2013年11月06日09:11
【相关新闻】
页岩气的主要成分是甲烷，此外还有其他一些有用的副成分。这些副成分是树脂和涂料等多种有机材料的原料，乙烷就是其中的代表。从页岩气中提取的乙烷价格低，美国化工业的成本竞争力将因此而提高。由于拥有了廉价的原料，大规模化工厂在美国相继开工建设。2016年这些化工厂全面投产后，树脂的价格有望大幅降低。
 |
| 图中的数字是新建乙烯工厂的年产能。此外还有两座尚未选址的年产能为150万吨的工厂。这8座工厂中，有6座预定在2016年～2018年投产。再加上现有工厂的重新启动和增产，数年后美国的乙烯增产规模将增至约1200万吨/年。这差不多是2012年日本全国乙烯产量的2倍。 |
页岩革命将对树脂等有机材料的价格和采购起到决定性的影响。由此，日本普利司通公司开发的丁二烯新制法受到了关注（图1）。
 |
|
●图1：普利司通利用采用新制法的合成橡胶试制的轮胎 （a）为利用生物乙醇制造丁二烯后再制成的苯乙烯?丁二烯（SB）橡胶。（b）为利用该SB橡胶试制的轮胎。该轮胎还利用了很多其他的可再生原料。 |
丁二烯是轮胎用合成橡胶的主要原料，没有丁二烯就造不出轮胎。但三菱化学控股公司认为，“如果以页岩气为原料的化工厂全面启动，丁二烯将变得紧缺”。丁二烯新制法受到关注是因为“普利司通先于其他公司迅速找到了应对未来丁二烯短缺的方法”。
丁二烯新制法是以从甘蔗等提炼的生物乙醇为原料，完全不同于此前以石油和天然气为原料的传统制法，因此实现了原料的多样化，可大大降低造不出轮胎的风险。
普利司通强调：“材料开发的基本方针是原料的多样化，尤其是要替换为可循环利用的材料，丁二烯也不例外。新制法是本公司的中长期措施，并不是考虑到页岩革命而开发的，不过当然可以在采用传统制法的丁二烯紧缺时成为代替技术。”
页岩革命对有机材料的影响不仅仅是丁二烯，对汽车上大量使用的聚丙烯（PP）、家电产品使用的聚苯乙烯（PS）以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚树脂（ABS）的供应和价格都会产生巨大影响。有机材料的采购环境正在发生“根本变化”。
为何轮胎的主要原料会因页岩革命而变得紧缺呢？前面曾说过，随着美国陆续开建大规模化工厂，树脂等有机材料的供应将得到缓解，那么价格应该随之降低才对。基本趋势确实如此。但如果页岩气在某种化学品的原料中所占的比例升高，就会改变这种化学品的供需平衡。因此，个别来看，会出现丁二烯变得短缺的情况。那么，页岩革命对树脂材料究竟会有哪些影响呢，下面就具体进行介绍。
页岩气的成分不同
树脂等多种有机材料的制造都是从石脑油、石油伴生气以及天然气（页岩气）等的分解和分镏开始的。日本的化学工厂利用通过原油提炼工艺制造的石脑油为起始原料。石脑油中所含的丁二烯和苯类相对较多。美国的化学工厂在页岩革命以前就多以天然气为起始原料，近年中东不断新建的化学联合工厂也以成分与天然气类似的石油伴生气为起始原料。在陆续启动大型工厂的中国、东亚和欧洲，以石脑油为起始原料的设备较多。利用由此获得的乙烯、丙烯、丁烷和苯类等为原料，经过各种化学反应就能制造出各类树脂。
树脂是通过化学反应使单体（单分子）的基础化学品结合，变成大的聚合物（高分子）。例如，聚丙烯就是由大量丙烯聚合在一起形成的〔图2（a）〕。纯聚丙烯的原料只有丙烯一种，因此制造过程非常简单，而聚苯乙烯需要先通过乙烯和苯制造苯乙烯，然后聚合苯乙烯制成聚苯乙烯〔图2（b）〕。
 |
|
●图2：原料单体与衍生品（聚合物）的关系 树脂是使作为原料的单体通过化学反应结合成大的聚合物（高分子）。 |
ABS树脂就更复杂了，要使丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种原料交互结合起来。如果像开篇介绍的一样，丁二烯因紧缺而价格暴涨，以其为主原料之一的ABS的价格也会大幅上升。因为树脂价格深受起始原料价格的影响。
但随着以页岩气为原料的化工厂不断增加，作为起始原料的基础化学品的供需平衡将发生变化。页岩气的构成成分与原来的天然气基本相同（表1）。用于发电时可直接作为燃料使用，而作为化学品原料使用时则按成分分开。页岩气中比例最大的是只有一个碳原子的甲烷，占75～90％。甲烷也主要用作燃料。
 |
|
表1：页岩气的主要成分及其衍生品 （ABS=丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚树脂，EPDM=三元乙丙橡胶，EVOH=乙烯-乙烯醇共聚体，PA=聚酰胺，PC=聚碳酸酯，PE=聚乙烯，PET=聚对苯二甲酸乙二醇酯，PMMA=聚甲基丙烯酸甲酯，PS=聚苯乙烯，PVA=聚乙烯醇，PVC=聚氯乙烯，SB=苯乙烯丁二烯） |
其他成分由多到少依次为：有2个碳原子的乙烷、3个碳原子的丙烷、4个碳原子的丁烷以及拥有六角形碳骨架的苯类。苯类指BTX（Benzene、Toluene、Xylene）。化学行业取苯（Benzene）、甲苯（Toluene）和二甲苯（Xylene）的首字母，称之为BTX，为便于了解物质，本文统称为苯类。这些成分主要用作树脂等有机材料的原料，但页岩气与石脑油相比，丁烷和苯类的含量极少。因此，预计在乙烷和丙烷供给过剩的同时，丁烷和苯类将出现供应短缺（图3）。丁二烯是由丁烷制造的，因此供应也会变得紧张。
 |
|
图3：页岩气各主要成分的用途 页岩气与石脑油相比，丁烷和苯类的含量极少。因此，预计在乙烷和丙烷供给过剩的同时，丁烷和苯类将短缺。 |
乙烯生产将快速增加
利用乙烷可以制造最基本的化学原料乙烯。因此，美国正在大规模建设利用页岩气中所含的廉价乙烷制造乙烯的工厂。仅近几年内的新增产量就约达1200万吨/年（表2），约为2012年日本全国产量（615万吨）的近2倍。因此，在这些工厂全面投入使用的2016年以后，廉价的乙烯及其衍生品将大量投入市场。也就是说，树脂等有机材料今后将全面受到页岩革命的影响。目前正处于“革命前夜”。
 |
| 表2：美国计划增设的乙烯工厂 |
英国大型监查及咨询公司PricewaterhouseCoopers（PwC）的美国子公司PwC US分析了各地区乙烯、高密度PE（聚乙烯）及乙二醇等的生产成本。结果显示，乙烯的生产成本在美国为316美元/吨，在沙特阿拉伯为455美元/吨，而亚洲是美国的5倍以上，为1717美元/吨。高密度PE的生产成本在美国为526美元/吨，在沙特阿拉伯为692美元/吨，而亚洲为2018美元/吨。防冻液和PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）的原料乙二醇的生产成本在美国为336美元/吨，在沙特阿拉伯为524美元/吨，而亚洲为1378美元/吨。据估算，在沙特阿拉伯作为原料的石油伴生气的价格为0.75美元/MMbtu（按原油换算约为4.5美元/桶），美国的页岩气价格为3美元/MMbtu（按原油换算约为18美元/桶），亚洲的原油价格为100美元/桶。btu是天然气使用的热量单位，1btu＝1.054kJ，MMbtu为100万btu。因此，美国产品在成本竞争力方面具有绝对优势。
日本经济产业省2013年4月30日公布了“世界石油化学产品的未来供求动向（对象期间为2004年～2017年）”（以下简称“未来供求动向”）。这是由化学公司、石油公司、贸易公司及金融机构的20位董事级人士组成的世界石油化工产品供求动向研究会，以经济产业省化学课为秘书处整理出来的报告，经过了缜密的调查分析。
“未来供求动向”中预测，乙烯衍生品的产能（按乙烯换算。乙烯衍生品有很多种类，因此并没有单纯合计，而是换算成衍生品中所含的乙烯的量后来分析。）将随着北美、中南美、中东、中国及印度增减新设备而大幅增加，2017年全球产能将达到1.8亿吨/年以上（表3），而预计2017年乙烯衍生品（按乙烯换算）的需求约为1.53亿吨。因此产能将大大超过需求。
 |
|
表3：全球乙烯衍生品的产能走势 世界整体数字包含俄罗斯等表中未出现地区的数据。计算多座工厂的产能时，因存在尾数处理误差，所以年产能的增加部分与2017年和2011年的年产能之差不一定一致。 |
日本化工行业认为，制造成本的差距与庞大的增产规模是严重的问题。为防止供应过剩，已有3座乙烯工厂（年产能合计为113万吨/年）计划停产，具体是三菱化学公司的鹿岛工厂、三菱化学与旭化成化学公司共同运营的水岛联合工厂（冈山县仓敷市）及住友化学公司的千叶工厂（千叶县市原市）。与钢铁共同支撑着重工业的石油化学工厂已经开始缩小规模。
丙烯类也将供大于求
预计聚丙烯等的原料丙烯的产能也将大大超过需求（表4）。以前一直以为页岩气中所含的丙烷比例较低，因此利用丙烷制造的丙烯和丙烯衍生品会出现紧缺。但最近发现，页岩气中其实含有相当多的丙烷。因此，美国计划建设年产能达到数百万吨的丙烯制造工厂。
 |
|
表4：全球丙烯衍生品的产能走势 世界整体的数字包含俄罗斯等表中未出现地区的数据。计算多座工厂的产能时，因存在尾数处理误差，所以年产能的增加部分与2017年和2011年的年产能之差不一定一致。 |
另外，中国接连新建了多座以石脑油而非页岩气成分为原料制造丙烯衍生品的大规模工厂。“未来供求动向”中的数据显示，与2011年相比，2017年北美及中南美的年产能将增加420万吨，中国将增加1420万吨。随着工厂的增加，预计2017年丙烯衍生品的全球总产能将达到1.266亿吨/年。但预计需求只有1.1亿吨/年。
另一方面，关于可能会出现原料短缺的苯类，预计2017年甲苯和二甲苯将陷入供不应求的局面。苯的全球总需求为4720万吨/年，而产量为5010万吨/年，看起来似乎能确保需求量，但预计甲苯和二甲苯的需求将大于生产。
预计2017年甲苯的需求为2650万吨/年，而产量只有2570万吨/年，将出现80万吨/年的缺口。同样，二甲苯的需求为5330万吨/年，而产量为5030万吨/年，预计将出现300万吨/年的缺口。不过，针对这种供不应求的情况，供货方将采取应对措施，陆续开拓新的供给渠道。例如，三菱化学“正在考虑通过石油精炼工艺提取苯类作为化学原料使用”的方法。
关于丁二烯和丁二烯衍生品，“未来供求动向”中并没有分析。不过，三菱化学控股公司代表董事社长小林喜光在该公司2013年3月召开的中期经营计划说明会上表示，（丁二烯和丁二烯衍生品）将受页岩革命的影响“出现短缺”。
三菱化学控股认为这是一个商机，其旗下的三菱化学正讨论使自主开发的丁二烯制法实现业务化。除了开篇提到的普利司通和三菱化学外，旭化成、昭和电工公司及三井化学公司等也开发了丁二烯新制法，正在讨论或计划投入量产。如果新制法能顺利推进量产，丁二烯及其衍生品可能就不会出现供给不足的情况。
甲醇的用途越来越广
在美国，利用页岩气的主要成分甲烷制造甲醇的工厂建设计画也接连涌现。以全球最大的甲醇生产商Methanex公司为首，预计多家企业都会在2014年～2017年增产，总增产规模预计为500万吨/年。
三井物产公司与美国大型化工品厂商塞拉尼斯公司（Celanese）各出资50％设立了业务公司，该业务公司计划建设年产能为130万吨的甲醇工厂，于2015年中期投入使用（图4）。总投资达8亿美元。
 |
|
图4：将建设甲醇工厂的德克萨斯州Clear-Lake 三井物产和塞拉尼斯共同出资设立的公司将在照片中画圈的地方建设产能为130万吨/年的甲醇工厂，计划在2015年中期投产。 |
新工厂生产的甲醇由两公司各购买50％，三井物产主要在美国销售，而塞拉尼斯将作为自公司产品的原料使用。此前，甲醇大多被用作福尔马林、汽油添加剂和醋酸等的原料，但近年来，通过甲醇经由乙烯和丙烯制造聚乙烯和聚丙烯的技术受到关注。如果能用甲醇制造树脂，将对树脂的供求关系产生巨大影响。
接下来是“煤炭革命”？
利用页岩气制造甲醇，以此为原料制造聚乙烯和聚丙烯的工厂建设也已经提上议程，但已经有工厂率先展开了行动，那就是以煤气为原料的工厂。这是一项历史悠久的技术，但煤炭资源丰富的中国对其进行了改良，使其在最近几年突然开始受到关注。在盛产煤炭的中国内陆地区，利用煤炭制造乙烯的年产30万吨的工厂已经投入使用。
“未来供求动向”的数据显示，中国已公布的利用煤炭制造乙烯和丙烯的工厂产能简单相加“将超过1000万吨/年”。不过，“未来供求动向”对确定性高的新设计画进行的统计结果为，以煤炭为原料的乙烯和丙烯工厂的规模只有120万吨/年。但如果按照公布的计划新建工厂，中国的乙烯和丙烯合计年产能将增加1000万吨。
这样一来，中国的化学品进口量将锐减，树脂等化学品整体的供求和采购环境极有可能从根本发生变化。这可以说是“巨大变化”。树脂等有机材料是否会在页岩革命之后掀起“煤炭革命”将成为最大的关注点。（作者：高田宪一，日经能源环境网 供稿）
