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頁巖氣的主要成分是甲烷，此外還有其他一些有用的副成分。這些副成分是樹脂和涂料等多種有機材料的原料，乙烷就是其中的代表。從頁巖氣中提取的乙烷價格低，美國化工業(yè)的成本競爭力將因此而提高。由于擁有了廉價的原料，大規(guī)�；�工廠在美國相繼開工建設(shè)。2016年這些化工廠全面投產(chǎn)后，樹脂的價格有望大幅降低。

圖中的數(shù)字是新建乙烯工廠的年產(chǎn)能。此外還有兩座尚未選址的年產(chǎn)能為150萬噸的工廠。這8座工廠中，有6座預(yù)定在2016年～2018年投產(chǎn)。再加上現(xiàn)有工廠的重新啟動和增產(chǎn)，數(shù)年后美國的乙烯增產(chǎn)規(guī)模將增至約1200萬噸/年。這差不多是2012年日本全國乙烯產(chǎn)量的2倍。

頁巖革命將對樹脂等有機材料的價格和采購起到?jīng)Q定性的影響。由此，日本普利司通公司開發(fā)的丁二烯新制法受到了關(guān)注（圖1）。

●圖1：普利司通利用采用新制法的合成橡膠試制的輪胎 （a）為利用生物乙醇制造丁二烯后再制成的苯乙烯?丁二烯（SB）橡膠。（b）為利用該SB橡膠試制的輪胎。該輪胎還利用了很多其他的可再生原料。

丁二烯是輪胎用合成橡膠的主要原料，沒有丁二烯就造不出輪胎。但三菱化學控股公司認為，“如果以頁巖氣為原料的化工廠全面啟動，丁二烯將變得緊缺”。丁二烯新制法受到關(guān)注是因為“普利司通先于其他公司迅速找到了應(yīng)對未來丁二烯短缺的方法”。

丁二烯新制法是以從甘蔗等提煉的生物乙醇為原料，完全不同于此前以石油和天然氣為原料的傳統(tǒng)制法，因此實現(xiàn)了原料的多樣化，可大大降低造不出輪胎的風險。

普利司通強調(diào)：“材料開發(fā)的基本方針是原料的多樣化，尤其是要替換為可循環(huán)利用的材料，丁二烯也不例外。新制法是本公司的中長期措施，并不是考慮到頁巖革命而開發(fā)的，不過當然可以在采用傳統(tǒng)制法的丁二烯緊缺時成為代替技術(shù)。”

頁巖革命對有機材料的影響不僅僅是丁二烯，對汽車上大量使用的聚丙烯（PP）、家電產(chǎn)品使用的聚苯乙烯（PS）以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚樹脂（ABS）的供應(yīng)和價格都會產(chǎn)生巨大影響。有機材料的采購環(huán)境正在發(fā)生“根本變化”。

為何輪胎的主要原料會因頁巖革命而變得緊缺呢？前面曾說過，隨著美國陸續(xù)開建大規(guī)�；�工廠，樹脂等有機材料的供應(yīng)將得到緩解，那么價格應(yīng)該隨之降低才對�；�本趨勢確實如此。但如果頁巖氣在某種化學品的原料中所占的比例升高，就會改變這種化學品的供需平衡。因此，個別來看，會出現(xiàn)丁二烯變得短缺的情況。那么，頁巖革命對樹脂材料究竟會有哪些影響呢，下面就具體進行介紹。

頁巖氣的成分不同

樹脂等多種有機材料的制造都是從石腦油、石油伴生氣以及天然氣（頁巖氣）等的分解和分鎦開始的。日本的化學工廠利用通過原油提煉工藝制造的石腦油為起始原料。石腦油中所含的丁二烯和苯類相對較多。美國的化學工廠在頁巖革命以前就多以天然氣為起始原料，近年中東不斷新建的化學聯(lián)合工廠也以成分與天然氣類似的石油伴生氣為起始原料。在陸續(xù)啟動大型工廠的中國、東亞和歐洲，以石腦油為起始原料的設(shè)備較多。利用由此獲得的乙烯、丙烯、丁烷和苯類等為原料，經(jīng)過各種化學反應(yīng)就能制造出各類樹脂。

樹脂是通過化學反應(yīng)使單體（單分子）的基礎(chǔ)化學品結(jié)合，變成大的聚合物（高分子）。例如，聚丙烯就是由大量丙烯聚合在一起形成的〔圖2（a）〕。純聚丙烯的原料只有丙烯一種，因此制造過程非常簡單，而聚苯乙烯需要先通過乙烯和苯制造苯乙烯，然后聚合苯乙烯制成聚苯乙烯〔圖2（b）〕。

●圖2：原料單體與衍生品（聚合物）的關(guān)系 樹脂是使作為原料的單體通過化學反應(yīng)結(jié)合成大的聚合物（高分子）。

ABS樹脂就更復雜了，要使丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種原料交互結(jié)合起來。如果像開篇介紹的一樣，丁二烯因緊缺而價格暴漲，以其為主原料之一的ABS的價格也會大幅上升。因為樹脂價格深受起始原料價格的影響。

但隨著以頁巖氣為原料的化工廠不斷增加，作為起始原料的基礎(chǔ)化學品的供需平衡將發(fā)生變化。頁巖氣的構(gòu)成成分與原來的天然氣基本相同（表1）。用于發(fā)電時可直接作為燃料使用，而作為化學品原料使用時則按成分分開。頁巖氣中比例最大的是只有一個碳原子的甲烷，占75～90％。甲烷也主要用作燃料。

表1：頁巖氣的主要成分及其衍生品 （ABS=丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚樹脂，EPDM=三元乙丙橡膠，EVOH=乙烯-乙烯醇共聚體，PA=聚酰胺，PC=聚碳酸酯，PE=聚乙烯，PET=聚對苯二甲酸乙二醇酯，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為：有2個碳原子的乙烷、3個碳原子的丙烷、4個碳原子的丁烷以及擁有六角形碳骨架的苯類。苯類指BTX（Benzene、Toluene、Xylene）�；瘜W行業(yè)取苯（Benzene）、甲苯（Toluene）和二甲苯（Xylene）的首字母，稱之為BTX，為便于了解物質(zhì)，本文統(tǒng)稱為苯類。這些成分主要用作樹脂等有機材料的原料，但頁巖氣與石腦油相比，丁烷和苯類的含量極少。因此，預(yù)計在乙烷和丙烷供給過剩的同時，丁烷和苯類將出現(xiàn)供應(yīng)短缺（圖3）。丁二烯是由丁烷制造的，因此供應(yīng)也會變得緊張。

圖3：頁巖氣各主要成分的用途 頁巖氣與石腦油相比，丁烷和苯類的含量極少。因此，預(yù)計在乙烷和丙烷供給過剩的同時，丁烷和苯類將短缺。

乙烯生產(chǎn)將快速增加

利用乙烷可以制造最基本的化學原料乙烯。因此，美國正在大規(guī)模建設(shè)利用頁巖氣中所含的廉價乙烷制造乙烯的工廠。僅近幾年內(nèi)的新增產(chǎn)量就約達1200萬噸/年（表2），約為2012年日本全國產(chǎn)量（615萬噸）的近2倍。因此，在這些工廠全面投入使用的2016年以后，廉價的乙烯及其衍生品將大量投入市場。也就是說，樹脂等有機材料今后將全面受到頁巖革命的影響。目前正處于“革命前夜”。

表2：美國計劃增設(shè)的乙烯工廠

英國大型監(jiān)查及咨詢公司PricewaterhouseCoopers（PwC）的美國子公司PwC US分析了各地區(qū)乙烯、高密度PE（聚乙烯）及乙二醇等的生產(chǎn)成本。結(jié)果顯示，乙烯的生產(chǎn)成本在美國為316美元/噸，在沙特阿拉伯為455美元/噸，而亞洲是美國的5倍以上，為1717美元/噸。高密度PE的生產(chǎn)成本在美國為526美元/噸，在沙特阿拉伯為692美元/噸，而亞洲為2018美元/噸。防凍液和PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）的原料乙二醇的生產(chǎn)成本在美國為336美元/噸，在沙特阿拉伯為524美元/噸，而亞洲為1378美元/噸。據(jù)估算，在沙特阿拉伯作為原料的石油伴生氣的價格為0.75美元/MMbtu（按原油換算約為4.5美元/桶），美國的頁巖氣價格為3美元/MMbtu（按原油換算約為18美元/桶），亞洲的原油價格為100美元/桶。btu是天然氣使用的熱量單位，1btu＝1.054kJ，MMbtu為100萬btu。因此，美國產(chǎn)品在成本競爭力方面具有絕對優(yōu)勢。

日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省2013年4月30日公布了“世界石油化學產(chǎn)品的未來供求動向（對象期間為2004年～2017年）”（以下簡稱“未來供求動向”）。這是由化學公司、石油公司、貿(mào)易公司及金融機構(gòu)的20位董事級人士組成的世界石油化工產(chǎn)品供求動向研究會，以經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省化學課為秘書處整理出來的報告，經(jīng)過了縝密的調(diào)查分析。

“未來供求動向”中預(yù)測，乙烯衍生品的產(chǎn)能（按乙烯換算。乙烯衍生品有很多種類，因此并沒有單純合計，而是換算成衍生品中所含的乙烯的量后來分析。）將隨著北美、中南美、中東、中國及印度增減新設(shè)備而大幅增加，2017年全球產(chǎn)能將達到1.8億噸/年以上（表3），而預(yù)計2017年乙烯衍生品（按乙烯換算）的需求約為1.53億噸。因此產(chǎn)能將大大超過需求。

表3：全球乙烯衍生品的產(chǎn)能走勢 世界整體數(shù)字包含俄羅斯等表中未出現(xiàn)地區(qū)的數(shù)據(jù)。計算多座工廠的產(chǎn)能時，因存在尾數(shù)處理誤差，所以年產(chǎn)能的增加部分與2017年和2011年的年產(chǎn)能之差不一定一致。

日本化工行業(yè)認為，制造成本的差距與龐大的增產(chǎn)規(guī)模是嚴重的問題。為防止供應(yīng)過剩，已有3座乙烯工廠（年產(chǎn)能合計為113萬噸/年）計劃停產(chǎn)，具體是三菱化學公司的鹿島工廠、三菱化學與旭化成化學公司共同運營的水島聯(lián)合工廠（岡山縣倉敷市）及住友化學公司的千葉工廠（千葉縣市原市）。與鋼鐵共同支撐著重工業(yè)的石油化學工廠已經(jīng)開始縮小規(guī)模。

丙烯類也將供大于求

預(yù)計聚丙烯等的原料丙烯的產(chǎn)能也將大大超過需求（表4）。以前一直以為頁巖氣中所含的丙烷比例較低，因此利用丙烷制造的丙烯和丙烯衍生品會出現(xiàn)緊缺。但最近發(fā)現(xiàn)，頁巖氣中其實含有相當多的丙烷。因此，美國計劃建設(shè)年產(chǎn)能達到數(shù)百萬噸的丙烯制造工廠。

表4：全球丙烯衍生品的產(chǎn)能走勢 世界整體的數(shù)字包含俄羅斯等表中未出現(xiàn)地區(qū)的數(shù)據(jù)。計算多座工廠的產(chǎn)能時，因存在尾數(shù)處理誤差，所以年產(chǎn)能的增加部分與2017年和2011年的年產(chǎn)能之差不一定一致。

另外，中國接連新建了多座以石腦油而非頁巖氣成分為原料制造丙烯衍生品的大規(guī)模工廠�！拔磥砉┣髣酉颉敝械臄�(shù)據(jù)顯示，與2011年相比，2017年北美及中南美的年產(chǎn)能將增加420萬噸，中國將增加1420萬噸。隨著工廠的增加，預(yù)計2017年丙烯衍生品的全球總產(chǎn)能將達到1.266億噸/年。但預(yù)計需求只有1.1億噸/年。

另一方面，關(guān)于可能會出現(xiàn)原料短缺的苯類，預(yù)計2017年甲苯和二甲苯將陷入供不應(yīng)求的局面。苯的全球總需求為4720萬噸/年，而產(chǎn)量為5010萬噸/年，看起來似乎能確保需求量，但預(yù)計甲苯和二甲苯的需求將大于生產(chǎn)。

預(yù)計2017年甲苯的需求為2650萬噸/年，而產(chǎn)量只有2570萬噸/年，將出現(xiàn)80萬噸/年的缺口。同樣，二甲苯的需求為5330萬噸/年，而產(chǎn)量為5030萬噸/年，預(yù)計將出現(xiàn)300萬噸/年的缺口。不過，針對這種供不應(yīng)求的情況，供貨方將采取應(yīng)對措施，陸續(xù)開拓新的供給渠道。例如，三菱化學“正在考慮通過石油精煉工藝提取苯類作為化學原料使用”的方法。

關(guān)于丁二烯和丁二烯衍生品，“未來供求動向”中并沒有分析。不過，三菱化學控股公司代表董事社長小林喜光在該公司2013年3月召開的中期經(jīng)營計劃說明會上表示，（丁二烯和丁二烯衍生品）將受頁巖革命的影響“出現(xiàn)短缺”。

三菱化學控股認為這是一個商機，其旗下的三菱化學正討論使自主開發(fā)的丁二烯制法實現(xiàn)業(yè)務(wù)化。除了開篇提到的普利司通和三菱化學外，旭化成、昭和電工公司及三井化學公司等也開發(fā)了丁二烯新制法，正在討論或計劃投入量產(chǎn)。如果新制法能順利推進量產(chǎn)，丁二烯及其衍生品可能就不會出現(xiàn)供給不足的情況。

甲醇的用途越來越廣

在美國，利用頁巖氣的主要成分甲烷制造甲醇的工廠建設(shè)計畫也接連涌現(xiàn)。以全球最大的甲醇生產(chǎn)商Methanex公司為首，預(yù)計多家企業(yè)都會在2014年～2017年增產(chǎn)，總增產(chǎn)規(guī)模預(yù)計為500萬噸/年。

三井物產(chǎn)公司與美國大型化工品廠商塞拉尼斯公司（Celanese）各出資50％設(shè)立了業(yè)務(wù)公司，該業(yè)務(wù)公司計劃建設(shè)年產(chǎn)能為130萬噸的甲醇工廠，于2015年中期投入使用（圖4）�？偼顿Y達8億美元。

圖4：將建設(shè)甲醇工廠的德克薩斯州Clear-Lake 三井物產(chǎn)和塞拉尼斯共同出資設(shè)立的公司將在照片中畫圈的地方建設(shè)產(chǎn)能為130萬噸/年的甲醇工廠，計劃在2015年中期投產(chǎn)。

新工廠生產(chǎn)的甲醇由兩公司各購買50％，三井物產(chǎn)主要在美國銷售，而塞拉尼斯將作為自公司產(chǎn)品的原料使用。此前，甲醇大多被用作福爾馬林、汽油添加劑和醋酸等的原料，但近年來，通過甲醇經(jīng)由乙烯和丙烯制造聚乙烯和聚丙烯的技術(shù)受到關(guān)注。如果能用甲醇制造樹脂，將對樹脂的供求關(guān)系產(chǎn)生巨大影響。

接下來是“煤炭革命”？

利用頁巖氣制造甲醇，以此為原料制造聚乙烯和聚丙烯的工廠建設(shè)也已經(jīng)提上議程，但已經(jīng)有工廠率先展開了行動，那就是以煤氣為原料的工廠。這是一項歷史悠久的技術(shù)，但煤炭資源豐富的中國對其進行了改良，使其在最近幾年突然開始受到關(guān)注。在盛產(chǎn)煤炭的中國內(nèi)陸地區(qū)，利用煤炭制造乙烯的年產(chǎn)30萬噸的工廠已經(jīng)投入使用。

“未來供求動向”的數(shù)據(jù)顯示，中國已公布的利用煤炭制造乙烯和丙烯的工廠產(chǎn)能簡單相加“將超過1000萬噸/年”。不過，“未來供求動向”對確定性高的新設(shè)計畫進行的統(tǒng)計結(jié)果為，以煤炭為原料的乙烯和丙烯工廠的規(guī)模只有120萬噸/年。但如果按照公布的計劃新建工廠，中國的乙烯和丙烯合計年產(chǎn)能將增加1000萬噸。

這樣一來，中國的化學品進口量將銳減，樹脂等化學品整體的供求和采購環(huán)境極有可能從根本發(fā)生變化。這可以說是“巨大變化”。樹脂等有機材料是否會在頁巖革命之后掀起“煤炭革命”將成為最大的關(guān)注點。（作者：高田憲一，日經(jīng)能源環(huán)境網(wǎng) 供稿）