傳統(tǒng)尿素企業(yè)產(chǎn)品升級及產(chǎn)業(yè)鏈延伸

曲均峰

（海油富島（上海）化學(xué)有限公司 華南分公司，海南 東方 572600）

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

隨著資源、能源及環(huán)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(tǒng)尿素用量越來越少。傳統(tǒng)尿素企業(yè)面臨著巨大的生存和發(fā)展壓力，尿素行業(yè)落后產(chǎn)能慘遭淘汰。因此，傳統(tǒng)尿素企業(yè)都在探索產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級，延伸發(fā)展下游產(chǎn)業(yè)鏈，打造適應(yīng)新發(fā)展形勢的企業(yè)發(fā)展模式。

1 傳統(tǒng)尿素企業(yè)現(xiàn)狀

1.1 尿素產(chǎn)能和產(chǎn)量

據(jù)中國氮肥工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2016 年隨著國家出臺供給側(cè)改革來化解尿素產(chǎn)能過剩問題［3］，化肥優(yōu)惠氣價取消，環(huán)保政策高壓，尿素產(chǎn)能開始下降，由2015年高點8 900萬t（產(chǎn)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(chǎn)能為6 737萬t；2020年尿素產(chǎn)能為6 634萬t。2021年尿素產(chǎn)量5 455萬t，表觀需求量為5 078.2萬t，產(chǎn)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(chǎn)能仍然嚴(yán)重過剩。因此，中國氮肥工業(yè)協(xié)會設(shè)置了明確的產(chǎn)能退出目標(biāo)，淘汰開工率低、虧損的企業(yè)，產(chǎn)能逐漸得到優(yōu)化?！笆濉币詠?，我國已累計退出和置換合成氨產(chǎn)能1 979萬t/a、尿素產(chǎn)能1 787萬t/a。

1.2 重點尿素生產(chǎn)企業(yè)

我國尿素生產(chǎn)企業(yè)眾多，尿素相關(guān)企業(yè)約2.2萬家，2020年規(guī)模50萬t/a以上尿素生產(chǎn)企業(yè)有64家，產(chǎn)能占比達(dá)82.1%，產(chǎn)業(yè)集中度比較高。重點尿素企業(yè)包括湖北宜化集團(tuán)有限責(zé)任公司、云天化集團(tuán)有限責(zé)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(xué)工業(yè)集團(tuán)股份有限公司（簡稱河南心連心）、中海石油化學(xué)股份有限公司等。我國氮肥生產(chǎn)基本以合成氨作為核心原料，合成氨行業(yè)的運行狀態(tài)較大程度上決定了氮肥生產(chǎn)企業(yè)的盈利基礎(chǔ)，基本主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。

1.3 傳統(tǒng)尿素生產(chǎn)工藝路線

傳統(tǒng)尿素生產(chǎn)工藝路線主要有煤制尿素和天然氣制尿素2種，兩者產(chǎn)能占90%以上。2016年我國煤制尿素產(chǎn)能占比為78%，其中固定床、氣流床（包括水煤漿、航天爐）、焦?fàn)t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(yè)也會聯(lián)產(chǎn)甲醇、純堿等。

為了提高資源利用效率，氮肥行業(yè)開展了大規(guī)模的原料結(jié)構(gòu)和動力結(jié)構(gòu)調(diào)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(dá)到37.2%［1］。合成氨作為煤氣化的關(guān)鍵產(chǎn)品，整體受到的監(jiān)管限制極為嚴(yán)格，新建產(chǎn)能受限，尿素的整體產(chǎn)能呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)性優(yōu)化。

1.4 尿素需求下降

在我國，尿素主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和工業(yè)兩部分。其中農(nóng)業(yè)需求占尿素總產(chǎn)量的60%，主要應(yīng)用在水稻、玉米、果樹等各種農(nóng)作物上。工業(yè)需求主要應(yīng)用于復(fù)合肥生產(chǎn)、人造板、環(huán)保煙氣脫硝以及一些小工業(yè)等。

農(nóng)業(yè)方面，自2006 年開始，國家全面開展平衡施肥，用肥結(jié)構(gòu)更加合理，水肥一體化應(yīng)用面積不斷擴(kuò)大，復(fù)合肥應(yīng)用比例不斷增加，尿素使用量下降；工業(yè)方面，三聚氰胺、電廠脫硫脫硝以及板廠膠水等小工業(yè)對尿素需求量趨于增加，尤其是脫硝方面，國家持續(xù)推進(jìn)電力行業(yè)危險化學(xué)品安全綜合治理，尿素需求量有一定增加，板廠膠水受當(dāng)前房地產(chǎn)政策影響大，尿素用量波動較大?？傮w來看，尿素需求量呈下降趨勢。

2 尿素產(chǎn)品升級及產(chǎn)業(yè)鏈延伸

2.1 傳統(tǒng)尿素產(chǎn)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(zhì)，降低養(yǎng)分釋放速率，延長肥效。包膜型尿素一般可分為無機(jī)物包膜和有機(jī)聚合物包膜兩大類。常用的無機(jī)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(yǎng)分釋放期短。常用的有機(jī)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(yǎng)分釋放期長。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部登記的緩控釋尿素品種約30 個，目前我國緩控釋肥產(chǎn)能為800 萬t/a，產(chǎn)量約400 萬t/a，施用量約315萬t/a，施用量達(dá)到了我國復(fù)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(dāng)前尿素生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)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(chǎn)品。品類主要包括穩(wěn)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(fā)展期。經(jīng)過近幾年的發(fā)展與應(yīng)用，增值尿素施用效果受到認(rèn)可，產(chǎn)量逐年增長，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，2017—2020年增值尿素產(chǎn)量分別約為203 萬、223 萬、229 萬、260 萬t；新型尿素生產(chǎn)企業(yè)逐年增多，發(fā)展趨勢良好［6］，是國家“十四五”氮肥行業(yè)重點發(fā)展方向之一。

2.2 傳統(tǒng)尿素產(chǎn)業(yè)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(zhuǎn)化為氮氣和水，達(dá)到國家機(jī)動車（國五）排放標(biāo)準(zhǔn)。尿素生產(chǎn)企業(yè)制備車用尿素溶液具有流程短、成本低的優(yōu)勢。為此，車用尿素成為尿素企業(yè)產(chǎn)業(yè)升級的方向之一。國內(nèi)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(lán)環(huán)?？萍脊驹谲囉媚蛩厣a(chǎn)裝置方面獲得2項國家發(fā)明專利，后續(xù)在四川瀘天化股份有限公司（簡稱瀘天化）等化肥企業(yè)投產(chǎn)，河南心連心也投資了生產(chǎn)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(jù)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(yè)注冊資本大于1 000萬元的企業(yè)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(jī)化工原料，是黏合劑、造紙、皮革、紡織等工業(yè)不可缺少的化工原料之一［7］。尿素企業(yè)生產(chǎn)三聚氰胺具有成本優(yōu)勢，尿液直接入料，省去造粒、熔融的生產(chǎn)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(chǎn)三聚氰胺1 t約需尿素3 t，2019年我國三聚氰胺產(chǎn)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(nèi)四川美豐、河南心連心等尿素企業(yè)是三聚氰胺的重點生產(chǎn)企業(yè)。

2.2.3 醋酸

醋酸是一種重要的有機(jī)化工原料，在有機(jī)酸中產(chǎn)量最大，除用于生產(chǎn)醋酸乙烯外，在醋酐、醋酸酯及紡織、農(nóng)藥等行業(yè)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(chǎn)原料。近些年，我國工業(yè)用醋酸產(chǎn)能和產(chǎn)量不斷增長，到2019年醋酸產(chǎn)能已達(dá)925萬t，產(chǎn)量743.9 萬t，較2018 年增長7.59%，表觀消費量為626 萬t，處于產(chǎn)能過剩階段。目前，華魯恒升、上海華誼集團(tuán)股份有限公司、兗礦能源集團(tuán)股份有限公司等尿素企業(yè)均已建有醋酸生產(chǎn)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(chǔ)有機(jī)原料，主要用于生產(chǎn)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(nèi)乙二醇生產(chǎn)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(chǎn)乙烯，經(jīng)環(huán)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(tǒng)的石油路線由乙烯生產(chǎn)乙二醇；合成氣法是以煤或焦?fàn)t尾氣為原料得到合成氣，再對其進(jìn)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(lián)合成草酸酯，之后與氫氣進(jìn)行加氫反應(yīng)制得乙二醇［8］。我國是全球最大的乙二醇消費市場和貿(mào)易市場，2020 年我國乙二醇表觀消費量約1 900萬t，國內(nèi)產(chǎn)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(guān)企業(yè)已建立生產(chǎn)線，并取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2.5 二甲醚

二甲醚（DME）是從煤、天然氣等制取的有機(jī)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(xì)化工領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)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(bǔ)充，對我國能源具有重要的戰(zhàn)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(yīng)生成二甲醚。一步法合成二甲醚工藝的開發(fā)，具有成本優(yōu)勢，可在聯(lián)產(chǎn)甲醇的化肥生產(chǎn)中實施，利用原裝置的各種生產(chǎn)設(shè)備，適當(dāng)改造就可形成較大二甲醚生產(chǎn)規(guī)模，是眾多企業(yè)關(guān)注的重點。近年來化肥企業(yè)如瀘天化、山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司和河南心連心等均有二甲醚生產(chǎn)線，但產(chǎn)能過剩。2020年我國二甲醚產(chǎn)能為700萬t，實際產(chǎn)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(jī)化工產(chǎn)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(yīng)合成許多高附加值的下游產(chǎn)品，也可以用作環(huán)保型的油品添加劑。另外，DMC 也是優(yōu)良的有機(jī)溶劑，可用于涂料和鋰電池等［10］，有廣闊的應(yīng)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(nèi)DMC生產(chǎn)企業(yè)通過DMC系列產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈縱向延伸，形成了以DMC系列產(chǎn)品為主導(dǎo)的一體化生產(chǎn)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(chǎn)能合計97.6萬t，國內(nèi)需求量大，前景好，國內(nèi)華魯恒升、瀘天化等尿素企業(yè)已有DMC生產(chǎn)線。

3 典型尿素企業(yè)實踐

華魯恒升是化肥企業(yè)轉(zhuǎn)型的成功實踐者，是近年尿素企業(yè)多元化發(fā)展的典范。華魯恒升從一家小合成氨企業(yè)起步，轉(zhuǎn)型成為多元化發(fā)展的具有很強(qiáng)競爭力的煤化工企業(yè)。2021 年華魯恒升年報顯示：營業(yè)收入翻倍增長，達(dá)到266.36億元；凈利潤同比增長3.09 倍，達(dá)到72.54 億元。從產(chǎn)品角度看，新材料相關(guān)產(chǎn)品收入115.56億元，有機(jī)胺業(yè)務(wù)收入59.18億元，肥料業(yè)務(wù)收入41.41億元，醋酸及衍生品收入34.63 億元，肥料產(chǎn)品收入僅占到總收入的16%左右。

以小氮肥基礎(chǔ)作支撐，華魯恒升鞏固上游氣化以及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，加大研發(fā)投入，在延伸產(chǎn)業(yè)鏈上下功夫，上下游一體化融合發(fā)展，實現(xiàn)由肥企到化工企業(yè)的轉(zhuǎn)變，形成了化學(xué)肥料、聚氨酯原料、羰基化衍生產(chǎn)品、化工新材料四大板塊。

2021 年年報披露華魯恒升現(xiàn)有在建產(chǎn)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(chǎn)品20萬t/a，尼龍66產(chǎn)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(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，有幾條合成生產(chǎn)線都是以煤作為原料采取固定層間歇氣化技術(shù)和潔凈煤多元料漿氣化技術(shù)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(chǎn)氨、甲醇、甲胺、尿素、醋酸、乙二醇、己二酸等多種化工產(chǎn)品。

4 展望

當(dāng)前形勢下，傳統(tǒng)尿素企業(yè)機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，企業(yè)要想重新煥發(fā)青春活力，實現(xiàn)長久可持續(xù)發(fā)展，不僅需要持續(xù)開展技術(shù)創(chuàng)新，而且在戰(zhàn)略上需要及時把握住新型肥料發(fā)展的新趨勢和新戰(zhàn)略，在裝置運行及低碳發(fā)展上要緊跟合成氨新工藝、新技術(shù)、新型催化劑等發(fā)展動態(tài)，政策上要緊跟國家發(fā)展規(guī)劃，跟進(jìn)環(huán)保、安全及循環(huán)發(fā)展戰(zhàn)略；把握住化肥工業(yè)新的產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品鏈、新的市場應(yīng)用鏈的擴(kuò)展和新機(jī)遇，開創(chuàng)未來尿素工業(yè)發(fā)展的新局面。