美国页岩气和页岩油对于炼油行业的影响-hydrocarbonchina

美国页岩气和页岩油对于炼油行业的影响

鲁凤兰译

(中国石化荆门分公司信息管理中心)

1 介绍

近年来，美国能源行业的页岩气生产产量显著增加。天然气供应迅速增加从根本上改变了天然气供需状况，因而近期不再需要进口天然气液（LNG），而且提升了美国出口天然气的长期前景。由于页岩革命，大量而廉价的天然气以及天然气液（NGLs）也导致了以此为原料的美国化工和石化行业的复苏。

尽管页岩行业受到越来越多的关注，目前有关其对美国炼油行业影响的公开可用信息或分析数据却非常匮乏。然而，炼油行业在某种程度上已经体验了页岩气迅速发展造成的冲击。例如，从页岩气中回收的低成本乙烷正迅速取代炼油厂石脑油作为乙烯生产的原料。由于生产商逐渐瞄准了富含液体的页岩开采，对炼油行业的冲击预计会增加。此外，当廉价页岩气开始供大于求时，企业股东已开始在以天然气为运输燃料的基础设施上进行长期投资，天然气可与现有的石油炼制燃料形成竞争。在本文中，我们对页岩气对于炼油行业的影响进行了评述，并探讨应对策略，以便炼油行业对市场变化做出积极回应。

2 背景

自2005年以来，页岩气工业急剧增长，从一个微不足道的天然气供应源成为一个主要贡献者，占2011年美国天然气产量的1/4。最近天然气价格下跌已驱使页岩生产商将开采重点从干气转移到湿气和致密油的生产，这两种产品的盈利性更高。这种变化的原因是天然气价格疲软，油气比价格进一步攀升（见图1）。图1也描述了未来几十年油气价格比进一步上升的预期情况。图2是美国页岩油开采活动地图，突出显示了美国当前热门的页岩油开采区域，主要为Bakken，Eagle Ford，Marcellus，Niobrara和Utica。

图1:历史和预期油气价格比,表明与过去十年相比,今后油气价格向增大的方向发展

图2: 美国页岩开采活动图,突出显示当前主要的页岩油开采区域

在美国北达科他州的Bakken页岩，致密油的可开采量估计为35亿桶，预计到2015年开采量将从目前的50万桶/天（BPD）提高到100万桶/天（BPD）。Eagle Ford

页岩油储量基本相当（30亿桶），预计到2015年开采量将从目前的15万桶/天（BPD）增长到40万-50万桶/天（BPD）。新兴的致密油开采地包括科罗拉多州的Niobrara页岩，俄亥俄州的Utica页岩，南加利福尼亚州的Monterey-Santos页岩，后者因其150亿桶的巨大可采储量而闻名。

除页岩油外，页岩开采还包括大量的NGLs。Eagle Ford的NGLs产量目前大约为10万桶/天（BPD，可望在2015年增加到25万桶/天（BPD）。美国东北部的Marcellus页岩拥有34亿桶的NGLs可采储量，其目前和计划开采量可与Eagle Ford 页岩油大体相当。Barnett页岩较少，并且对页岩油的贡献在减小；而Unica是一个新兴开采地，其潜力目前尚未确定。

综上所述，到2016年页岩油产量预计增长到200万桶/天（BPD），对国内石油产量复苏影响显著，导致美国未来几十年内石油进口量减少。图3描绘了这种市场变化。

图3：近期和未来预期美国石油进口减少量，部分原因为美国页岩开采增加的石油产量

近年来，美国炼油行业经历了大起大落。在2004年-2007年之间，炼油产品需求旺盛，造就了炼油行业利润高，也就是人们熟知的炼油行业“黄金时代”。在此期间，经过扩能，炼油能力显著增加。近年来美国炼油行业另一个重要的趋势是柴油产量稳定增长，这种增长是以汽油产量为代价的；而且炼油产品，如柴油，最近还有汽油的外贸出口也在不断增加。后面这种趋势证明了国内炼油产品市场疲软，但也预示着发展中国家产品需求正在增加，这对过剩的美国炼油产量

来说也一种有希望的出口。

在这样的背景下，国内原油供应增长的趋势既是及时的，又是幸运的，因为这样既提高了美国炼油业在国际舞台上的竞争力，又降低了美国对于进口原油的依赖程度。

3. 对炼油行业的近期影响

正在兴起的美国页岩气和页岩油已经影响到了炼油行业。图4为主要影响因素的高层次视图。从这一角度对现代美国炼油行业的发展进行简要回顾是非常有帮助的。在本行业的早些时候（大约是1900年），炼油厂主要是由原油蒸馏装置组成，该装置从轻质油品中获取汽油和煤油等。由于汽车行业的发展和两次世界大战，汽油需求不断增加，在1920-1940年间引入了热裂化和催化裂化工艺，将瓦斯油裂化成汽油。

裂化装置来的副产气体满足了炼油厂的燃料需求。不久以后引进了催化重整工艺，从低辛烷值原料生产高辛烷值汽油。重整的一个重要优势是副产氢气，而氢气可有效地处理原料或炼制产品中的杂质。几十年来，催化重整装置一直是炼油厂所需氢气的主要来源。在20世纪90年代，美国环保总署推出了《空气清洁法案》，大幅度地提高了汽油的脱硫需求，而且引进了蒸汽-甲烷重整装置上马的风潮，以满足氢气需求的阶段性变化。在20世纪90年代和21世纪，由于重质原油稳定增长，促使炼油厂配置重油改质加工设施（如延迟焦化，加氢裂化等）。这意味着炼油厂公用工程巨大的需求，例如燃料、氢气、蒸汽和电力，目前大部分由界外输入。

图4 页岩行业的繁荣对于炼油行业主要近期影响的高层视图

美国页岩业繁荣的一个重要结果就是可长期利用廉价的天然气，无论是外购或在炼油厂内生产，都会显著降低炼油厂公用工程的消耗，而且还可以改善环境印迹。对炼油厂来说，重新考虑燃料的使用并寻找机会将燃料替换为天然气是很明智的，而且，只要有可能，可将替换出来的燃料升级成高价值产品。由于美国炼油厂制氢能力主要以甲烷蒸汽重整为主，廉价天然气意味着氢气会更加便宜，会使美国生产的超低硫产品更具竞争力。从历史上看，脱碳（延迟焦化）历来就是渣油改质的主流技术路线。从长期看，便宜的氢气会提高加氢的竞争力（例如，渣油加氢处理），从而代替脱碳方法。

美国炼油行业已经开始加工页岩开采的致密油，且数量不断增多，这种趋势可望在未来十年内还将继续。这些致密油通常有轻质低硫的特点，但其质量相当不稳定；例如据报道，Eagle Ford页岩油重度范围在30-60°API之间（取决于信息来源）。Bakken页岩区生产的致密油受到管道输出能力的限制，促使页岩油铁路输送以及管道建设计划。

Bakken页岩油大部分预计会提供给美国中西部和山地诸州的炼油厂，但远在费城和华盛顿州的炼油厂已通过船运接收Bakken页岩油，而且将Bakken页岩油连接到海湾沿岸炼油厂的计划正在进行中。时至今日，Eagle Ford页岩的致密油主要被德克萨斯州的三河城和Corpus Christi两个地区的炼油厂消化了。就在最近，有人关注要将页岩油输送到更远的炼油厂，如德克萨斯市的Marathon石油公司的炼油厂。由于美国海湾地区的炼油能力巨大，Eagle Ford的页岩油有望在该地区的加工。

其它致密油的开采，如Niobrara, Utica和Monterey-Santos仍处于发展初期，本文未予详细讨论。美国炼油厂处理的国内原油量不断增加，一个重要结果就是减少了国外原油的进口，主要是通过海运抵达美国海湾沿岸的进口原油。这种趋势已经显现，未来十年预计这种情况会持续。

当廉价的页岩气和致密油对炼油行业产生直接影响时，页岩天然气液（NGLs）产量急剧上升或多或少会对炼油行业产生一些间接影响。在终端市场上，廉价的页岩天然气液（NGLs）和炼油厂液化石油气（LPG）和轻石脑油形成了竞争。例如，廉价的页岩乙烷促使乙烯生产商将乙烷做为其蒸汽裂解装置的原料，而取代了炼油厂的石脑油（图5），为此炼油厂就需要为石脑油寻找出路。在阿尔伯塔省，对于沥青稀释液的需求不断增加，这为替换下来的石脑油提供了一个非常诱人的前景。加之从加拿大运输沥青的增加，美国炼油行业是最大的受益者。

乙烯原料变为乙烷的另一个结果是降低了副产丙烯与丁二烯产量，因此对于