期的波峰期,毛利较高,低油价也使化工部分的整体利润率较高,而一体化下化工部分裂解原料存货及运费的节省,使得其效益进一步向好;炼油部分由于多出乙烯料、少产油品(这也是市场的客观需要),附加值偏低,效益上不如化工。
当前业界有种认识,认为通常所说的炼化一体化效益好,是指炼化一体化项目投资内部收益率均要高于独立情况下的炼油与化工,这样的认识无疑是错误的。所谓炼化一体化效益好,是指炼化一体化项目通过做大整体“蛋糕”,其效益水平要好于相邻而非一体化的炼油和化工的整体效益,至于一体化项目内部收益率是否均高出炼油和化工分别的情况则不确定,需要具体问题具体分析。
综合而言,从一体化项目整体效益的角度看,虽然化工部分起到了“进球”的作用,但炼油部分的“助攻”是前提和基础,两者相辅相成,造就了一体化经济。
提高炼化一体化项目(企业)的经济效益,应从项目前期规划、工程设计、工程建设、生产运营等方面入手,全过程优化提升。
新建炼化一体化项目合理的厂址选择将给企业生产经营带来极大便利和经济上的好处,如靠近市场而缩短销售半径、临近大型码头而方便运输、依托园区(基地)/社会的公用工程与后勤保障而节省投资等,同时通过与园区(基地)的下游关联产业的衔接,可以充分发挥一体化企业的带动作用与乘数效应,促进地方产业与经济的发展。
我国政府在产业布局规划中也要求新建炼化项目必须建在产业基地内。“十三五”期间在全国范围内新规划了大连长兴岛、上海漕泾、广东惠州、福建古雷、河北曹妃甸、江苏连云港、浙江宁波七大石化产业基地,原则上不再新增布点。
经过多年的努力,我国石化产业炼化一体化发展取得了一定成效。国家产业政策明确提出的基地化、大型化、一体化、园区化发展要求,推动了我国炼化一体化发展进程。
炼化一体化项目要以工程规模经济为前提(建议单系列炼油能力沿海地区不小于1 500万吨/年,内陆及沿江地区不小于800万吨/年),适度发展范围经济和聚集经济(包括同类聚集和非同类聚集),争取实现循环经济。
一体化经济应选择高技术含量、高附加值产品的项目,发展炼油、乙烯、芳烃及下游石化产业链,有条件的情况下,还应实现传统石油化工与天然气化工、煤化工、原油直接裂解等业态的有机结合。这种包括炼油、乙烯、芳烃、动力、高端产品以及各种非传统新业态的深度复合型炼化一体化模式,与简单扩大炼油与乙烯生产能力相比,能获得更好的协同效应,进一步提高效率,降低成本,对获得良好的项目投资回报和促进地方经济发展都是大有裨益的。
一体化企业应结合企业所处的周边环境、依托条件等外部因素,尽可能实现优化互补和价值提升。如果是处于化工园区/石化基地,一体化企业与园区/基地内的其他石化/化工企业形成了同类聚集经济,可与其进行物料优化串换,形成差异化的较大规模经济,从而实现共赢;如果是处于工业园区,一体化企业与园区内的其他企业形成了非同类聚集经济,可与钢厂、电厂等企业互供物料及能量,以实现绿色低碳和循环经济。
炼化一体化项目的工程设计,应优先考虑炼油设计与化工设计的一体化协同设计,以实现更高程度、更高质量的一体化效能。在设计过程中,注重以分子炼油的理念优化工厂设计,把好基因源头关;秉持高附加值、低成本、合理投资的理念比选优化全厂加工流程;在产品安排上坚持“控油增化”,化工产品兼顾大宗基础化工产品和高端产品,实现产品差异化发展;采用紧凑的工厂布置,优化公用工程和系统工程配置等。
优化工厂设计,应做好一体化项目轻烃资源的综合利用。炼化一体化企业对轻烃的加工利用,通常具有投资小(共享企业公用工程和系统工程)、成本低(廉价原料来源、共享生产管理)、效益好(原料产品增值空间大)的特点。一体化企业中的炼油部分除采用回收利用轻烃的各工艺技术外,还可与化工部分的轻烃资源进行物料串换优化,尽可能提升产品附加值。
优化工厂设计,应尽可能引入煤的因素,提升一体化项目附加值。一体化项目加工流程通常尽可能考虑“吃光榨尽”,而项目制氢原料和燃料动力的不足,可以更多地依靠外购解决。相对而言,外购煤作为一体化项目大规模制氢的原料和燃料来源是最为经济的。
优化工厂设计,应加强一体化项目工艺专利技术的经济比选,算好了干。专利技术比选关乎企业未来的发展,承担着为企业规划蓝图找出最佳实现途径的重任。技术是手段,经济是目的,一体化项目工艺专利技术的综合比选,应以技术标为先导,以经济标为主导,并结合技术的先进性、适用性、可靠性,以及与全厂流程的契合性等因素,综合选定中标方案。
优化工厂设计,应注重数字化、智能化建设与企业运行和维护相结合。通过集成化设计、数字化交付及数字化工厂建设,使一体化企业成为能互动、易预测、可优化的智能工厂,大幅提升其安全环保水平、管理效率、经济效益和竞争能力,为企业优化管理和价值提升增添强劲助力。
对一体化项目投资的控制应该辩证地来看,要做好度的把握,维护投资额度的合理性。通常可以通过限额设计、优化设计、招投标以及严格的质量和进度控制等措施,将投资控制在合理水平。
过度压低投资的危害也是显而易见的,极有可能会延缓工程进度,影响工程质量,带来各种风险和隐患,反而增大实际总投资,造成延期投产可观的效益损失,从项目全寿命周期的角度看是得不偿失的。
在一体化项目的工程建设中,应区分情况,分清主次,抓住主要矛盾和矛盾的主要方面,以设定合理可行的投资额度来为项目顺利建成投产保驾护航。
错峰建设一体化项目,可有效缩短工期,避免投资偏高,并顺应产品景气周期变化对一体化项目效益的影响。如在2015–2016年低谷期开工建设,与在2017–2019年高峰期建设相比,其投资水平要低12%~28%。错峰建设一体化项目不仅可以获得在炼化产品景气周期的低谷期建设而节省投资和缩短工期的好处,还有可能获得在炼化产品景气周期的高峰期投产从而享受高毛利的好处。
在一体化企业的生产经营中,坚持集约化管理与精益化管理,确保“安稳长满优”生产;密切关注原料产品的市场供需与价格变化,适时动态优化生产流程,从一体化的角度实现加工增值的最大化。
炼化一体化经济由于兼具聚集经济和范围经济的特征,表现为规模经济的最高形式,先天拥有各种内在优势,通过优化资源配置,可带来投资和成本的节省以及产品附加值的提升,具有良好的经济效益和抗风险能力。
作为低碳烯烃大规模生产的主要方式,炼化一体化项目(原油制烯烃)在有条件的情况下,也可考虑与其他低碳烯烃生产方式进行组合与协同,以达到优势互补、相得益彰的效果。
炼化一体化经济的形成有多种方式,在新形势下,其承载的功能有了很大拓展,呈现出新的模式和发展动向。在基地化、园区化的基础上,尽可能实现转型发展、绿色发展、智能制造是未来发展方向。应密切关注炼化技术发展,基于先进技术集成创新,与新技术、新业态有机嫁接,实现产品结构的深度调整;坚持深度炼化一体化发展,最大程度实现原料、产品、能源等的互供互用,上下游协同发展,“减油增化”“吃干榨净”,逐步增大化工部分的比重,多产高附加值化工材料,增强企业整体竞争力。
进一步提高炼化一体化项目(企业)的经济效益,要从优化生产布局和发挥好规模经济作用入手,向深度一体化发展,做好区域优化;实现炼油与化工的一体化协同设计,深度优化工厂设计;合理控制投资,错峰建设项目;强化企业日常生产管理,向精益化管理要效益。
一体化项目的发展也离不开绿色低碳。绿水青山就是金山银山,这个道理对炼化企业也是一样的。炼化一体化企业坚持绿色低碳发展,一方面可为我国碳达峰碳中和作出应有的贡献,另一方面也可行稳致远,从长期看必将取得更好的综合经济效益。