传统尿素企业产品升级及产业链延伸

曲均峰

（海油富岛（上海）化学有限公司 华南分公司，海南 东方 572600）

尿素是我国重要的基础肥料品种，约占氮肥消费总量的65%，在国内广泛使用并受到农民的喜爱，是化肥行业重要的组成部分，更是我国粮食安全稳定的重要物资保障。我国尿素行业发展起步于20 世纪70 年代，在此之前，国内尿素装置小，产能和产量低。改革开放后，市场需求加速了我国化肥企业进入发展快车道，国内尿素产量大幅度增加，目前我国尿素生产工艺、装置管理等已处于世界先进水平［1］。

随着资源、能源及环境要求提高，国家多措并举推动化肥减量增效，新型肥料需求增多［2］，传统尿素用量越来越少。传统尿素企业面临着巨大的生存和发展压力，尿素行业落后产能惨遭淘汰。因此，传统尿素企业都在探索产品转型升级，延伸发展下游产业链，打造适应新发展形势的企业发展模式。

1 传统尿素企业现状

1.1 尿素产能和产量

据中国氮肥工业协会统计，2016 年随着国家出台供给侧改革来化解尿素产能过剩问题［3］，化肥优惠气价取消，环保政策高压，尿素产能开始下降，由2015年高点8 900万t（产量7 059万t）降为8 429万t；2019年退出745万t，新增90万t，停车645万t，实际有效产能为6 737万t；2020年尿素产能为6 634万t。2021年尿素产量5 455万t，表观需求量为5 078.2万t，产量过剩约400万t。目前我国尿素表观消费量约4 000万t，尿素产能仍然严重过剩。因此，中国氮肥工业协会设置了明确的产能退出目标，淘汰开工率低、亏损的企业，产能逐渐得到优化。“十三五”以来，我国已累计退出和置换合成氨产能1 979万t/a、尿素产能1 787万t/a。

1.2 重点尿素生产企业

我国尿素生产企业众多，尿素相关企业约2.2万家，2020年规模50万t/a以上尿素生产企业有64家，产能占比达82.1%，产业集中度比较高。重点尿素企业包括湖北宜化集团有限责任公司、云天化集团有限责任公司、山东华鲁恒升化工股份有限公司（简称华鲁恒升）、河南心连心化学工业集团股份有限公司（简称河南心连心）、中海石油化学股份有限公司等。我国氮肥生产基本以合成氨作为核心原料，合成氨行业的运行状态较大程度上决定了氮肥生产企业的盈利基础，基本主导产业链发展。

1.3 传统尿素生产工艺路线

传统尿素生产工艺路线主要有煤制尿素和天然气制尿素2种，两者产能占90%以上。2016年我国煤制尿素产能占比为78%，其中固定床、气流床（包括水煤浆、航天炉）、焦炉煤气制尿素分别占51%、22%、5%。固定床工艺能耗、成本高，逐渐被淘汰。此外，煤制尿素工艺需要配套合成氨装置，因此部分企业也会联产甲醇、纯碱等。

为了提高资源利用效率，氮肥行业开展了大规模的原料结构和动力结构调整，建成了一批航天炉、水煤浆制气等洁净煤气化合成氨装置，其在氮肥总量中的占比已达到37.2%［1］。合成氨作为煤气化的关键产品，整体受到的监管限制极为严格，新建产能受限，尿素的整体产能呈现出结构性优化。

1.4 尿素需求下降

在我国，尿素主要应用于农业和工业两部分。其中农业需求占尿素总产量的60%，主要应用在水稻、玉米、果树等各种农作物上。工业需求主要应用于复合肥生产、人造板、环保烟气脱硝以及一些小工业等。

农业方面，自2006 年开始，国家全面开展平衡施肥，用肥结构更加合理，水肥一体化应用面积不断扩大，复合肥应用比例不断增加，尿素使用量下降；工业方面，三聚氰胺、电厂脱硫脱硝以及板厂胶水等小工业对尿素需求量趋于增加，尤其是脱硝方面，国家持续推进电力行业危险化学品安全综合治理，尿素需求量有一定增加，板厂胶水受当前房地产政策影响大，尿素用量波动较大。总体来看，尿素需求量呈下降趋势。

2 尿素产品升级及产业链延伸

2.1 传统尿素产品升级

2.1.1 缓控释尿素

缓控释尿素是通过在普通尿素表面包裹一层特殊的材质，降低养分释放速率，延长肥效。包膜型尿素一般可分为无机物包膜和有机聚合物包膜两大类。常用的无机物包膜材料主要有硫黄、膨润土、硅藻土和磷酸盐等，成本低，养分释放期短。常用的有机聚合物包膜材料主要包括天然高分子（如淀粉、腐植酸）、合成高分子聚酯类和半合成高分子醋酸纤维素三大类［4］，养分释放期长。农业农村部登记的缓控释尿素品种约30 个，目前我国缓控释肥产能为800 万t/a，产量约400 万t/a，施用量约315万t/a，施用量达到了我国复混肥施用量的5%［5］。

2.1.2 增值尿素

增值尿素是在基本不改变当前尿素生产工艺的基础上，向尿液中添加增效剂或在尿素颗粒外表面喷涂增效剂后得到的尿素产品。品类主要包括稳定性尿素、氨基酸尿素、腐植酸尿素、海藻酸尿素及含钾尿素等，目前增值尿素处于快速发展期。经过近几年的发展与应用，增值尿素施用效果受到认可，产量逐年增长，根据相关数据，2017—2020年增值尿素产量分别约为203 万、223 万、229 万、260 万t；新型尿素生产企业逐年增多，发展趋势良好［6］，是国家“十四五”氮肥行业重点发展方向之一。

2.2 传统尿素产业链延伸方向

2.2.1 车用尿素

车用尿素是指w（尿素）为32.5%且溶剂为超纯水的尿素水溶液，是重要的汽车尾气处理液。重卡等柴油车尾气通过车用尿素吸收处理，氮氧化物转化为氮气和水，达到国家机动车（国五）排放标准。尿素生产企业制备车用尿素溶液具有流程短、成本低的优势。为此，车用尿素成为尿素企业产业升级的方向之一。国内四川美丰化工股份有限公司（简称四川美丰）旗下子公司四川美丰加蓝环保科技公司在车用尿素生产装置方面获得2项国家发明专利，后续在四川泸天化股份有限公司（简称泸天化）等化肥企业投产，河南心连心也投资了生产线。2017—2020 年我国车用尿素消费量从92.5 万t增长至256.0万t。据测算，近期需求量为500万t/a，中长期需求量为1 500 万t/a，目前我国车用尿素行业注册资本大于1 000万元的企业有130余家。

2.2.2 三聚氰胺

三聚氰胺是一种重要的热固性树脂，是重要的有机化工原料，是黏合剂、造纸、皮革、纺织等工业不可缺少的化工原料之一［7］。尿素企业生产三聚氰胺具有成本优势，尿液直接入料，省去造粒、熔融的生产成本及包装运输费用等，同时自身的公用工程也可直接利用。生产三聚氰胺1 t约需尿素3 t，2019年我国三聚氰胺产量为130万t，表观需求量100万t左右，处于供大于求阶段，国内四川美丰、河南心连心等尿素企业是三聚氰胺的重点生产企业。

2.2.3 醋酸

醋酸是一种重要的有机化工原料，在有机酸中产量最大，除用于生产醋酸乙烯外，在醋酐、醋酸酯及纺织、农药等行业也不可缺少。

醋酸大多采用甲基羰基化法合成，以甲醇和一氧化碳为主要生产原料。近些年，我国工业用醋酸产能和产量不断增长，到2019年醋酸产能已达925万t，产量743.9 万t，较2018 年增长7.59%，表观消费量为626 万t，处于产能过剩阶段。目前，华鲁恒升、上海华谊集团股份有限公司、兖矿能源集团股份有限公司等尿素企业均已建有醋酸生产线。

2.2.4 乙二醇

乙二醇（EG）又名甘醇，是最简单和最重要的脂肪族二元醇，也是一种重要的石油化工基础有机原料，主要用于生产聚酯纤维、防冻剂、不饱和聚酯树脂、增塑剂等，此外还可用作涂料、刹车液以及油墨等，用途十分广泛。

目前国内乙二醇生产工艺主要有石油法、MTO法以及合成气法。石油法是通过石油生产乙烯，经环氧乙烷合成乙二醇。MTO 法是由甲醇制烯烃得到乙烯，再通过传统的石油路线由乙烯生产乙二醇；合成气法是以煤或焦炉尾气为原料得到合成气，再对其进行分离提纯得到一氧化碳和氢气，其中一氧化碳通过催化偶联合成草酸酯，之后与氢气进行加氢反应制得乙二醇［8］。我国是全球最大的乙二醇消费市场和贸易市场，2020 年我国乙二醇表观消费量约1 900万t，国内产量863万t，市场前景好。目前，华鲁恒升、河南心连心、中盐安徽红四方股份有限公司等肥料相关企业已建立生产线，并取得较好的经济效益。

2.2.5 二甲醚

二甲醚（DME）是从煤、天然气等制取的有机化合物。DME 由于具有清洁、动力性能好、易储存等特点，在新能源和精细化工领域获得了广泛的应用。由DME 合成柴油含氧添加剂不仅可有效改善柴油车的尾气排放，还可部分替代石油，符合我国能源政策，作为油气资源的补充，对我国能源具有重要的战略意义［9］。一步法是以合成气为原料，在甲醇合成及甲醇脱水的双功能催化剂上直接反应生成二甲醚。一步法合成二甲醚工艺的开发，具有成本优势，可在联产甲醇的化肥生产中实施，利用原装置的各种生产设备，适当改造就可形成较大二甲醚生产规模，是众多企业关注的重点。近年来化肥企业如泸天化、山西兰花科技创业股份有限公司和河南心连心等均有二甲醚生产线，但产能过剩。2020年我国二甲醚产能为700万t，实际产量约250万t。

2.2.6 碳酸二甲酯

碳酸二甲酯（DMC）是一种用途广泛的绿色有机化工产品，可以代替剧毒的硫酸二甲酯和光气与多种醇、酚、肼类化合物反应合成许多高附加值的下游产品，也可以用作环保型的油品添加剂。另外，DMC 也是优良的有机溶剂，可用于涂料和锂电池等［10］，有广阔的应用前景。DMC的合成方法主要有光气法、尿素醇解法、甲醇氧化羰基化法、CO2与甲醇直接合成法［11］。国内DMC生产企业通过DMC系列产品产业链纵向延伸，形成了以DMC系列产品为主导的一体化生产体系，具有很好的深加工前景和效益。2020 年我国碳酸二甲酯产能合计97.6万t，国内需求量大，前景好，国内华鲁恒升、泸天化等尿素企业已有DMC生产线。

3 典型尿素企业实践

华鲁恒升是化肥企业转型的成功实践者，是近年尿素企业多元化发展的典范。华鲁恒升从一家小合成氨企业起步，转型成为多元化发展的具有很强竞争力的煤化工企业。2021 年华鲁恒升年报显示：营业收入翻倍增长，达到266.36亿元；净利润同比增长3.09 倍，达到72.54 亿元。从产品角度看，新材料相关产品收入115.56亿元，有机胺业务收入59.18亿元，肥料业务收入41.41亿元，醋酸及衍生品收入34.63 亿元，肥料产品收入仅占到总收入的16%左右。

以小氮肥基础作支撑，华鲁恒升巩固上游气化以及传统产业优势，加大研发投入，在延伸产业链上下功夫，上下游一体化融合发展，实现由肥企到化工企业的转变，形成了化学肥料、聚氨酯原料、羰基化衍生产品、化工新材料四大板块。

2021 年年报披露华鲁恒升现有在建产能包括：尿素100万t/a，醋酸100万t/a，DMF 15万t/a，混甲胺15万t/a，尼龙6产品20万t/a，尼龙66产品8万t/a，聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）12万t/a，碳酸二甲酯60万t/a，碳酸甲乙酯30万t/a，碳酸二乙酯5万t/a。

华鲁恒升已布局完成相对完善和成熟的产业链结构，有几条合成生产线都是以煤作为原料采取固定层间歇气化技术和洁净煤多元料浆气化技术制取水煤气，通过变换、净化、分离制取合成氨原料气、甲醇原料气、碳基合成原料气CO、尿素合成原料气CO2、加氢用原料气H2等，通过以上各种原料华鲁恒升可以生产氨、甲醇、甲胺、尿素、醋酸、乙二醇、己二酸等多种化工产品。

4 展望

当前形势下，传统尿素企业机遇与挑战并存，企业要想重新焕发青春活力，实现长久可持续发展，不仅需要持续开展技术创新，而且在战略上需要及时把握住新型肥料发展的新趋势和新战略，在装置运行及低碳发展上要紧跟合成氨新工艺、新技术、新型催化剂等发展动态，政策上要紧跟国家发展规划，跟进环保、安全及循环发展战略；把握住化肥工业新的产业和产品链、新的市场应用链的扩展和新机遇，开创未来尿素工业发展的新局面。