石油沥青期货基础生产工艺及市场分析 南宁开户.docx
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石油沥青期货基础生产工艺及市场分析南宁开户
石油沥青生产工艺及市场分析
——首创期货
一、概述
众所周知，沥青是最古老的石油产品，人类在认识石油之前便开始使用沥青了。
早在5000多年前人们发现了天然沥青，并且利用其良好的黏结能力、防水特性、防腐性能等特征，以不同的形式用作铺筑石块路的黏结剂，为宫殿等建筑物作防水处理，作为船体填缝料等。
21世纪的今天，沥青作为工程材料在国民经济各部门有广泛的用途，在许多领域仍然是不可替代的产品，而且应用领域还在不断拓宽。
沥青是经过简单加工就可以生产出来的石油产品。
早期沥青来自天然沥青矿,其大规模生产和使用是在大约100年前利用原油作为原料之后。
只要原油选择合适，通过常减压蒸馏就可以得到铺路用的沥青，或再经过吹风氧化提高沥青的硬度就可得到屋面防渗、防水用沥青。
石油沥青经过一百多年的生产和发展，已经出现道路沥青、防水防潮、油漆涂料、绝缘材料等数十个品种和上百个牌号的产品。
目前石油沥青已被广泛用于国民经济各个领域，特别是随着公路交通事业的发展，使用高等级道路沥青铺筑的路面越来越多。
沥青的生产和使用已成为一个国家公路建设、房屋建筑等发展水平的主要标志。
我国是发展中的第一大国，公路建设和建筑业持续高速发展，特别是近年来提出加大基础设施的建设，西部大开发等，对石油沥青的需求愈发强劲，市场容量很大。
自1988年我国首条高速公路——沪嘉高速建成，高等级公路建设在我国迅猛发展。
2011年高速公路通车里程达8.5万公里，截止“十二五”末期我国高速公路规划总里程将达到13.9万公里，成为世界高速公路总里程第一的国家。
伴随着公路建设的飞速发展，石油沥青市场方兴未艾，我国无疑已经成为全球最大、最活跃的沥青市场。
二、沥青的概念及分类
尽管早在20世纪初，人们就企图将沥青做一个统一的定义，但是，迄今为止还没有定论。
在国外关于沥青的名词有：
bitumen，asphalt，asphalticbitumen等。
在国内一般将bitumen，asphalt，asphalticbitumen均译为沥青，而在使用上，bitumen常常指天然沥青，asphalt常常指石油炼制所得的沥青。
这里需要说明的是：
在文献与著作中，美国习惯把来自石油加工所得渣油或由渣油氧化所得产物叫做“asphalt”，而欧洲则习惯地称之为“bitumen”。
沥青主要是指由高分子的烃类和非烃类组成的黑色到暗褐色的固态或半固态粘稠状物质，它全部以固态或半固态存在于自然界或由石油炼制过程制得。
沥青按其在自然界中获得的方式可分为地沥青和焦油沥青两大类，如表1所示。
地沥青又分为天然沥青和石油沥青，天然沥青是石油在自然界长期受地壳挤压并与空气、水接触逐渐变化而形成的，以天然形态存在的石油沥青，其中常混有一定比例的矿物质。
按形成的环境可分为湖沥青、岩沥青、海底沥青、油页岩等。
石油沥青是原油加工过程的一种产品，在常温下是黑色或黑褐色的粘稠的液体、半固体或固体，主要含有可溶于三氯乙烯的烃类及非烃类衍生物，其性质和组成随原油来源和生产方法的不同而变化。
焦油沥青是煤、木材等有机物干馏加工所得的焦油经再加工后的产品，如表2所示。
工程中采用的沥青绝大多数是石油沥青，石油沥青是复杂的碳氢化合物与其非金属衍生物组成的混合物。
表1：
沥青按来源分类
沥青
地沥青
天然沥青：
湖沥青、岩石沥青、海底沥青
石油沥青：
用石油经开采、精炼加工而得到的
焦油沥青
煤沥青
木沥青
表2：
天然沥青以及煤焦油沥青的分类与形成条件
沥青
分类
形成条件
天然沥青
湖沥青
地下的沥青溢出到地面形成湖盘形状，形成湖沥青
岩石沥青
沥青流入在多空状石灰岩和石岩中形成岩石沥青，其砸成小碎片后，可作为集料来使用
砂石沥青
沥青流入砂层形成砂石沥青
沥青岩
原油流入岩石缝后，经漫长岁月形成的沥青。
沥青岩几乎接近于纯沥青
煤焦油沥青
低温沥青
把焦油除馏时的加热温度降低至390℃直接生产或者用中温沥青回配蒽油产生
中温沥青
煤焦油初馏在正常条件下的产物
高温沥青
中温沥青蒸馏、氧化处理或加压热处理后的产物
三、石油沥青的生产工艺及用途
石油沥青是原油加工过程中制得的一种沥青产品，主要含有可溶于三氯乙烯的烃类和非烃类衍生物，其性质和组成随原油来源和生产方法的不同而变化。
按胶体理论，石油沥青主要由油分、胶质、沥青质三种物质组成，如表3所示。
表3：
石油沥青的组成
名称
直馏石油沥青
氧化石油沥青
组成%
油分
30～50
5～15
胶质
35～50
40～60
沥青质
15～30
30～40
生产沥青的原油主要是选择环烷基原油和蜡含量较低的中间基原油或稠油。
世界各地生产的1500种原油中，只有260种适合用于制造石油沥青，在调和与氧化生产工艺的配合下可以扩大到600多种，这些原油的产地主要集中在美国、中东、加勒比海周围和俄罗斯。
我国的石油资源比较丰富，目前我国适合于生产优质道路沥青的原油有辽河油田欢喜岭稠油、新疆克拉玛依稠油、胜利油田单家寺稠油、塔河稠油和渤海绥中36-1稠油等。
石油沥青按其生产加工方法可分为：
直馏沥青、溶剂脱油沥青、氧化沥青、调和沥青、乳化沥青、改性沥青等，如图1所示。
图1：
石油沥青生产工艺流程示意图
直馏沥青是指由原油通过常减压蒸馏的方法直接得到的产品，在常温下是黏稠液体或半固体；溶剂脱油沥青是指由减压渣油经溶剂沉淀法得到的脱油沥青产品或半成品；氧化沥青是由减压渣油为原料经吹风氧化法得到的产品。
由上述生产方法得到的沥青再加入溶剂稀释，或用水和乳化剂进行乳化，或加入改性剂进行改性，就可以分别得到：
稀释沥青、乳化沥青和改性沥青。
前两种在常温下是液体，可流动，主要便于应用；后一种沥青改性剂类型和生产方法可以是液体或半固体。
由于稀释沥青使用过程中释放溶剂，污染环境，现在很少使用。
石油沥青产品已经广泛应用于道路工程、建筑工程、水利水电工程及其他领域。
与水泥路面等其他路面相比，沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨性好、振动小、噪声低、施工期短、养护维修简便、适宜分期修建等优点，因而获得了越来越广泛的应用。
随着国民经济的高速发展，公路建设投资规模不断扩大，道路沥青用量持续增长。
石油沥青按用途分类，可以分为道路沥青、建筑沥青、水工沥青以及其它按用途分类的各种专用沥青，其主要用途是各级公路建设、屋面防水、城市基础建设以及机场、拦水大坝、蓄能电站等应用领域。
在以上几个方面的应用中，各级公路建设石油沥青的消费占有举足轻重的地位。
当今世界各国的高等级公路大多采用沥青路面，美国的高等级公路90%以上是沥青路面，而我国万余里高速公路中，大约95%的里程采用了半刚性基层沥青路面，所以石油沥青在道路建设中有着十分重要的作用。
道路沥青包括重交通量道路沥青和中、轻交通道路沥青。
重交通道路沥青主要指高速公路、一级公路路面、机场道面及重要的城市道路路面，主要有针入度为130、110、90、70、50五个标号应用；中、轻交通量道路主要指一般道路路面、车间地面等，主要有200、180、140、100、60等标号的普通道路沥青应用。
气温高的地区，交通量大的道路选用牌号较小的沥青。
70号A级沥青为优质沥青，应用于重交通道路。
四、石油沥青的储存及运输
通常道路沥青离开生产装置进入贮罐贮存或经保温罐车运输都是保持在140~160℃较高温度下。
石油沥青的主要运输方式是散装热运，运送工具有铁路罐车、汽车罐车和沥青船。
铁路罐车通常每罐容量为50吨，罐体外层有保温材料，如岩棉或泡沫树脂涂层；罐车内部有火管用于明火加热，或最好用导热油加热，并有加压卸车设施，以便能在尽可能低的温度下尽快将沥青卸出。
汽车罐车每罐容量10至30吨，罐体保温和罐内加热器与铁路罐车类似。
短距离运送时可以不备加热设施，有的罐车自备卸车泵，有的罐车用车外泵或压缩空气卸车。
在有江河和海岸线的地区利用沥青船散装热运，运输费用最低，沥青船的吨位通常为500到1000吨、1000吨、2000吨等。
主要结构为分舱保温，舱内有加热器，利用热载体循环加热，用蜗杆泵输转。
此外，液体沥青不能像固体产品可以任意堆方，也不能像汽、柴油一样常温保存。
它的储运条件有特殊的要求，汽车火车运输必须有保温设施的槽车，有的车还带有加温设施。
沥青专用船舶也具备保温加温功能，一般要求液体沥青出厂温度高于160℃，从运输工具上卸下时温度要求不低于130℃。
相应地，沥青储罐同样需要具备保温加温性能。
因此，石油沥青的储运设施在建造和购买时，成本较其他油品的储运设施要高。
五、石油沥青的技术性质
石油沥青的性质取决于原油品质及加工方式。
石油沥青的主要技术指标有吸水/透水性、针入度、延性/延度、粘结性、温度敏感性—软化点、大气稳定性、溶解度、闪点、燃点和自然发火温度等。
其中最主要的是针入度、塑性、软化点。
针入度就是衡量石油沥青粘度的指标，针入度值愈小，表明粘度愈大，反之亦然。
塑性指石油沥青受外力作用时,产生不可恢复的变形而产生破坏的性质.它是石油沥青的主要技术性质之一。
石油沥青延度值愈大,表示其塑性越好。
软化点是沥青材料的粘滞性、塑性等随温度的变化而变化的性能，又称为沥青材料的温度敏感性。
它表示在一定外力存在下，沥青受热从固态转变为具有一定流动能力时的温度。
上期所上市沥青期货的标的物就是以90号沥青为标的物的，其具体性能指标见表4。
六、石油沥青的产品标准及检验
由于石油沥青的生产和产品性质对油源和生产方法的依赖性很大，各国均根据本国的资源、生产方法和使用条件建立各自的产品规格标准，至今国际标准化组织并没有制定出统一的石油沥青产品分类和规格标准体系。
目前，世界各国对道路石油沥青产品牌号的划分主要有三种方法，即按针入度分级、黏度分级和性能分级。
在针入度分级体系中，沥青针入度试验是测定沥青稠度的标准方法。
25℃的针入度给出了接近年平均使用温度下的沥青稠度。
由于方法和使用仪器相对简单，所以针入度分级相对普及：
美国、欧盟、澳大利亚、日本等的现行标准仍保留该体系。
黏度分级体系是根据沥青或薄膜烘箱后的沥青在60℃的黏度值来确定沥青的使用环境和使用条件。
在该体系中，60℃的黏度表征沥青的高温性能，体系中还给出了其他试验要求如25℃的针入度、135℃的黏度等。
黏度试验仪器较简单，重复性好，所以在北美国家和日本的高黏度沥青中采用了该体系。
性能（PG）分级体系是美国联邦公路局历经5年的研究所进行的美国战略公路计划中有关沥青分级体系的研究成果。
在PG分级体系中，用路面最高设计温度下的动态剪切模量表征沥青的高温性能，用最低路面设计下的劲度和劲度随变形的变化速率表征沥青的低温性能，用疲劳温度下的动态剪切模量表征沥青的抗疲劳性能用旋转薄膜烘箱试验和压力老化试验分别表征沥青的短期老化和长期老化性能。
目前我国的现行道路石油沥青标准主要包括国家标准、石油化工行业标准、交通行业标准、以及中国石化集团公司、中国海洋石油公司等企业标准。
中华人民共和国国家标准GB/T15180-2010《重交通道路石油沥青》于2011年5月1日开始实施，该标准规定了以石油为原料、经各种工艺生产的适用于修筑高等级道路的石油沥青的技术条件。
中华人民共和国石油化工行业标准NB/SH/T0522-2010《道路石油沥青》于2010年10月1日开始实施，该标准规定了以石油为原料,经各种工艺生产的适用于修建中、低等级道路及城市道路非主干道路面的道路石油沥青的技术要求及试验方法,以及包装、标志、贮存、运输及交货验收、采样。
2004年，交通部结合“八五”攻关的成果，在广泛征求沥青生产企业、交通研究部门和沥青使用部门的意见的基础上，出台了《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004），于2005年1月1日开始实施，其中在道路石油沥青的技术要求中，增加了按气候分区，增加了对针入度指数、60℃动力粘度和TFOT前后低温延度的要求，并将原来的普通道路沥青和轻、重交道路沥青进行了整合，形成了A、B、C三个等级的沥青，并规定了各等级沥青的使用范围，如表4所示。
表4：
交通部道路石油沥青技术要求（JTGF40-2004）
指标
单位
等级
沥青标号
试验方法[1]
160号[4]
130号[4]
110号
90
70号[3]
50号
30号[4]
针入度（25℃,5s,100g）
dmm
140～200
120～140
100～120
80～100
60～80
40～60
20～40
T0604
适用的气候分区[6]
注[4]
注[4]
2-1
2-2
3-2
1-1
1-2
1-3
2-2
2-3
1-3
1-4
2-2
2-3
2-4
1-4
注[4]
附录A[5]
针入度指数PI[2]
A
-1.5～＋1.0
T0604
B
-1.8～＋1.0
软化点（R&B），不小于
℃
A
38
40
43
45
44
46
45
49
55
T0606
B
36
39
42
43
42
44
43
46
53
C
35
37
41
42
43
45
50
60℃动力粘度[2]
不小于
Pa.s
A
-
60
120
160
140
180
160
200
260
T0620
10℃延度[2]，不小于
cm
A
50
50
40
45
30
20
30
20
20
15
25
20
15
15
10
T0605
B
30
30
30
30
20
15
20
15
15
10
20
15
10
10
8
15℃延度，不小于
cm
A、B
100
80
50
C
80
80
60
50
40
30
20
蜡含量（蒸馏法），不大于
％
A
2.2
T0615
B
3.0
C
4.5
闪点（开口），不小于
℃
230
245
260
T0611
溶解度，不小于
％
99.5
T0607
密度（15℃）
g/cm3
实测记录
T0603
TFOT（或RTFOT）后[5]
T0610或T0609
质量变化，不大于
％
±0.8
残留针入度比，不小于
％
A
48
54
55
57
61
63
65
T0604
B
45
50
52
54
58
60
62
C
40
45
48
50
54
58
60
残留延度（10℃）
不小于
cm
A
12
12
10
8
6
4
－
T0605
B
10
10
8
6
4
2
－
残留延度（15℃）
不小于
cm
C
40
35
30
20
15
10
－
T0605
注：
[1]试验方法按照现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052）规定的方法执行。
用于仲裁试验求取PI时的5个温度的针入度关系的相关系数不得小于0.997。
[2]经建设单位同意，表中PI值、60℃动力粘度、10℃延度可作为选择性指标，也可不作为施工质量检验指标。
[3]70号沥青可根据需要要求供应商提供针入度范围为60～70或70～80的沥青，50号沥青可要求提供针入度范围为40～50或50～60的沥青。
[4]30号沥青仅适用于沥青稳定基层。
130号和160号沥青除寒冷地区可直接在中低级公路上直接应用外，通常用作乳化沥青、稀释沥青、改性沥青的基质沥青。
[5]老化试验以TFOT为准，也可以RTFOT代替。
七、石油沥青的国内供需情况
1、供给情况
世界石油沥青生产和消费的市场仍以北美和欧洲为主体，美国的产能居于世界前列，亚太地区及其它发展中国家沥青生产能力趋于增长。
当前亚太地区主要国家公路网的建设高潮预计要延续到21世纪20年代，这预示着亚太地区道路沥青需求将继续增加。
我国和印度是亚太沥青处于上升趋势的主要国家。
全世界约85%的沥青用于铺路，近年来高速公路发展较快，到2007年底，全世界共有80多个国家和地区拥有高速公路，总里程超过23万公里以上。
其中美国排名第一，超过8.8万公里；第二名是中国，根据2011年底的数据，我国高速公路的通车总里程达8.5万公里。
按国家统计局统计，1990年至2000年国内沥青产量从273万吨增加到483万吨，年均增长5.9%；2000年至2012年产量进一步增长到1862万吨，增长幅度达286%。
目前，我国沥青生产企业主要是中石化、中石油、中海油、地方炼油厂、改性沥青生产企业五大部分组成。
国内主要的沥青生产企业分布在东北、华东和华南，资源缺口主要集中在华中、西南和华北地区，其中华中和西南地区炼厂缺乏。
华东和华南地区由于是进口沥青重要集散地，因而资源充足；东北地区炼厂集中，本地产量较大。
年产量超过200万吨的地区是长三角、东北、华南及山东。
全国沥青资源流向基本呈现自北向南、由东往西依次递推的态势，如图2、图3所示。
根据百川资讯统计，2012年我国沥青产量达到1862万吨左右，同比增长16%。
其中，中石油全年供应量近668万吨，为第一大沥青生产商，占比36%；中石化总产量约584万吨，占比31%，如表5所示。
表5:
2007-2012年我国沥青产量（分集团）
2007-2012年我国沥青产量（分集团）
单位：
万吨
2007
2008
2009
2010
2011
2012
中石油
241.5
279
443
465
566.4
668
中石化
273
243
422
580
527.8
584
中海油
220.5
153
200
218
215.9
279.3
地炼
315
225
205
353
276.9
330.7
总计
1050
900
1270
1616
1587
1862
数据来源：
易贸资讯，百川资讯
图2：
2012年1-12月沥青产量（分所属，分地区，饼图）
数据来源：
百川资讯
图3：
2012年中国十大沥青厂产量对比图
2、需求情况
石油沥青的消费主要涉及公路、市政、机场及建筑防水等，其中公路建设是拉动沥青消费量增长的主要力量。
1998年以后，出于拉动内需的需要，国家加大了基础建设的力度，公路建设投资迅速增加，每年达2000亿元人民币以上，2000年以后公路总里程上了一个新台阶，达到140万公里，国内沥青消费总量也开始迅速攀升，2000至2004年平均每年沥青消费增长在100万吨以上。
近6年中，除了2008年和2011年，其余4年沥青表观消费量都保持增长，主要原因是中国公路建设规模持续扩大，特别是2009-2010年大量项目通车，刺激了沥青用量，2012年则是由于调油、焦化等衍生需求增加，推动消费量宽幅增长。
产量是决定表观消费量波动的主要因素，并成为了过去6年中推动表观消费量上涨的主要动力，中国沥青市场的对外依存度又2007年的25%降至2012年的13%。
根据百川资讯统计，2006-2012年，国内沥青表观消费量从1352万吨涨至2126万吨，累计增幅达57%，国内公路建设规模稳定增长成为了表观消费量大幅增长的主要因素。
2012年相比较2011年1898万吨的表观消费，同比增长了12%，如图4所示。
主要原因是，大部分地区公路建设继续保持一定规模，终端刚性需求稳定，同时受上半年货币宽松政策影响资金面缓解，部分公路建设的资金得到保障。
图4：
2000年-2012年沥青消费量
3、进出口情况
90年代我国开始大规模兴建高速公路，由于当时国产重交沥青数量少、质量稳定性差，不能满足高等级公路建设的需要，进口沥青得到迅速发展。
根据海关部门提供的资料，1994年我国进口沥青突破10万吨，1995年同比增长180%以上达30.9万吨，之后几年以平均30%以上的速度增长。
2006-2010年，国内沥青进口量从343万吨增长至409万吨，累计增长19.2%。
作为高速公路沥青需求中最重要的环节，进口沥青需求随着公路建设规模的扩大而稳步增长。
同时随着国产沥青品质的提高和价格优势的增强，进口沥青的市场份额开始逐渐下降。
2012年进口量在273万吨左右，同比减少了14%，如图5所示。
一方面，国内沥青供应量不断增加，而且以三大集团为主的国内大炼厂产品质量不断提高，供应也相对稳定，更能满足大项目的供应条件，因此增幅远远高于进口沥青；另一方面，部分亚洲沥青厂对出口业务的经济性要求较高。
2012年国内沥青需求的热点区域主要集中在华北、东北、西北、华中和西南地区，月均进口量在22.8万吨左右。
长三角的江苏和浙江仍是进口沥青的主要口岸。
进口量最大的南京海关进口沥青中转量67万吨。
出口方面，2007年以来我国沥青出口维持增长趋势，2009年开始由于中石化加大了对沥青出口的拓展力度，增速加快，出口主要集中在长三角和华南沿海的炼厂。
但2012年出口量10万吨，同比减少60%，主要原因是出口的经济性下降。
图5：
中国沥青进口量年度与月度对比图
4、我国高速公路的发展
石油沥青是国民经济建设必不可少的重要物资，是修建公路不可或缺的基础材料。
我国从首条高速公路——沪嘉高速在1988年实现零的突破以来，用12年时间使高速公路里程翻了两番。
根据交通公路部门统计数据，截至2012年底，中国公路通车总里程达9.5万公里，仅次于美国，位居世界第二。
根据百川资讯对各省交通厅高速建设规划的调查，截至“十二五”规划的末期，我国的高速公路规划总里程将达到13.9万公里，2012年高速公路通车里程在1万公里左右，那么2012-2015年新增高速公路4.4万公里，年均增加1.1万公里，庞大的建设计划为沥青需求提供有力的保证。
其中，高速公路建设的重点区域依旧集中在华中、华北及西部地区，而湖南、新疆、四川、内蒙古的规划高速公路通车里程都超过了3600公里，如表6所示。
粗略计算，高品质沥青年均需求量近700万吨，为进口沥青和国产高品质沥青的需求提供有力的保证。
2013年，中国高速公路新增通车里程或达1.02万公里，或低于2012年国家交通工作会议上公布的1.1万公里，同比减少可能达到15%；且大部分省份今年的新增高速沥青同步均出现下滑。
2013年，各省高速建设规划显示，建设重点依然集中在华北、西南、华中等地。
其中，计划新增里程超过500公里的省份达到8个省份，分别为贵州、四川、内蒙古、河北、山西、河南、湖南及福建。
另外，未来高速公路网逐渐完善，养护则成为沥青需求的另一重要增长点，其次，则体现在国省道等一、二级道路的新建和完善。
表6:
2012年中国高速公路通车里程规划表
5、国外市场概述
从20世纪70年代至80年代中期，世界石油沥青生产量不断增长，高峰期产量超过1000万吨。
进人90年代以后产量显著下降。
由于大部分国家石油沥青主要用于道路建设，约占产量80%以上，因此沥青产量的增减直接反映这些国家和地区
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