自2013年10月天津渤化60万吨/年丙烷脱氢（PHD）装置开车，我国正式迈入了“PDH时代”，也正式打开了丙烯依靠PHD生产方式的大门。自此，我国丙烯产业中，又增加了浓墨重彩的一笔。丙烯生产的多元化让丙烯市场的竞争愈发激烈，PDH产业的快速发展也加速了全球丙烷供给和消费的有效衔接。但是，因为我国对裂解及煤化工投产的限制，轻烃脱氢就成为了我国民营化工资本寻求突破的方向。所以，自2013年之后，我国PDH产业的发展如同“白驹过隙”，在短短数年中，衍生出了众多PDH装置。尽管竞争环境的恶化给PDH带来不少劣势，但是随着PDH工艺的提升和生产成本的下降，未来其在市场中的竞争力仍有望提升。
PDH市场竞争环境愈发恶劣
2020年6月28日，浙江圆金新材料有限公司总投资208亿元的烷烃资源综合利用一体化项目正式签约，落户绍兴经开区。浙江圆金新材料有限公司计划建设两条75万吨/年PDH装置，三条合计产能125万吨/年的聚丙烯装置，一条40万吨/年双氧水装置，一条30万吨/年直接氧化法环氧丙烷装置。
PDH装置是利用丙烷脱氢生产丙烯的生产技术，大多配套下游聚丙烯或环氧丙烷。在绍兴投资的这两套PDH装置，总计丙烯产能为150万吨/年，按照1.18的丙烷和丙烯的产出比计算，在满负荷开工前提下，丙烷的加工量约在177万吨。
据不完全统计，目前我国已经投产的PDH装置总计规模约931万吨/年，按照满负荷开工计算，每年可以加工超过1098万吨的丙烷。未来10年内，我国还有超过3500万吨/年的PDH装置处于在建、拟建及规划阶段。若这些PDH装置全部投产，总产能将超过4400万吨/年。
也就是说，未来10年内，我国新增的PDH装置规模将在目前规模基础上翻4.8倍，即在未来10年内的增速将达19%，如此“井喷”速度将使行业竞争环境愈发恶劣。
另外，PDH装置的技术来源有限，生产工艺差异不大，原料来源固定且单一，所以成本整体差距不大。而主要的竞争焦点在于对消费市场的争夺，在这一点上，头部企业客户稳定，存在一定优势，这也造成了新进入者较高的竞争压力。所以，要想有效规避市场竞争，项目落地前期的市场调查显得尤为重要。在过去几年中，我国民企、国企及合资企业都在加大市场调查力度，积极寻找市场真相，予以做出正确的判断。
我国拟在建PDH装置规模庞大
根据统计，未来10年内，我国的PDH装置规模将超过4400万吨/年，在满负荷开工前提下，预期消耗进口丙烷5200万吨以上。
因PDH要求丙烷的纯度不低于98%，国产丙烷无法满足要求，只能依靠进口来补充，而进口丙烷主要来自于中东及美国地区的气田副产品。图1为2020年我国进口丙烷来源国统计。根据海关数据显示，2020年我国进口丙烷量超过1500万吨，主要来自美国、卡塔尔、阿联酋、科威特、沙特和阿曼等国家，其中来自中东的丙烷占我国丙烷进口总量的60%以上。
所以，中东及美国的丙烷供应能否满足我国PDH工厂的需要，成为行业内关注的主要话题。
统计数据显示，2019年全球丙烷产量约1.6亿吨，其中中东地区产量占比约38%，仅次于美国的39%。中东地区2019年产出了约4600多万吨丙烷，其中约有1/3出口到我国。并且根据中东地区过去几年的丙烷产出速度来看，中东地区2010—2019年丙烷产量以2.5%的速度缓慢增长。
按照这个速度计算，未来10年内，中东地区的丙烷产量预期将超过6000万吨/年。假设我国10年后需要超过5200万吨的丙烷，并且全部依靠中东供应，那么10年后的中东丙烷将有超过87%流向我国。
当然，这种假设是基于极端条件发生。如果我国出现大幅需求增长，必然会驱动中东地区丙烷的产出增长，以及中东以外的丙烷供给增加。但是无论如何，我国PDH的需求增加已成为驱动全球丙烷格局转变的关键因素，虽然供给端理论上能够满足我国庞大的消费增长，但是供需平衡及格局必然发生根本性转变。
得益于产业链的配套关系，我国丙烯并不会过剩
未来10年内，我国PDH装置在满负荷开工前提下，可生产丙烯4400万吨。2019年我国丙烯产量仅3300万吨左右，也就是说，10年后PDH生产的丙烯已经超过了目前丙烯的总供应量。
图2为丙烯来源方式图解。丙烯来源渠道有很多种，炼油厂副产的丙烯原料气，经过气分装置后可以抽提丙烯；丙烷脱氢也可以生产丙烯；此外，石脑油蒸汽裂解和煤制烯烃，都会生产大量的丙烯资源。其中石脑油蒸汽裂解生产的丙烯，是我国丙烯的主要供应来源。
根据不完全统计，2020年我国丙烯来源中，超过50%及以上是通过石脑油蒸汽裂解生产的，另外有超过30%的丙烯是炼厂催化裂化副产的丙烯资源。而PDH仅有5%左右的丙烯供应占比。我国丙烯原料的多元化，也决定了丙烯供应的多元化，从而造成化工产业在不同景气程度前提下，都有可能会带来丙烯的供应增长。从2006—2020年丙烯的供应来看，年均呈现12%左右的速度增长，明显快于同期我国GDP的增长速度。虽然PDH带来的丙烯占比较小，但是由此产生的丙烯格局却在发生质变。
根据对我国丙烯下游主要产品（ PP、丙酮、丙烯酸、环氧丙烷、正丁醇、辛醇等）的调查（表1），从丙烯自产量及拟在建项目的匹配情况来看，未来10年内，我国丙烯下游可能存在过剩的产品有丙酮、环氧丙烷、丙烯酸、无规共聚PP等，而均聚PP、抗冲共聚PP、丙烯腈等产品仍将表现出相对良好的供需状态。
所以，未来我国丙烯供应快速增长，其供应压力必将转移至产业链下游，从而加重下游产品的供应过剩预期。
PDH副产氢气多作为燃料使用，深度利用较少
未来，我国新增PDH装置产能超过3500万吨/年，除主要产品丙烯之外，还有副产氢气资源，这也是化工生产中副产氢气资源最多的装置之一。目前，全球成熟的技术提供方是UOP和鲁姆斯，工艺名称分别为Oleflex和Catofin，全球有多套工业化装置均来自两家企业的技术支持，而这两种不同的生产工艺均有副产氢气的产出。
PDH装置中氢气来自PSA提氢单元，通过变压吸附，回收其中的氢气，尾气则进入装置的燃料气系统。PSA吸附单元成本被列入烯烃生产成本范畴，约在200~300元/吨左右。而实际情况中，PDH企业氢气多为无成本计算模式，即氢气作为副产品存在。
图3为我国PDH工厂副产氢气的应用结构占比。据不完全统计，我国PDH装置每年约副产超过20万吨的氢气。其中，天津渤化石化有限公司、宁波海越新材料有限公司、张家港扬子江石化有限公司、万华化学股份有限公司和东华能源新材料有限公司的PDH装置，是副产氢气资源最多的PDH企业，每家企业每年约副产超过2.8万吨左右的氢气。
由于氢气的储运成本较高，目前PDH工厂副产的氢气基本上是当地消化或本企业消化。其中，大部分氢气均是作为燃料直接烧掉，主要用于工厂的蒸汽热值补充；部分工厂进行了深度利用，如卫星石化及扬子江石化等。另外，少数几个工厂因配套炼油一体化装置，副产的氢气作为炼油及蒸汽裂解所需要的氢资源。
目前很多PDH工厂已经实现了对副产氢气的低附加值应用，但是鉴于氢气的活泼性质，以及企业本身的产业链配套情况，在短期内仍还无法实现氢气的深度综合利用。值得欣慰的是，很多PDH企业表示在考虑氢气的综合利用，有的工厂计划建设加氢站，努力实现氢气的高附加值利用。这也说明，由于PDH工厂新增装置众多，未来必然带来更大的市场竞争压力，而PDH企业的减能增效，也成为了其提升竞争力的重要内容。在我国大力推进氢能源汽车的大趋势下，对氢能需求大幅增长，或将给PDH企业带来更多的发展机会。
未来我国PDH装置的竞争力有望提升
我国丙烯生产工艺呈现多样性，其中有石脑油蒸汽裂解、炼厂催化裂化气分抽提、MTO、CTO、轻烃裂解及PDH等。虽然PDH生产的丙烯占比较小，但是价格优势使其竞争力凸显。
我国PDH产业的兴衰，全部寄托在原料丙烷价格的波动，2006—2019年，我国进口丙烷均价计算的理论PDH生产成本始终处于不同工艺成本区间的中间位置，较MTO成本低，因而无法与石脑油裂解生产的烯烃成本比较。
在过去10年间，我国PDH装置生产的丙烯成本，主要受到进口丙烷价格的影响。而由于不同生产工艺间原料的差异性，也造成了我国丙烯市场的成本竞争，主要围绕原料端成本的竞争展开。由于石脑油裂解生产的产品众多，所以副产物对主要烯烃成本形成成本抵扣，这也是石脑油裂解生产丙烯的成本优势所在。
图４为我国不同路线丙烯理论生产成本比较。由于我国进口丙烷价格在2013—2020年期间呈现逐渐降低的趋势，这也造成我国PDH装置在2013年和2014年整体丙烯生产成本偏高，竞争力整体偏弱。而2015—2020年期间逐步走强，这主要受到我国新增PDH项目对丙烷的消费驱动，这也反映出，目前我国PDH工业的竞争力，主要围绕丙烷价格的波动。图5为我国进口丙烷报关完税人民币均价走势图。
丙烯下游消费市场在选择不同工艺生产的丙烯时，首要需要考虑成本因素。成本最低的丙烯，是市场中丙烯下游的首要选择对象；在最低成本丙烯无法满足下游市场消费的前提下，才会选择第二成本优势丙烯，以此类推。所以，当市场中成本最低丙烯能够满足下游消费需求时，就没有所谓的不同工艺成本竞争对比。
从历史PDH装置的成本比较来看，其始终无法与石脑油裂解生产的丙烯比较，而是频繁与CTO装置生产的丙烯抢夺市场份额。而对于未来PDH产业的成本竞争力比较，要综合原油、丙烷、煤炭、甲醇产品的价格预测逻辑，这主要是基于油价上涨的大趋势下进行预测和评估。
根据预计，至2030年，在油价上涨的大趋势下，PDH装置的成本将呈现上涨的趋势。与不同工艺的成本比较来看，其与华东地区煤炭为原料的CTO丙烯生产方式成本不相上下，而明显低于以甲醇为原料的丙烯生产方式。另外，未来10年内，石脑油裂解工艺生产的丙烯成本依旧处于优势地位。但是，如果将裂解后的副产物也作为成本计算的话，其实际成本与PDH成本不相上下，这主要取决于计算方式的不同。
另外，目前UOP公司开发的最新PDH生产工艺（简称NG PDH），采用流化床PDH生产工艺，目前已经在东华能源茂名PDH装置中采用，也是国内首套采用该工艺的装置。市场传闻该工艺在原料选择性、转化率及加工成本方面，均有一定的改进。所以，随着PDH工艺的提升和生产成本的下降，有望提升PDH装置在未来的市场竞争力。但是，同时仍需密切关注CTO工艺改进带来的煤制丙烯竞争力的提升。