一文看懂！——什么是乙烷运输船？

乙烷运输船

1. 首先，什么是乙烷？

乙烷是一种用途广泛的碳氢化合物，可以在油田和气田中找到，在石化工业中发挥着至关重要的作用（除其他外），主要作为制造我们现代生活中至关重要的众多产品的原材料。从化学角度来看，乙烷就像甲烷（天然气）一样是一种无色无味的碳氢化合物，是仅次于甲烷的第二轻烃，它由两个碳原子和六个氢原子组成（化学式C2H6）。乙烷属于天然气凝析液（NGL）类别，介于液化石油气（LPG）和液化天然气（LNG）类别之间。

图1：原料类别

当乙烷冷却到 -88 摄氏度（-126 华氏度）时，它会从气体变为液体。在这种低温下，液化乙烷气体（LEG）的体积显著减小，便于其散装运输。实际上乙烷从来都不是纯净的，总是含有其他气体，例如甲烷等......因此，它在液态时的温度始终低于 -90°C（-128 华氏度）。

图2：液化气体的主要特性

2. 为什么该行业正在寻找乙烷？

石化行业在多种场合下使用乙烷：

• 石化工艺原料：乙烷是生产乙烯的主要原料，乙烯是塑料、防冻剂和溶剂等各种产品的基本组成部分。在蒸汽裂解的过程中，乙烷被加热到非常高的温度，分解（或“裂纹”）成更小的分子，如乙烯和丙烯。这些用于制造各种类型的塑料和合成纤维。

• 能源生产：乙烷可以作为燃料燃烧，尽管它作为化学原料比作为能源更有价值。

图3：石化基础构建块价值链

3. 为什么乙烷市场自2015年以来蓬勃发展？

在美国页岩气革命之前，乙烷市场被认为是一个低潜力的交易市场，根据乙烷价格，天然气加工商每天都会做出从天然气流中去除乙烷的决定。

美国页岩气革命造成了乙烷生产过剩，而仅靠美国无法商业化。德克萨斯州附近涌现出几家乙烷裂解装置，但乙烷仍然大量过剩。这种新的供应为美国与欧洲、南美和亚洲之间的乙烷贸易增加提供了机会。

图4：世界上第一艘超大型乙烷运输船 （VLEC） “Ethane Crystal”在Morgan’s Point Terminal装载

（图片由企业产品公司提供）

4. 乙烷运输背景是什么？

早期的乙烷运输主要由配备IMO Type-C货舱的乙烯气体运输船组成。这些容量高达10,000 m3的船舶和少数容量从10,000到36,000 m3的船舶并不是应对页岩生产中乙烷出口增加的最佳选择。因此，开始设计专用的乙烷运输船（大多数时候也可以运输液化石油气）。

运输成本是价值链中相当大的一部分。为了提高竞争力并使新项目可行，新一代乙烷船，超大型乙烷运输船（VLECs）引起了人们的关注。这些新一代乙烷运输船往往更大（87,000 ~ 150,000m3），可以装载货品的范围更广泛，可以是液化石油气到液化天然气的气体，吸引了石化 （NGL） 和液化天然气航运行业的利益相关者。

因此，在2014年底，总部位于印度的企业集团Reliance Industries主动订购了第一艘配备了薄膜货舱的新一代乙烷运输船，总容量达到87,200 m3。这种新型船舶被称为超大型乙烷运输船（VLECs）。该订单是在三星重工（SHI）建造的。

图5：超大型乙烷运输船 Seri Everest 在三星重工建造

5. LNG运输船、LPG运输船和乙烷运输船有什么区别？

液化天然气比乙烷更冷，密度更轻。货物的围护系统必须至少适应乙烷密度。其中一家货物围护系统制造商提供一种设计，可以同时满足乙烷和液化天然气的密度和温度要求。通过这样做，该船可以在其30年的使用寿命内运输乙烷和/或液化天然气。

另一个主要区别是蒸发气（BOG）。BOG是液化气升温时的自然蒸发的气体。行业参与者关注蒸发率 （BOR），即每日 BOG 除以整个货物量的比率（以每天体积的百分比表示）。

液化天然气运输船配备了主发动机和辅助发动机，液化天然气蒸发气体可以被燃烧，以作为推进或发电使用。然而，现在的发动机无法燃烧乙烷蒸发气体。因此，船东要么在锅炉或燃气燃烧装置中燃烧它—这两种方式都会导致经济损失，要么“冷却”。为此，需要一个名为再液化装置的特定系统。蒸发气体以气体形式注入，经过处理，然后以液态方式重新注入货舱。该系统是一个复杂的工程工艺，在前期投资和运营支出方面相对昂贵。

图6：乙烷船主要设备及系统

6. 较高的蒸发气体的后果是什么？

任何蒸发气体的增加都会导致在船舶的整个生命周期（通常为30年）的前期投资（更大的容量和/或额外的设备）和运营支出上的额外支出。

较高的蒸发气体意味着再液化装置的容量增加，意味着造船阶段的成本增加。

再液化装置产能的增加意味着耗电量（运营支出）的增加。

如果使用轴带发电机（取电）发电，则功率效用的增加意味着更大的辅助发动机容量（资本支出和运营支出增加）或服务速度减慢。

服务速度的放缓意味着交付的货物减少，船东的收入减少。

图7：每艘船有3台这样的再液化系统撬块（来源：瓦锡兰气体解决方案）

7. 建造此类船舶的主要造船厂是谁？

如今，与液化天然气运输船相比，超大型乙烷运输船市场仍然是一个新兴的市场。

两家韩国造船厂已交付18艘配备GTT Mark III货物围护系统（CCS）的超大型乙烷运输船，中国大连船舶重工集团有限公司已交付2艘配备C型罐的超大型乙烷运输船，江南造船厂已交付4艘配备B型舱的超大型乙烷运输船。据 https://www.spglobal.com 称，手持订单中还有 31 艘超大型乙烷运输船。

图8：截至 2024 年 4 月 1 日的 VLEC 订单（交付和手持订单）概述。

B型和GTT薄膜型货物围护系统各自占约50%的市场份额，因为C型舱的重量甚至比B型舱重，因此市场不再亲睐C型舱。

图9：截至2024 年 6 月，VLEC货物围护系统市场份额

8. 这两种货物围护系统有什么区别？

B型舱和GTT Mark III货物围护系统均属于国际气体规则（IGC）分类的范畴，该规则定义了液化气体运输的设计和安全标准。

B型舱是一种独立的舱，先建造然后吊装到货舱中。储罐本身充当主要围护，而内船体则充当次要围护。舱在木块支架上，直接与船舶双底结构融为一体。储罐周围环绕着约800毫米宽的检测空间。保温系统应用于货舱外壁，通常由聚氨酯泡沫板制成。

GTT Mark III系统像 “墙纸” 一样应用于货舱的内船体。工业界常指 “薄膜系统” 。IGC要求的两个必要屏蔽膜已整合到薄膜系统中。初级膜由不锈钢 S304 或殷瓦钢制成，而次级膜可以是一种复合材料或殷瓦钢。GTT Mark III膜系统的蒸发气体由制造商保证，可防止运营支出的偏差和设计的不匹配。同时，业界普遍认为，GTT薄膜系统比罐外敷设聚氨酯泡沫板的B型舱有更低的蒸发率。原因是暴露在海水温度下，货舱和双底结构元件之间的木块在周围检查空间和冷桥中形成的对流现象。

根据船舶设计师的研究，Mark III货物围护系统的重量为1,650吨，而采用5%镍钢和铝为材料的B型舱的重量分别为4,000吨和5,040吨。它会导致很大的吃水差异。配备了最新的薄膜系统的超大型乙烷运输船吃水深度为11.50米，而使用中国制造的B型舱建造的超大型乙烷运输船的实际吃水深度超过12.2米。由于美国乙烷出口码头有吃水限制，B型舱的超大型乙烷运输船为避免搁浅而无法满载货物。每个航次报告的货物减装量大约为3,700立方米。

图10：80 年代创造的 GTT Mark III 货物围护系统

9. 这两种货物围护系统的装载限制是多少？

根据此标准，这两个系统的设计不同。

根据 IGC 规范，B 型舱可以在任何填充限制下加注，但在返回时会面临更高的晃动负载，并最终面临更高的蒸发率。

另一方面，GTT根据操作反馈开发了其系统，其中气体运输船要么满载航行，要么处于压载状态。通过考虑这样的假设，薄膜系统与低泡沫密度面板隔离，这受益于低导热值并最终提供较低的蒸发率。最新一代超大型乙烷运输船的2/3/4货舱加注限制为10%至50%，1 号货舱的加注限制为 15% 至 50%。这种优化使容器能够以最低的蒸发率装载从 0 立方米到 99,000 立方米的所有容量。

图11：乙烷货物的所有运力图

2024年初，美国ABS船级社和英国劳氏船级社都授予GTT Mark III围护系统原则上批准船对船转运货物运营。该系统被证实是一种安全且具有成本效益的解决方案，不但可用于输送液化乙烷，还可以运输丙烷、丁烷、乙烯或丙烯，无论储罐处于什么样的装载水平。

图12：英国劳氏全球分部总监在多哈向 GTT 颁发 VLEC 船对船 AiP 证书

10. 两个货物围护系统可以承载相同的货物类型吗？

超大型乙烷运输船是一项重大的金融投资，并受到地缘政治不确定性的影响。目前，美国是乙烷的唯一出口国，尽管阿联酋已表示有意加入该市场。投资者对依赖单一供应商的贸易方案持谨慎态度，并寻求提供多样化的选择以减轻此类风险。该行业提供两种解决方案，这取决于所使用的货物围护系统。配备 9% Ni 的B 型舱的 超大型乙烷运输船能够运输乙烷、乙烯和液化石油气，但根据 IGC，从技术上讲，它不能运输液化天然气。相反，具有薄膜围护系统的超大型乙烷运输船与液化天然气完全兼容，液化天然气通常具有更高的转售价值。此外，这些超大型乙烷运输船非常适合改装成为 FSRU 的市场，该市场通常需要 90,000 至 150,000 立方米的载货能力，具体取决于 FSRU 的项目。

11. 配备B型舱和薄膜型舱的超大型乙烷运输船在运营支出上有什么区别？

根据来自：freshMINT （marketintelligencenetwork.com）的在线数据，薄膜型的超大型乙烷运输船的航行速度比 B 型超大型乙烷运输船快 0.83 节航速。这种速度差导致华东地区和墨西哥湾之间每年增加0.308次往返，相当于增加29,974立方米载货量。考虑到大约100美元/吨的销售价格，这相当于每年超过3百万美元的额外收入。

图13：根据 freshMINT 数据的超大型乙烷运输船平均速度

这种显着的速度差异是由以下因素驱动的：

• 通过从轴带发电机来运行大容量再液化单元以处理大型蒸发气体

• 由于货物密封系统，B 型船舶吃水较大，与 GTT Mark III 薄膜系统相比，重量差异增加了 3,000 吨。

另一个区别在于装载量。由于初始重量较大，配备B型货舱的超大型乙烷运输船在从德克萨斯州尼德兰的美国出口码头出发时，会遇到吃水限制的困难。这就导致了每次航程的货物装载量减少。据业内报道，这一限制导致约2,000公吨或3,700立方米的进货损失。

从经济学的角度来看，速度和进货量的差异每年导致数百万美元的收入。

12. 乙烷运输朝哪个方向发展？

随着乙烷市场的成熟，行业利益相关者对跨洋运输大量乙烷的兴趣越来越大。因此，船东越来越倾向于投资载货能力更大的船舶，而不是选择较小的船舶。这种偏好也延伸到出口商和进口商的码头运营，他们特别喜欢超大型乙烷运输船（ULECs）。这些较大的运输公司有助于增加年度装卸量，提高产量和收入，以及减排和有吸引力的ESG目标。

150,000 m³ ULEC 的设计规格符合美国和印度码头的运营限制。

图14：招商局重工（江苏）有限公司的双AiP仪式，涉及由Deltamarin China设计并配备GTT技术的99K VLEC和150K ULEC

投资采用薄膜技术的乙烷运输船可以使船东降低财务风险，并在必要时兼顾液化天然气运输。事实上，该资产具有双重货物兼容性，可以完美地应对市场的不确定性。从技术上讲，从乙烷运输船到LNG运输船的转换应在改装船厂进行。预计主要工作将集中在主发动机改装上，可能还有辅助发动机和再液化装置的改装。

与第一代VLEC采用的潜液泵相比，新一代船最好配备深井泵。事实上，深井泵更容易维护，因为泵电机位于货舱外部，不可泵送的容积减少，并且无需防冻管线即可泵送多种货物（包括液化天然气）。 

来源：GTT法吉泰