傳統尿素企業產品升級及產業鏈延伸

曲均峰

（海油富島（上海）化學有限公司 華南分公司，海南 東方 572600）

尿素是我國重要的基礎肥料品種，約占氮肥消費總量的65%，在國內廣泛使用并受到農民的喜愛，是化肥行業重要的組成部分，更是我國糧食安全穩定的重要物資保障。我國尿素行業發展起步于20 世紀70 年代，在此之前，國內尿素裝置小，產能和產量低。改革開放后，市場需求加速了我國化肥企業進入發展快車道，國內尿素產量大幅度增加，目前我國尿素生產工藝、裝置管理等已處于世界先進水平［1］。

隨著資源、能源及環境要求提高，國家多措并舉推動化肥減量增效，新型肥料需求增多［2］，傳統尿素用量越來越少。傳統尿素企業面臨著巨大的生存和發展壓力，尿素行業落后產能慘遭淘汰。因此，傳統尿素企業都在探索產品轉型升級，延伸發展下游產業鏈，打造適應新發展形勢的企業發展模式。

1 傳統尿素企業現狀

1.1 尿素產能和產量

據中國氮肥工業協會統計，2016 年隨著國家出臺供給側改革來化解尿素產能過剩問題［3］，化肥優惠氣價取消，環保政策高壓，尿素產能開始下降，由2015年高點8 900萬t（產量7 059萬t）降為8 429萬t；2019年退出745萬t，新增90萬t，停車645萬t，實際有效產能為6 737萬t；2020年尿素產能為6 634萬t。2021年尿素產量5 455萬t，表觀需求量為5 078.2萬t，產量過剩約400萬t。目前我國尿素表觀消費量約4 000萬t，尿素產能仍然嚴重過剩。因此，中國氮肥工業協會設置了明確的產能退出目標，淘汰開工率低、虧損的企業，產能逐漸得到優化。“十三五”以來，我國已累計退出和置換合成氨產能1 979萬t/a、尿素產能1 787萬t/a。

1.2 重點尿素生產企業

我國尿素生產企業眾多，尿素相關企業約2.2萬家，2020年規模50萬t/a以上尿素生產企業有64家，產能占比達82.1%，產業集中度比較高。重點尿素企業包括湖北宜化集團有限責任公司、云天化集團有限責任公司、山東華魯恒升化工股份有限公司（簡稱華魯恒升）、河南心連心化學工業集團股份有限公司（簡稱河南心連心）、中海石油化學股份有限公司等。我國氮肥生產基本以合成氨作為核心原料，合成氨行業的運行狀態較大程度上決定了氮肥生產企業的盈利基礎，基本主導產業鏈發展。

1.3 傳統尿素生產工藝路線

傳統尿素生產工藝路線主要有煤制尿素和天然氣制尿素2種，兩者產能占90%以上。2016年我國煤制尿素產能占比為78%，其中固定床、氣流床（包括水煤漿、航天爐）、焦爐煤氣制尿素分別占51%、22%、5%。固定床工藝能耗、成本高，逐漸被淘汰。此外，煤制尿素工藝需要配套合成氨裝置，因此部分企業也會聯產甲醇、純堿等。

為了提高資源利用效率，氮肥行業開展了大規模的原料結構和動力結構調整，建成了一批航天爐、水煤漿制氣等潔凈煤氣化合成氨裝置，其在氮肥總量中的占比已達到37.2%［1］。合成氨作為煤氣化的關鍵產品，整體受到的監管限制極為嚴格，新建產能受限，尿素的整體產能呈現出結構性優化。

1.4 尿素需求下降

在我國，尿素主要應用于農業和工業兩部分。其中農業需求占尿素總產量的60%，主要應用在水稻、玉米、果樹等各種農作物上。工業需求主要應用于復合肥生產、人造板、環保煙氣脫硝以及一些小工業等。

農業方面，自2006 年開始，國家全面開展平衡施肥，用肥結構更加合理，水肥一體化應用面積不斷擴大，復合肥應用比例不斷增加，尿素使用量下降；工業方面，三聚氰胺、電廠脫硫脫硝以及板廠膠水等小工業對尿素需求量趨于增加，尤其是脫硝方面，國家持續推進電力行業危險化學品安全綜合治理，尿素需求量有一定增加，板廠膠水受當前房地產政策影響大，尿素用量波動較大。總體來看，尿素需求量呈下降趨勢。

2 尿素產品升級及產業鏈延伸

2.1 傳統尿素產品升級

2.1.1 緩控釋尿素

緩控釋尿素是通過在普通尿素表面包裹一層特殊的材質，降低養分釋放速率，延長肥效。包膜型尿素一般可分為無機物包膜和有機聚合物包膜兩大類。常用的無機物包膜材料主要有硫黃、膨潤土、硅藻土和磷酸鹽等，成本低，養分釋放期短。常用的有機聚合物包膜材料主要包括天然高分子（如淀粉、腐植酸）、合成高分子聚酯類和半合成高分子醋酸纖維素三大類［4］，養分釋放期長。農業農村部登記的緩控釋尿素品種約30 個，目前我國緩控釋肥產能為800 萬t/a，產量約400 萬t/a，施用量約315萬t/a，施用量達到了我國復混肥施用量的5%［5］。

2.1.2 增值尿素

增值尿素是在基本不改變當前尿素生產工藝的基礎上，向尿液中添加增效劑或在尿素顆粒外表面噴涂增效劑后得到的尿素產品。品類主要包括穩定性尿素、氨基酸尿素、腐植酸尿素、海藻酸尿素及含鉀尿素等，目前增值尿素處于快速發展期。經過近幾年的發展與應用，增值尿素施用效果受到認可，產量逐年增長，根據相關數據，2017—2020年增值尿素產量分別約為203 萬、223 萬、229 萬、260 萬t；新型尿素生產企業逐年增多，發展趨勢良好［6］，是國家“十四五”氮肥行業重點發展方向之一。

2.2 傳統尿素產業鏈延伸方向

2.2.1 車用尿素

車用尿素是指w（尿素）為32.5%且溶劑為超純水的尿素水溶液，是重要的汽車尾氣處理液。重卡等柴油車尾氣通過車用尿素吸收處理，氮氧化物轉化為氮氣和水，達到國家機動車（國五）排放標準。尿素生產企業制備車用尿素溶液具有流程短、成本低的優勢。為此，車用尿素成為尿素企業產業升級的方向之一。國內四川美豐化工股份有限公司（簡稱四川美豐）旗下子公司四川美豐加藍環保科技公司在車用尿素生產裝置方面獲得2項國家發明專利，后續在四川瀘天化股份有限公司（簡稱瀘天化）等化肥企業投產，河南心連心也投資了生產線。2017—2020 年我國車用尿素消費量從92.5 萬t增長至256.0萬t。據測算，近期需求量為500萬t/a，中長期需求量為1 500 萬t/a，目前我國車用尿素行業注冊資本大于1 000萬元的企業有130余家。

2.2.2 三聚氰胺

三聚氰胺是一種重要的熱固性樹脂，是重要的有機化工原料，是黏合劑、造紙、皮革、紡織等工業不可缺少的化工原料之一［7］。尿素企業生產三聚氰胺具有成本優勢，尿液直接入料，省去造粒、熔融的生產成本及包裝運輸費用等，同時自身的公用工程也可直接利用。生產三聚氰胺1 t約需尿素3 t，2019年我國三聚氰胺產量為130萬t，表觀需求量100萬t左右，處于供大于求階段，國內四川美豐、河南心連心等尿素企業是三聚氰胺的重點生產企業。

2.2.3 醋酸

醋酸是一種重要的有機化工原料，在有機酸中產量最大，除用于生產醋酸乙烯外，在醋酐、醋酸酯及紡織、農藥等行業也不可缺少。

醋酸大多采用甲基羰基化法合成，以甲醇和一氧化碳為主要生產原料。近些年，我國工業用醋酸產能和產量不斷增長，到2019年醋酸產能已達925萬t，產量743.9 萬t，較2018 年增長7.59%，表觀消費量為626 萬t，處于產能過剩階段。目前，華魯恒升、上海華誼集團股份有限公司、兗礦能源集團股份有限公司等尿素企業均已建有醋酸生產線。

2.2.4 乙二醇

乙二醇（EG）又名甘醇，是最簡單和最重要的脂肪族二元醇，也是一種重要的石油化工基礎有機原料，主要用于生產聚酯纖維、防凍劑、不飽和聚酯樹脂、增塑劑等，此外還可用作涂料、剎車液以及油墨等，用途十分廣泛。

目前國內乙二醇生產工藝主要有石油法、MTO法以及合成氣法。石油法是通過石油生產乙烯，經環氧乙烷合成乙二醇。MTO 法是由甲醇制烯烴得到乙烯，再通過傳統的石油路線由乙烯生產乙二醇；合成氣法是以煤或焦爐尾氣為原料得到合成氣，再對其進行分離提純得到一氧化碳和氫氣，其中一氧化碳通過催化偶聯合成草酸酯，之后與氫氣進行加氫反應制得乙二醇［8］。我國是全球最大的乙二醇消費市場和貿易市場，2020 年我國乙二醇表觀消費量約1 900萬t，國內產量863萬t，市場前景好。目前，華魯恒升、河南心連心、中鹽安徽紅四方股份有限公司等肥料相關企業已建立生產線，并取得較好的經濟效益。

2.2.5 二甲醚

二甲醚（DME）是從煤、天然氣等制取的有機化合物。DME 由于具有清潔、動力性能好、易儲存等特點，在新能源和精細化工領域獲得了廣泛的應用。由DME 合成柴油含氧添加劑不僅可有效改善柴油車的尾氣排放，還可部分替代石油，符合我國能源政策，作為油氣資源的補充，對我國能源具有重要的戰略意義［9］。一步法是以合成氣為原料，在甲醇合成及甲醇脫水的雙功能催化劑上直接反應生成二甲醚。一步法合成二甲醚工藝的開發，具有成本優勢，可在聯產甲醇的化肥生產中實施，利用原裝置的各種生產設備，適當改造就可形成較大二甲醚生產規模，是眾多企業關注的重點。近年來化肥企業如瀘天化、山西蘭花科技創業股份有限公司和河南心連心等均有二甲醚生產線，但產能過剩。2020年我國二甲醚產能為700萬t，實際產量約250萬t。

2.2.6 碳酸二甲酯

碳酸二甲酯（DMC）是一種用途廣泛的綠色有機化工產品，可以代替劇毒的硫酸二甲酯和光氣與多種醇、酚、肼類化合物反應合成許多高附加值的下游產品，也可以用作環保型的油品添加劑。另外，DMC 也是優良的有機溶劑，可用于涂料和鋰電池等［10］，有廣闊的應用前景。DMC的合成方法主要有光氣法、尿素醇解法、甲醇氧化羰基化法、CO2與甲醇直接合成法［11］。國內DMC生產企業通過DMC系列產品產業鏈縱向延伸，形成了以DMC系列產品為主導的一體化生產體系，具有很好的深加工前景和效益。2020 年我國碳酸二甲酯產能合計97.6萬t，國內需求量大，前景好，國內華魯恒升、瀘天化等尿素企業已有DMC生產線。

3 典型尿素企業實踐

華魯恒升是化肥企業轉型的成功實踐者，是近年尿素企業多元化發展的典范。華魯恒升從一家小合成氨企業起步，轉型成為多元化發展的具有很強競爭力的煤化工企業。2021 年華魯恒升年報顯示：營業收入翻倍增長，達到266.36億元；凈利潤同比增長3.09 倍，達到72.54 億元。從產品角度看，新材料相關產品收入115.56億元，有機胺業務收入59.18億元，肥料業務收入41.41億元，醋酸及衍生品收入34.63 億元，肥料產品收入僅占到總收入的16%左右。

以小氮肥基礎作支撐，華魯恒升鞏固上游氣化以及傳統產業優勢，加大研發投入，在延伸產業鏈上下功夫，上下游一體化融合發展，實現由肥企到化工企業的轉變，形成了化學肥料、聚氨酯原料、羰基化衍生產品、化工新材料四大板塊。

2021 年年報披露華魯恒升現有在建產能包括：尿素100萬t/a，醋酸100萬t/a，DMF 15萬t/a，混甲胺15萬t/a，尼龍6產品20萬t/a，尼龍66產品8萬t/a，聚己二酸/對苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）12萬t/a，碳酸二甲酯60萬t/a，碳酸甲乙酯30萬t/a，碳酸二乙酯5萬t/a。

華魯恒升已布局完成相對完善和成熟的產業鏈結構，有幾條合成生產線都是以煤作為原料采取固定層間歇氣化技術和潔凈煤多元料漿氣化技術制取水煤氣，通過變換、凈化、分離制取合成氨原料氣、甲醇原料氣、碳基合成原料氣CO、尿素合成原料氣CO2、加氫用原料氣H2等，通過以上各種原料華魯恒升可以生產氨、甲醇、甲胺、尿素、醋酸、乙二醇、己二酸等多種化工產品。

4 展望

當前形勢下，傳統尿素企業機遇與挑戰并存，企業要想重新煥發青春活力，實現長久可持續發展，不僅需要持續開展技術創新，而且在戰略上需要及時把握住新型肥料發展的新趨勢和新戰略，在裝置運行及低碳發展上要緊跟合成氨新工藝、新技術、新型催化劑等發展動態，政策上要緊跟國家發展規劃，跟進環保、安全及循環發展戰略；把握住化肥工業新的產業和產品鏈、新的市場應用鏈的擴展和新機遇，開創未來尿素工業發展的新局面。