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C4指含有四个碳原子的烃类混合物，饱和烃有正丁烷和异丁烷，烯烃则有1-丁烯、2-丁烯（顺、反-2-丁烯）、异丁烯和丁二烯四种，此外还有乙基乙炔（1-丁炔）、2丁炔、丁二缺乙烯基乙炔四种炔烃。相较于目前市场研究覆盖度较高的乙丙烯市场，C4更为复杂，且盲点偏多。故此，我们本文尝试梳理C4市场整体框架和逻辑。 C4目前下游主要为LPG直烧、调油和化工，在能化体系中占有非常重要的地位。我们将C4一并汇入至能化的研究框架中来，可以看到整个网络便基本梳理清晰。此前我们所关注的不管是C2、C3、芳烃还是燃气、甲醇和调油等方面，始终只能在自有体系中绕圈子，其主要原因就是因为我们的轻组份分析框架中少了C4一环，因此各板块之间的关系不能准确把握。尤其是调油芳烃和甲醇烯烃之间，缺乏C4作为中间品便无法直接传导，而PDH的利润实际上也需要考虑C4组份的综合利用。再考虑到为了可能覆盖的橡胶产业链，C4的重要作用不言而喻。 表1：C4主要组份的属性和用途
图1:加入C4后，轻组分体系便基本完善
资料来源：凯丰投资产业部 C4产业链纵览 与其它轻质组份类似，C4主要来自于气田伴生、炼厂馏分裂化、石脑油裂解3个方面，MTO工艺亦有少量C4副产，但总体量并不算大；亚太和欧洲等贫油少气的区域主要以炼油和化工副产为主，而北美和中东则以气田伴生为主。相较于C2和C3组份的简单，炼油和化工所产多以烯烃为主，而气田NGPL伴生则多以烷烃为主；而C4由于异构体种类众多，因而不同源头的C4组份也有较大差异。其中物理过程的常减压和天然气分馏所得C4中烯烃含量较少，从美国数据来看，天然气伴生异C4比例略高，而常减压基本相同；FCC伴生C4中烷烃和烯烃基本1：1，其中异C4比例略高，而蒸汽裂解副产C4中丁二烯有较高比例。 与C3类似，C4同样包括燃料和化工两个主要下游，C4的凝点和临界压强比C3更低，且单位体积的热值高于C3，因此除了高寒地区可能致使其无法气化外，多数区域其作为可移动式加热设备的燃料较C3具有更好效果。C4作为直接燃料的应用主要有LPG（一般占比25~30%）、掺入汽油调节蒸汽压（一般为正丁烷）、直接作燃料气使用。此外，C4经过加工还可生成多种高辛烷值的液体燃料，其中烃类有烷基化汽油、齐聚叠合汽油，非烃类有叔丁醇、甲基叔丁基醚（MTBE）等。 化工是将C4混合中各主要组分进行分离、精制，用来做各种化工产品生产原料。由于C4馏分各组分的沸点十分相近，有些组分的相对挥发度差别极小，采用简单蒸馏方法难以有效分离；此外C4馏分中各组分的凝点较接近，低温结晶分离能量消耗极为可观，而且这两种分离方法都难以保证分离组分的纯度，因此还要进行后续的精制处理，因而加工成本比较高。C4下游化工品主要以合成胶为主，其中尤以丁二烯为主，其下游中约70%为合成胶，而主要合成胶中仅异戊不是丁二烯下游，目前7种主要合成胶的原料中亦有63%为丁二烯，还有2%为异丁烯。 如表1所示，C4各组份的沸点和挥发度非常接近，异丁烷和1-丁烯基本相同，与异丁烯差异同样不大，加之其在各种溶剂中的溶解性也基本相近，因而难以分离提纯。乙烯和丙烯的分离提纯一般都是蒸汽裂解的附带装置，只有丁二烯抽提有专门装置，并且成本相较于C2和C3还并不低，在美国还有专门的C4深加工企业做丁二烯抽提。这也正是C4和C2/C3产业链最大的差异，除丁二烯外，一般原料都以C4混合物而非单一高纯度组份的形式参与反应，我们在下文中也将提到，常见的中间体更多为气分C4、混合C4、抽余C4和醚后C4，而非异丁烯、1-丁烯等组份，颇类似于混芳和LPG的概念，但这两者很少直接作为化工投料。 图2:不同源头C4组份的差异
图3:C4在各类来源中都是副产和伴生的角色
图5:国内C4各主要成分消耗量估算（万吨） 资料来源：安迅思 凯丰投资产业部 由于C4体量相对于C2和C3更小，因而其在多数工艺下都只是其它产品的副产品，并不被企业太过看重，在工艺调整时并不会太多考虑C4收率的问题；不过C4本身易于运输，加之多数规模不大的企业难以独立配置C4下游装置，因此C4相较于C2和C3有更完善的流通市场。以丁二烯为例，其在2012~2013年仅现货流通市场的贸易量在30~40万吨上下，接近于其总产量的近20%，而这对于乙烯和丙烯是不可想象的数字；虽然在2014年之后随着长协议机制逐步占据主导，现货市场趋于萎缩，但仍占据非常关键的地位。 传统C4产业链一般以LPG、MTBE和丁二烯为核心，LPG的主要成分实际上并非C4，但却是消耗C4最多的去处；2015年国内作为燃气消耗的LPG为3250万吨，粗略估计其中C4含量在1000万吨上下。与之相较，MTBE总产量仅有806万吨，对应混合C4在2000万吨上下，但实际消费C4仅500万吨；此外考虑到MTBE中还有约25%来自于醚后碳四的重新异构醚化，因此实际对混合C4的需求在1600万吨上下，剩余醚后碳四1100万吨。丁二烯体量则更小，2015年总产量仅255万吨，消费量280万吨。 丁二烯虽然体量不大，但却是C4产业链中利润水平最高的环节并直接关系到下游近千万体量的合成胶市场，因而被与乙丙烯合称为三烯，而丁烯则显然无此待遇。目前丁二烯主要来源依旧是混合C4的抽提，虽然正丁烷和正丁烯脱氢技术近年来发展迅速，但相较于裂解副产的经济性还是偏差，因此目前在全球范围内占比不足5%；而适合作为丁二烯抽提C4的显然仅有乙烯裂解的副产C4。由于多数化工企业自有丁二烯产量并不足以支撑一套较大规模的合成胶装置，因而会选择外售裂解C4，这就构成了一个相对流通的市场；以美国为例，目前最大的丁二烯生产商并非EXXON等NOC或Dow等化工巨头，而是一家小公司TPC。 在抽提过丁二烯之后，裂解和裂化C4的整体成分便相差不大，而经过异构和脱氢后的直馏LPG也基本相近，因此这三种源头的C4下一站便是进入醚化装置，而其产品MTBE是C4产业链的关键节点。从图1中可以看到，抽余C4最适合做MTBE进料，但其源头为石脑油裂解，因此一般为化工配套，还有部分MTBE用于生产高纯异丁烯。而对于炼油企业而言，最适合做进料的为FCC的气分C4，其副产的MTBE正好用于提高裂化汽油的辛烷值。 在生产完MTBE之后剩余的大量醚后碳四就有较多去处，由于近年来MTBE装置快速扩容，对应下游配套相对不足，因此有约30%的醚后碳四被直接用作燃料，其余最主要用途为芳构化，约占比35%，烷基化油、醋酸仲丁酯、丁酮等也有较大比重。 图6:C4产业链 资料来源：凯丰投资产业部 LPG市场供需 我们在此前的报告中对LPG做过简要的分析，但并未深入探讨。LPG是低液化压气态轻烃混合组份的统称，一般以C3和C4为主，两者比例通常在2.8~4：1，此外还有少量乙烷和C5+组份。LPG具有成品油和天然气的混合属性，即分布式储运，但使用和天然气一样的设备，这使得其在天然气管网未能铺设之处有巨大优势。但在有管网覆盖的区域，LPG相较于天然气的劣势就非常明显，其热值和经济性，燃烧排放和气温实用性都不如天然气，在全球各国，基本上都呈现天然气逐年压缩LPG和其它合成燃气的趋势。 LPG在美国和中东其主要来自于天然气复产，而在亚太和欧洲则主要来自于炼厂副产。同一产区NGPL分馏LPG相对组份固定，但炼厂不同环节的LPG差异则非常巨大，直馏LPG与气田LPG组份相对接近，都以烷烃为主，且C3组份略高，而FCC和焦化LPG则含有较多不饱和轻烃，MTO和MTP副产C4、石脑油裂解后的混合C4、抽余C4、醚后C4以及芳构化剩余的混合物也被称为LPG，但其组份差异巨大。 我们通常看到的LPG价格一般指的都是用于燃气的直馏LPG，其市场容量相对较大且流动性较好，由于其工业用途相对较少，因此一般被称为民用LPG。FCC、焦化等深加工C4因烯烃含量较高，一般炼厂自用，鲜有流出；MTO和裂解副产C4多为高烯烃C4，不同厂家一般会有单独报价，视组分不同较燃气LPG会有不同升水，但由于体量较小因此市场流通量亦不大。在卓创等资讯网站上一般会细分为民用、烯烃、醚后、醚前、高纯和低纯等。 由于LPG口径极其混乱，且流入中小型化工企业的较多，这部分量相对分散，因此统计较为困难。进口方面也存在C3、C4和LPG不同口径报关的问题，因此想要获取LPG准确的平衡表几乎不可能，能对具体的体量有大致的估算都不容易。近两年美国LPG出口受到广泛关注，但其实美国丁烷基本平衡，过剩的是丙烷，因此所谓LPG出口其实基本都是丙烷，但国内却将其笼统称作LPG。 2015年国内原油加工量5.2亿吨，我们以直馏LPG平均收率3%计算，对应产量为1560万吨，MTBE产量806万吨，对应醚后碳四产量约为1250万吨，这两部分相加总产量为2810万吨，已经接近于国统局2900万吨的数据。考虑到国内还有1380亿立方米（1.01亿吨）的天然气和2.14亿吨的原油产量，即便按1.5%的LPG伴生，也至少该有450万吨上下的伴生LPG，此外还有重整和焦化等环节副产但并未进入MTBE装置的LPG，以及MTO副产C4，粗略计算体量也应该在500万吨上下，以此计，国内LPG的产量统计并未能完整的反应实际的供应。 图7:近5年全球LPG增量主要源自于气头（亿吨）
图8:直馏LPG和醚后碳四是LPG主要来源（万吨）
图10:全球LPG贸易往来与油气非常相似（万吨）
资料来源：IHS 凯丰投资产业部 需求方面，2015年国内LPG占全球比重仅约15%，与原油需求基本一致，分用途而言，国内94%的LPG用于燃料，其中居民住宅试用占比60%，为最大下游。与之相较，全球LPG有约28%用于化工，即便美国也接近于20%。未来随着管网建设和燃气替换，国内LPG亦将被迫转向化工用途，但值得注意的是，与LPG混乱的口径类似，其化工用途也有巨大差异。欧洲以及美国此前主要以民用LPG混掺石脑油进裂解装置为主，而亚太和未来美国将以PDH为主，同时国内还有不少C4深加工装置在陆续上线。 目前全球LPG的贸易流向和油气基本一致，都以2个方向为主，即中东-亚太和欧洲，以及新兴起的北美-欧洲和亚太路线。如我们上文所述，目前贸易流通量较大的LPG其实主要以民用LPG为主，两大出口国沙特和美国的出口主要源自于油气田伴生；而炼油其它环节副产的富含烯烃的LPG一般都用作小范围内化工消化，国家间贸易往来都不多，跨区域几乎不存在。 由于出口相对集中，因此全球LPG定价机制也围绕着沙特和美国形成了3个主要基准，分别是沙特的长协价（CP），美湾的Mont Belvieu现货定价，以及Argus和普氏发布的亚太现货价格FEI（far east index）和MOPJ（参照日本石脑油）。这与天然气的定价如出一辙，分别对应于JCC、HH和JKM，也是气体商品常见的形式：亚太需求大但供应不足，缺乏现货贸易市场，一般参照原油和成品油做长协定价，但近年来随着需求放缓和供应的增加，现货定价也开始逐步兴起；北美现货贸易市场活跃，有独立的现货交易价格，较亚太有较高贴水，近2年随着出口的增加，对亚太市场形成显著拖累，北美和亚太现货会逐步贴近，而长协价格则会承受较大压力。 不过CP与JCC还有一些差异，其为沙特阿美在月内3次招标价的均价，加上基于现货价格的调整后形成的价格，具有一定的市场化；在1994年之前的SP（Saudi Price）定价和JCC一样，都参照原油定价。CP有LPG以及丙烷和丁烷分别的报价，同时也存在forward swaps市场，因此市场结构相对完整，使用者众多。CP和SP有30多年的定价标准历史，虽近年来沙特在全球LPG贸易中的比重逐年下滑，但使用CP已成为市场惯例，因此未见改变。 Mont Belvieu是整个美洲的定价基准，每日由OPIS（Oil price information service，一家主要做LPG信息的资讯公司）发布丙烷、正丁烷、异丁烷和天然汽油，以及其它乙丙、LPG等混合物的报价，MB地处德州南部，距离美湾天然气主产区以及休斯敦等炼油区较近，下有众多大盐丘洞穴可用于储藏LPG，是整个北美的LPG定价中心，除MB之外的区域性定价中心还有：美国中西部堪萨斯的Conway、密西西比Hattiesburg，以及加拿大阿拉巴马Edmonton和安大略的Sarnia。 由于美国市场与亚太长期隔离，在此前的多年时间内，MB价格对CP和FEI影响都不大，但近年来随着美国LPG陆续向亚太出口，目前与MB挂钩的船货已接近15%，首船为2013年Astomos与日本的公共设施机构基于MB定价的合同。与LNG类似，预计亚洲LPG市场自美国的船货比例会逐年上升，并使长协逐步退出市场，而未来FEI亦将逐步与MB挂钩，远期甚至有可能出现类似于大豆以美盘定亚洲盘的情况。根据Argus的推算，亚洲与MB挂钩的LPG船货将在2017年达20%，2020年达27%。彼时，国内乃至整体亚太区域的LPG市场将出现重大变局，LPG亦将成为亚太第一个彻底与原油脱钩的石油产品。 但乙烷出口相对缓慢，美国几套乙烷裂解装置上线也晚于预期，因此C2在未来2~3年的时间内在亚太市场仍将维持偏紧状态，以乙烯作为主产品的石脑油裂解仍将具有较高利润水平，这将导致其在应对PDH和CTP时仍不至于丧失竞争优势，未来几年内丙烯将成为油气煤三条线厮杀的主战场。 图11:CP逐步向MB靠拢（USD/mt）
图12:丙烯将成为三条线的主战场（元/吨）
资料来源：Wind 凯丰投资产业部 传统LPG化工一般指的是醚后碳四的深加工，包括芳构化和烷基化和醋酸仲丁酯等装置，如图1所标识。但实际上我们在上文中也提及，国内目前统计口径上的LPG其实并非富含烯烃的醚后碳四，而是民用LPG，这部分燃气是无法通过传统路线作为化工原料的。近年来PDH快速发展，同时异构和氧化脱氢等技术亦蓬勃发展，为民用LPG的深加工提供了可能，不过就目前而言，民用LPG中C4的深加工依旧难度较大，而所谓LPG深加工还是以丙烷和炼厂C4为主。 目前国内进行LPG深加工的上市公司共有5家，以C3为核心的有卫星石化（002648）的45万吨PDH以及配套的48万吨丙烯酸，东华能源的66万吨PDH项目以及配套的40万吨PP（扬子江石化）；以C4为核心的有齐翔腾达（002408）的45万吨C4深加工，下游包含MTBE、甲乙酮、异辛烷、顺酐和丁二烯以及下游，江山化工（002061，*ST江化）的23万吨C4深加工，下游主要为9万吨顺酐和终端产品；此外还有海越股份（600387）的138万吨LPG大化工，由此可见，真可谓LPG是个筐，啥都往里装。 5家企业中，卫星和东华在丙烯一端基本类似，无非在终端选择了不同的路径；而齐翔和江化虽然同为C4深加工，但下游却差异巨大，齐翔主要利用正异丁烯和异丁烷，正丁烷少量用于做顺酐但仍有富余，而江化则恰好相反，主要利用其中的正丁烷，其它产品作为二次燃气外售。 比较综合的是海越股份，其大股东为海南省国资委，但主要业务却在浙江，在2000年之前主营为高速公路和成品油销售，2004年上市之后转为成品油和地产开发双重心。在2011年该公司突然声称要做LPG大化工，并在2013年之后陆续投产。海越虽然号称LPG深加工，但实际上原料却分别是进口丙烷和周边炼厂提供的醚后碳四，实际上相当于两套装置予以统称。 海越原料和产品分别为：62万吨丙烷、60万吨丙烯+2.5万吨氢气，76万吨醚后碳四、60万吨异辛烷+16万吨正丁烷+3.5万吨甲乙酮，此外反应剩余的C4被用来做原料，海越本身也有成品油资源，终端产品还包含25万吨石脑油，54万吨尾油，以及0.33万吨输定米和0.02万吨叔丁醇，另外还有0.2万吨硫磺。 因此，目前所谓C4深加工和C3有着本质的差异，C3通过PDH可以实现从民用LPG到化工的转变，但民用LPG的C4在目前而言仍缺乏路径。国内主流装置仍以醚后碳四的各条路径使用为主要下游，异丁烷在有丁烯保证的情况下可以得到较充裕的利用，而正丁烷的3条下游中，顺酐体量太小，氧化脱氢缺乏经济效应，异构化装置不足，将大大制约正丁烷乃至整体民用LPG的化工应用，未来国内的C4深加工，仍将以醚后碳四为核心。 图13:齐翔腾达C4深加工
图14:正丁烷消化仍较为困难（万吨）
图16:醚后碳四各组份的消化并不均衡
资料来源：Wind IHS 凯丰投资产业部 北美正丁烷调油 丙烷是美国第四大化石能源，在美国更多被视作和成品油类似的角色，但C4则更多被视作中间品，主要用于汽油调和，正丁烷辛烷值和蒸汽压略低于异丁烷且缺少其它下游用途故一般用作直接调油，而异丁烷则一般用于烷基化装置投料或脱氢后做MTBE，算是间接调油。 从数据来看，美国正丁烷和异丁烷中各有约62%和75%用于与汽油相关的消费，但考虑到炼厂大部分丁烷产生并消耗于炼油中间环节，此部分难以衡量其具体数量，不过以美国汽油消费量进行粗略估计，大概可以得知用于调油的正异丁烷约占总需求的接近90%。正丁烷的强烈季节性主要源自于汽油冬夏季蒸汽压标准的不同，而这样也是冬季汽油淡季反而收率更高的原因。 图17:蒸汽裂解装置开始越来越多使用LPG作为混合投料
图18:丙烷在美国已有30~40%用于化工（kb/d）
图20:NGL社会消费的季节性特征
图22:丙烷的季节性源自于取暖需求（mbtu/d）
图24:异C4供需平衡图（kb/d）
资料来源：OGJ EIA 凯丰投资产业部 |
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