2019年中国合成氨行业概览.pdf

1 报告编码19RI0530 头豹研究院 | 化工系列行业概览 400-072-5588 2019 年 中国合成氨行业概览 报告摘要 通信研究团队 合成氨行业指以氮、氢为原料，在高温、高压、催 化剂作用下将原料化合成氨的行业，属于基础无机 化学工业之一。 中国合成氨行业市场规模从 2014 年 2,616.7 亿元下降至 2018 年 2,107.6 亿元， 年复合增 长率为-5.3%。未来五年，伴随着合成氨行业市场集 中度提高、产能置换工作完成、中国农产品价格上 涨拉动下游市场需求回暖等影响，市场将恢复平稳 发展趋势。 热点一：下游农业氮肥需求是主要驱动因素 热点二：合成氨生产能耗高是主要制约因素 热点三：智能化生产是主要发展趋势 伴随着中国人口增长，可耕地面积萎缩，中国粮食需求 持续扩大，地多人少矛盾突出，农业生产对化肥用量保 持刚性需求，促进中国合成氨行业持续发展。 中国合成氨行业受能源结构及技术结构影响，综合能耗 较高，生产成本较高，造成中国合成氨生产企业经营利 润偏低，制约行业快速发展。 未来随着 5G 技术及人工智能技术的成熟， 中国合成氨企 业将在现有基础上实现智能化生产，即在过程控制、生 产管理、经营管理三个层面上分别搭建过程控制系统 （PCS） 、生产执行系统（MES）及企业资源计划（ERP） ， 进一步提高合成氨生产经济效益。 蒙可 邮箱：csleadleo 分析师 行业走势图 相关热点报告 化工系列行业概览2019 年中国苯酚行业概览 化工系列行业概览2019 年中国钛白粉行业概览 化工系列行业白皮书 2019 年中国基础有机化工行 业白皮书 2 报告编号19RI0680 目录 1 方法论 . 5 1.1 研究方法 . 错误!未定义书签。 1.2 名词解释 . 5 2 中国合成氨行业市场综述 . 7 2.1 中国合成氨行业的定义及分类 . 7 2.2 中国合成氨行业发展历程 . 7 2.3 中国合成氨行业市场规模 . 10 2.4 中国合成氨行业产业链 . 10 2.4.1 上游分析 . 11 2.4.2 下游分析 . 15 3 中国合成氨行业驱动与制约因素 . 18 3.1 驱动因素 . 18 3.1.1 农业刚性需求，持续推动行业良性发展 . 18 3.1.2 压缩过剩产能，推动行业有序发展 . 19 3.1.3 非烟煤新型气化技术应用 . 20 3.2 制约因素 . 21 3.2.1 合成氨生产污染问题 . 21 3.2.2 合成氨生产工艺能耗高 . 22 4 中国合成氨行业政策分析 . 23 4.1 中国合成氨行业政策分析 . 23 5 中国合成氨行业发展趋势 . 26 3 报告编号19RI0680 5.1 生产智能化、装备大型化 . 26 5.2 市场集中度提高、生产装置大型化. 28 6 中国合成氨行业竞争格局 . 28 6.1 中国合成氨行业竞争格局概述 . 28 6.2 中国合成氨行业代表企业分析 . 29 6.2.1 中国石化集团南京化学工业有限公司 . 29 6.2.2 河南晋开化工投资控股集团有限责任公司. 31 6.2.3 重庆建峰工业集团 . 33 4 报告编号19RI0680 图表目录 图 2-1 中国合成氨分类 . 7 图 2-2 中国合成氨行业发展历程 . 8 图 2-3 中国合成氨行业市场规模，2014-2023 年预测 . 10 图 2-4 中国合成氨产业链 . 11 图 2-5 中国煤制合成氨原料种类结构，2018 年 . 12 图 2-6 中国煤制合成氨生产成本结构，2018 年 . 13 图 2-7 天然气制合成氨生产成本结构，2018 年 . 14 图 2-8 合成氨应用领域结构，2018 年 . 15 图 2-9 合成氨工业应用领域产品线结构，2018 年 . 16 图 2-10 硝酸铵应用结构，2018 年 . 17 图 3-1 中国可耕地面积，2009-2017 年 . 18 图 3-2 中国合成氨行业产能，2013-2018 年 . 19 图 3-3 中国合成氨行业盈利情况，2013-2018 年 . 20 图 3-4 中国合成氨主要生产工艺对比 . 21 图 3-5 中国合成氨生产排放主要污染物 . 22 图 4-1 中国合成氨行业主要政策 . 24 图 5-1 中国合成氨生产智能化 . 27 图 6-1 南化公司发展历程 . 30 图 6-2 晋开集团简介 . 32 图 6-3 建峰集团研发机构简介 . 34 5 报告编号19RI0680 1.1 方法论研究方法 头豹研究院布局中国市场，深入研究 10 大行业，54 个垂直行业的市场变化，已经积 累了近 50 万行业研究样本，完成近 10,000 多个独立的研究咨询项目。 研究院依托中国活跃的经济环境，从化工、农业等领域着手，研究内容覆盖整个行 业的发展周期，伴随着行业中企业的创立，发展，扩张，到企业走向上市及上市后 的成熟期， 研究院的各行业研究员探索和评估行业中多变的产业模式， 企业的商业 模式和运营模式，以专业的视野解读行业的沿革。 研究院融合传统与新型的研究方法， 采用自主研发的算法， 结合行业交叉的大数据， 以多元化的调研方法，挖掘定量数据背后的逻辑，分析定性内容背后的观点，客观 和真实地阐述行业的现状， 前瞻性地预测行业未来的发展趋势， 在研究院的每一份 研究报告中，完整地呈现行业的过去，现在和未来。 研究院秉承匠心研究，砥砺前行的宗旨，从战略的角度分析行业，从执行的层面阅 读行业，为每一个行业的报告阅读者提供值得品鉴的研究报告。 头豹研究院本次研究于 2019 年 09 月完成。 6 报告编号19RI0680 1.2 名词解释 氨：由氮元素及氢元素构成的无机化合物，是一种具有强烈刺激性气味的无色气体，分 子式为 NH 3 。 尿素：又称碳酰胺，由碳、氮、氧、氢组成的有机化合物，是一种白色晶体，是目前含 氮量最高的一种氮肥，化学分子式为 CH 4 N 2 O。 硫酸铵：一种无色结晶颗粒，主要用作氮肥肥料，化学分子式为(NH 4 ) 2 SO 4 。 氯化铵：呈白色或略带黄色的方形或八面体小结晶，有粉状和粒状两种剂型，多用作生 产复合化肥的基础原料，化学分子式为 NH 4 Cl。 碳酸氢铵：一种白色化合物，呈粒状、板状或柱状结晶，化学分子式为 NH 4 HCO 3 。 硝酸铵：一种铵盐，无色无臭的透明晶体或呈白色的晶体，受猛烈撞击或受热下可发生 爆炸性分解，化学分子式为 NH 4 NO 3 。 焦炉气：用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油 产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。 DCS 过程控制：一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算 机系统，综合了计算机，通信、显示和控制等 4C 技术，其基本思想是分散控制、集中 操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。 7 报告编号19RI0680 2 中国合成氨行业市场综述 2.1 中国合成氨行业的定义及分类 氨是由氮元素及氢元素构成的无机化合物， 是一种具有强烈刺激性气味的无色气体， 分 子式为 NH 3 。常温常压条件下，一体积水可溶解 700 倍体积氨气，形成氨水；降温加压条 件下， 氨气可液化形成液氨。 氨是重要化工原料， 是农业化肥、 工业炸药等产品主要原材料， 在国民经济中占据重要地位。合成氨行业指以氮、氢为原料，在高温、高压、催化剂作用下 将原料化合成氨的行业，属于基础无机化学工业之一。 根据应用领域划分， 中国合成氨主要分为农业用氨及工业用氨两类。 农业用氨主要用于 生产尿素、硫酸铵、碳酸氢铵、氯化铵等多种含氮化肥产品，其中尿素为下游主要产品；工 业用氨主要用于生产硝酸铵等化工产品，其中硝酸铵为下游主要产品。 图 2-1 中国合成氨分类 来源：头豹研究院编辑整理 2.2 中国合成氨行业发展历程 20 世纪初，中国合成氨行业开始起步，行业经历探索发展阶段、稳定发展阶段、快速 发展阶段、高速发展阶段、产业结构调整阶段五个发展历程（见图 2-3） ： 8 报告编号19RI0680 图 2-2 中国合成氨行业发展历程 来源：头豹研究院编辑整理 （1）探索发展阶段（1922-1956 年） 1935 年，成立天利氮气制品厂股份有限公司合成氨生产车间，标志中国硝酸铵行业正 式进入探索发展阶段。截至 1952 年，中国共有永和铔厂、满洲化学工业株式会社（日资） 两家合成氨生产企业和一家小型合成氨生产车间，分别位于南京、大连、上海。这一时期， 中国合成氨生产能力低，发展缓慢，合成氨年生产能力仅为 6,000 吨。 （2）稳定发展阶段（1957-1972 年） 20 世纪 50 年代，中国开始对原有三家合成氨生产企业实行公私合营，中国合成氨行 业进入稳定发展阶段。 1957 年天利氮气厂并入上海化工研究院， 成为该院第二化工试验厂； 1958 年永和铔厂改制成立南京化学公司；1958 年，满洲化学工业株式会社收为国有，与 大连碱厂合并为大连化学公司。同时期，中国开始从苏联引进合成氨生产技术。截至 1977 年，中国共引进 3 套年产能 15 万吨、8 套年产能 30 万吨合成氨生产线。这一时期，通过 消化吸收引进技术，中国合成氨生产能力、水平及技术得到大幅度提升。1956 年，中国原 化工部设计院自主设计 7.5 万吨/年合成氨装置在四川化工厂建设，标志着中国基本具备自 主建设合成氨装置能力。 这一时期中国合成氨装置主要为中小型装置， 除少数装置引进自苏 联外，中国基本实现合成氨装置自主设计建造。 （3）快速发展阶段（1973-2000 年） 9 报告编号19RI0680 伴随着中国农业生产对化肥需求量日益增长及石油、 天然气开发利用技术的成熟， 中国 合成氨行业对大型合成氨成套装置需求扩大。 自 1973 年起， 中国相继从美国、 日本、 荷兰、 法国共引进 13 套日产 1,000 吨合成氨的大型合成氨成套生产装置， 其中以天然气为原料的 装置 10 套，以轻油为原料的装置 3 套，极大提高中国合成氨生产水平。随后根据中国合成 氨行业发展需求，中国陆续引进以渣油、块煤、水煤浆、天然气为原料的 18 套大型合成氨 成套装置。同时期，中国根据引进大型合成氨成套装置，消化吸收引进技术，开始对适合中 国资源条件大型合成氨成套装置进行探索研究。1978 年，原化工部科技局、化肥局及规划 设计院对鲁南化肥厂改扩建设计，至 1993 年改建竣工，标志中国正式具备自主设计建造大 型合成氨成套装置设计建造能力。 （4）高速发展阶段（2001-2014 年） 2001 年 12 月，中国正式加入世界贸易组织（WTO） ，标志中国市场对外开放进入全 新阶段，中国宏观经济高速增长，人均可支配收入持续增长，新增人口持续扩大，带动农业 生产快速增加，促使合成氨需求持续扩大。这一时期中国合成氨生产技术较为成熟，涌现出 众多小型合成氨生产企业。中国自主研发大型合成氨生产线先后投产。2004 年，中国自主 研发年生产能力 18.3 万吨合成氨生产线于晋城投产。2006 年，中国自主研发年生产能力 30 万吨合成氨生产线正式投产。 中国合成氨产量由 2001 年 3,427.28 万吨迅速扩大至 2015 年 5,699.5 万吨，行业进入高速发展阶段。 （5）产业结构调整阶段（2015 年至今） 伴随中国宏观经济增速放缓及 中国人民共和国环境保护法 、 合成氨工业污染防治技 术政策等政策出台，中国合成氨行业进入产业结构调整阶段。自 2015 年起，中国合成氨 行业出现产能过剩现象，合成氨产量呈现缓慢下滑趋势。此外，受中国环境污染问题等因素 影响，中国政府开始对生产技术落后的产能进行“供给侧改革” ，鼓励发展非无烟煤原料合 10 报告编号19RI0680 成氨生产工艺，行业进入产业结构调整阶段。 2.3 中国合成氨行业市场规模 中国合成氨行业市场规模与国民经济发展、农业生产情况高度关联。过去五年间，受下 游氮肥需求量持续萎缩、合成氨行业出现产能过剩情况。中国合成氨行业市场规模（以营业 额计）从 2014 年 2,616.7 亿元下降至 2018 年 2,107.6 亿元，年复合增长率为-5.3%。未 来五年，伴随着合成氨行业市场集中度提高、产能置换工作完成、中国农产品价格上涨拉动 下游市场需求回暖等影响，市场将恢复平稳发展趋势。 图 2-3 中国合成氨行业市场规模（以营业额计） ，2014-2023 年预测 来源：中国氮肥工业协会，头豹研究院编辑整理 2.4 中国合成氨行业产业链 中国合成氨行业产业链发展成熟，可分为三个环节（见图 2-4） 。产业链上游参与主体 主要为原材料供应商；产业链中游参与主体是合成氨生产商，负责合成氨生产工作，是合成 氨合成技术所有者。 产业链下游参与主体为氮肥生产商及硝酸铵生产商， 其中农业领域用氨 占比约 86.6%，工业领域用氨占比约 13.4%。 11 报告编号19RI0680 图 2-4 中国合成氨产业链 来源：头豹研究院编辑整理 2.4.1 上游分析 合成氨行业上游参与主体主要为原材料供应商， 根据合成氨制备原理划分， 中国合成氨 原材料主要分为煤炭、天然气及焦炉气三种。2016 年，中国合成氨产能原料中，煤炭约占 76.6%，天然气约占 20.8%，焦炉气占比 2.1%，其它来源约占 0.5%。煤炭原料中，无烟 煤约占 47.4%，非无烟煤（烟煤、褐煤）约占 29.3%。 12 报告编号19RI0680 图 2-5 中国煤制合成氨原料种类结构，2016 年 来源：中国氮肥工业协会，头豹研究院编辑整理 （1） 煤炭供应分析： 采用煤炭制合成氨生产工艺的合成氨生产企业原材料主要为无烟煤， 中国煤炭资源储量 丰富，开采加工技术成熟。自 2016 年中国煤炭行业进入转型升级阶段以来，中国煤炭行业 市场集中度得到有效提高。据中国煤炭工业协会数据显示，2018 年，全国煤矿数量 5,800 余处，其中一级煤矿 444 处、二级煤矿 1,533 处、三级煤矿 1,043 处，平均年产能 92 万 吨。现阶段，煤炭行业产能压缩初显成效，中国无烟煤价格上涨至约 1,400 元/吨，中国煤 制合成氨工艺每吨合成氨煤炭单耗约 1.3 吨，综合原料成本约占生产成本 70.9%。 13 报告编号19RI0680 图 2-6 中国煤制合成氨生产成本结构，2018 年 来源：头豹研究院编辑整理 煤炭行业下游需求端集中在电力、钢铁、建材和化工四大行业。与其他耗煤行业横向比 对，中国合成氨行业煤炭消耗总量占全行业煤炭消耗总量不足 6%，上游煤炭企业相比中游 的合成氨企业具有绝对议价能力。 （2）天然气供应分析 欧美国家大多采用天然气制备合成氨，天然气制备工艺投资成本小，污染少，且无需考 虑副产品销售利用问题，美国超过 90%合成氨产量以天然气为制备原料。但中国天然气储 量缺乏，对外依存度高，据海关总署及统计局数据，2018 年，中国天然气对外依存度达到 43.3%，致使天然气价格高昂，天然气到厂单价约为 2.3 元/立方米，天然气制合成氨工艺 每吨合成氨单耗约 885 立方米， 天然气原料成本约 2,035.5 元/吨， 约占生产成本 72.1% （见 图2-7） 。 14 报告编号19RI0680 图 2-1 天然气制合成氨生产成本结构，2018 年 来源：头豹研究院编辑整理 2012 年 10 月，国家发展改革委员会（简称“国家发改委” ）颁布天然气利用政策 ， 禁止新建或扩建天然气合成氨项目。因此，中国天然气制合成氨项目均是 2012 年之前规划 审批项目，天然气对合成氨行业影响力逐步下降。但对于天然气制合成氨细分行业而言，天 然气供应紧张， 天然气制合成氨产能增长见顶， 致使天然气制合成氨领域的天然气供需呈现 卖方市场状态， 供气企业议价强势。 特别是天然气价格上涨对天然气制合成氨厂带来较大挑 战。天然气价格调整后，中国合成氨用天然气价格高于美国等发达国家（折合约 1.1 元/立 方米） ，完全失去竞争能力。 （3）焦炉气供应分析 焦化产业是中国化工产业重要组成部分，产品焦炭可用作高炉冶炼、制造水煤气、制造 电石等。炼焦过程会产生焦炉气、焦油等副产品，副产品同样可用作燃料或制取化学原料。 旭阳集团、山西焦化等焦化企业投资建设焦炉气制合成氨生产线，以提升副产品利用效率， 拓展企业业务领域，实现多元化经营。由于煤焦炉气是企业炼焦产生的副产品，故焦炉气原 料成本根据各家企业成本分配情况有所不同， 不考虑焦炉气成本情况下， 焦炉气制合成氨生 15 报告编号19RI0680 产成本约为 600 元/吨。但受原料来源、产能等因素限制，焦炉气制合成氨应用水平偏低。 2018 年，中国焦炉气制合成氨产量仅占比总产量 2.1%。 2.4.2 下游分析 合成氨自身价位偏低、附加值不高，其价值主要体现在下游应用中。中国合成氨产业链 下游分为农业用氨和工业用氨两大应用领域，包括尿素、碳酸铵、碳酸氢铵等氮肥生产主体 及硝酸铵生产主体。2018 年，中国农业用氨占比 86.6%，工业用氨占比 13.4%。 图 2-8 合成氨应用领域结构，2018 年 来源：中国氮肥工业协会，头豹研究院编辑整理 （1） 农业用氨分析 中国合成氨行业产业链下游农业用氨主体为氮肥生产企业，氮肥是指以氮（N）为主要 成分， 施于土壤可提供植物氮素营养的单元肥料。 氮肥是世界化肥生产和使用量最大的肥料 品种；适宜的氮肥用量对于提高作物产量、改善农产品质量有重要作用。化学氮肥生产的主 要原料为合成氨，中国主要氮肥构成原料包括尿素、碳酸氢铵、氯化铵、硝酸铵、硫酸铵及 其他种类。 据中国氮肥工业协会数据显示， 2016 年中国氮肥产量中， 尿素产量占比 69.3%， 碳酸氢铵占比 3.2%，氯化铵占比 6.7%，硝酸铵占比 3.2%，硫酸铵占比 3.9%，其他类氮 16 报告编号19RI0680 肥占比 13.7%。 氮肥行业作为农业生产主要上游行业， 在中国农业生产中占有重要基础地位， 需求具有 一定刚性。2016 年以来，中国氮肥行业产能较为稳定，企业产能扩展意愿不强。受制于政 府价格指导因素影响，氮肥行业相对于产业链上下游议价能力不高。 （2） 工业用氨分析 中国合成氨产业链下游工业用氨领域中，主要用氨产品为硝酸铵。2018 年，工业用氨 中 84.8%用于生产硝酸铵，15.2%用于其他化工产品。 图 2-9 合成氨工业应用领域产品线结构，2018 年 来源：中国氮肥工业协会，头豹研究院编辑整理 硝酸铵生产主体分析 硝酸铵 （NH 4 NO 3 ） 是一种铵盐， 呈无色无臭的透明晶体或呈白色的晶体， 极易溶于水， 易吸湿结块，溶解时吸收大量热。合成氨可受猛烈撞击或受热爆炸性分解，主要应用于工业 炸药生产及氮肥生产。2018 年，70.6%的硝酸铵应用于工业炸药生产，29.4%硝酸铵用于 氮肥生产。 17 报告编号19RI0680 图 2-10 硝酸铵应用结构，2018 年 来源：中国氮肥工业协会，头豹研究院编辑整理 硝酸铵行业为资本密集型行业， 行业准入门槛较高。 依据 民用爆炸物品安全管理条例 ， 硝酸铵属于民用爆炸物品安全管理范畴， 其生产、 销售、 购买环节实行许可证制度。 现阶段， 中国硝酸铵行业从业企业约 35 家，相关主管部门原则上不发放新增硝酸铵生产许可证，行 业市场集中度较高，生产产量排名前十企业年产量占总产量 50%以上。硝酸铵生产企业与 产业链上下游主体相比，具有较强议价能力。 民用爆破器材生产主体分析 中国民用爆破器材行业（简称“中国民爆器材行业” ）指从事民用爆破器材及其装备科 研、生产、销售、储运、质量检测、进出口贸易等经济活动企业总称。其生产产品主要包括 工业炸药、工业雷管等产品，主要应用领域为矿山开采领域。 根据中国民爆器材协会公开数据显示，2018 年中国民用爆破器材市场中，工业炸药年 产量 427.7 万吨， 占民爆器材总产量 97.2%； 工业雷管年产量 12.52 万吨， 约占总产量 2.8%。 其中工业炸药主要原材料为硝酸铵及油相物质，占工业炸药生产成本 50%以上。 18 报告编号19RI0680 3 中国合成氨行业驱动与制约因素 3.1 驱动因素 3.1.1 农业刚性需求，持续推动行业良性发展 伴随着中国人口增长，可耕地面积萎缩，中国粮食需求持续扩大， “地多人少”的矛盾 突出，农业生产对化肥用量保持刚性需求，促进中国合成氨行业持续发展。过去十年间，中 国人口从 2008 年 132,802 万人增加至 139,538 万人，平均每年新增人口达 676.4 万人。 相比之下，中国可耕用地受建设占用、灾毁、生态退耕、农业结构调整等因素影响，近年来 持续萎缩。 中国可耕地面积从 2009 年 13,538.46 万公顷减少至 2017 年 13,492.1 万公顷， 平均每年减少可耕地面积 5.8 万公顷。 图 3-1 中国可耕地面积，2009-2017 年 来源：国家统计局，头豹研究院编辑整理 氮肥用量与粮食总产和单产增速呈正相关。近年来，中国粮食产量有所下降，但粮食总 产量基数较大，2018 年全国粮食总产量 65,789 万吨，仍是历史高产年，连续 4 年保持在 65,000 万吨以上。 根据农业农村部实施的“化肥零增长“的行动方案， 在预期施肥技术和肥料利用效率有所 19 报告编号19RI0680 改进的情景下， 肥料的需求总量不再增加。 然而， 根据农业发展预测， 在种植面积基本不变、 人口持续增加的情况下， 未来十年粮食产量仍将增长 810%， 需要持续提高单位面积产量。 假设单位面积施肥强度不增加，必须使氮肥利用率从目前的 33%（氮肥当季利用率）提高 到 40%左右才能实现。中国土壤普遍缺氮，预计未来氮肥消费将保持和目前总量相当的水 平，合成氨仍将是粮食产量的重要保障。 3.1.2 压缩过剩产能，推动行业有序发展 伴随着中国合成氨行业产能过剩情况的缓解， 行业利润空间得到提高， 推动行业有序发