一、合成氨的定義與生產

氨是由氮元素及氫元素構成的無機化合物，是一種具有強烈刺激性氣味的無色氣體，分子式為NH3。常溫常壓條件下，一體積水可溶解700倍體積氨氣，形成氨水；降溫加壓條件下，氨氣可液化形成液氨。氨是重要化工原料，是農業化肥、工業炸藥等產品主要原材料，在國民經濟中占據重要地位。

合成氨（synthetic ammonia），指由氮和氫在高溫高壓和催化劑存在下直接合成的氨。世界上的氨除少量從焦爐氣中回收副產外，絕大部分是合成的氨。生產合成氨的主要原料有天然氣、石腦油、重質油和煤（或焦炭）等。

合成氨的生產方式

資料來源：智研咨詢整理

天然氣制氨：天然氣先經脫硫，然后通過二次轉化，再分別經過一氧化碳變換、二氧化碳脫除等工序，得到的氮氫混合氣，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳約0.1％～0.3％（體積），經甲烷化作用除去后，制得氫氮摩爾比為3的純凈氣，經壓縮機壓縮而進入氨合成回路，制得產品氨。以石腦油為原料的合成氨生產流程與此流程相似。

重質油制氨：重質油包括各種深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料氣，生產過程比天然氣蒸氣轉化法簡單，但需要有空氣分離裝置。空氣分離裝置制得的氧用于重質油氣化，氮作為氨合成原料外，液態氮還用作脫除一氧化碳、甲烷及氬的洗滌劑。

煤（焦炭）制氨：隨著石油化工和天然氣化工的發展，以煤（焦炭）為原料制取氨的方式在世界上已很少采用。

氨主要用于制造氮肥和復合肥料，氨作為工業原料和氨化飼料，用量約占世界產量的12％。硝酸、各種含氮的無機鹽及有機中間體、磺胺藥、聚氨酯、聚酰胺纖維和丁腈橡膠等都需直接以氨為原料。液氨常用作制冷劑。

二、合成氨政策環境

合成氨生產主要以煤炭、天然氣等能源物質為原燃料，生產工序復雜，生產條件高溫高壓，燃料及動力消耗量大，生產過程用能多，碳排放強度大。

因此，2022年2月3日，國家發展改革委聯合有關部門發布了《關于發布〈高耗能行業重點領域節能降碳改造升級實施指南(2022年版)〉的通知》，并附《合成氨行業節能降碳改造升級實施指南》，就煤、天然氣制合成氨、尿素產品，明確了節能降碳工作方向和技術路徑，有很強的針對性、可操作性。文件的印發實施，對于有效提升合成氨行業能效水平，降低碳排放強度，加快推進行業綠色低碳轉型，具有重要指導作用。

《指南》還提出了要開展綠色低碳能源制合成氨技術研究和示范。綠色技術工藝：優化合成氨原料結構，增加綠氫原料比例。加大可再生能源生產氨技術研究，降低合成氨生產過程碳排放。目標到2025年，合成氨行業能效標桿水平以上產能比例從2020年的7%提高到15%。

國家關于合成氨行業主要產業政策

資料來源：智研咨詢整理

合成氨行業發展歷程

資料來源：智研咨詢整理

（1）探索發展階段（1922-1956年）

1935年，成立天利氮氣制品廠股份有限公司合成氨生產車間，標志中國硝酸銨行業正式進入探索發展階段。截至1952年，中國共有永和铔廠、滿洲化學工業株式會社（日資）兩家合成氨生產企業和一家小型合成氨生產車間，分別位于南京、大連、上海。這一時期，中國合成氨生產能力低，發展緩慢，合成氨年生產能力僅為6000噸。

（2）穩定發展階段（1957-1972年）

20世紀50年代，中國開始對原有三家合成氨生產企業實行公私合營，中國合成氨行業進入穩定發展階段。通過消化吸收引進技術，中國合成氨生產能力、水平及技術得到大幅度提升。這一時期中國合成氨裝置主要為中小型裝置，除少數裝置引進自蘇聯外，中國基本實現合成氨裝置自主設計建造。

（3）快速發展階段（1973-2000年）

伴隨著中國農業生產對化肥需求量日益增長及石油、天然氣開發利用技術的成熟，中國合成氨行業對大型合成氨成套裝置需求擴大。中國根據引進大型合成氨成套裝置，消化吸收引進技術，開始對適合中國資源條件大型合成氨成套裝置進行探索研究，中國正式具備自主設計建造大型合成氨成套裝置設計建造能力。

（4）高速發展階段（2001-2014年）

2001年12月，中國正式加入世界貿易組織（WTO），標志中國市場對外開放進入全新階段，中國宏觀經濟高速增長，人均可支配收入持續增長，新增人口持續擴大，帶動農業生產快速增加，促使合成氨需求持續擴大。這一時期中國合成氨生產技術較為成熟，涌現出眾多小型合成氨生產企業。中國自主研發大型合成氨生產線先后投產，行業進入高速發展階段。

（5）產業結構調整階段（2015年至今）

伴隨中國宏觀經濟增速放緩及《中國人民共和國環境保護法》、《合成氨工業污染防治技術政策》等政策出臺，中國合成氨行業進入產業結構調整階段。自2015年起，中國合成氨行業出現產能過剩現象，合成氨產量呈現緩慢下滑趨勢。此外，受中國環境污染問題等因素影響，中國政府開始對生產技術落后的產能進行“供給側改革”，鼓勵發展非無煙煤原料合成氨生產工藝，行業進入產業結構調整階段。

2011-2021年我國合成氨產能走勢圖

資料來源：智研咨詢整理

2007年我國合成氨總產量突破5100萬噸，占當年世界合成氨總產量的30%以上，2012年則已超過5500萬噸，2021年國內產能產量分別為7100萬噸、5193.88萬噸。80多年來，我國的合成氨工業已呈現多層次、多形態的新格局和加速發展的新態勢：

1、已掌握了以焦炭、無煙煤、焦爐氣、天然氣及油田伴生氣和液態烴等多種原料生產合成氨和尿素的技術，形成了具有中國特色，以煤為主（80％以上）、天然氣為輔、石油已基本淘汰的原料格局；

2、形成了大、中、小生產規模并存，以中小型企業為主體、大型企業為輔，但大型化、集團化趨勢越來越明顯的企業格局；

3、形成了先進工藝技術和落后工藝技術并存，先進工藝技術呈加速發展的合成氨和氮肥生產技術格局。

目前合成氨和尿素總生產能力已完全能夠滿足國內農業和工業需求，但總體噸氨能耗水平、總體企業的規模效益還與世界先進水平存在較大差距，目前正處于轉型發展的關鍵時刻。

2011-2021年我國合成氨行業產量走勢圖

資料來源：國家統計局、智研咨詢整理

三、合成氨產業鏈分析

合成氨行業上游參與主體主要為原材料供應商，根據合成氨制備原理劃分，中國合成氨原材料主要分為煤炭、天然氣及焦爐氣三種。中國合成氨產能原料中，煤炭約占76.7%，天然氣約占20.8%，焦爐氣占比2.1%，其他來源約占0.5%。煤炭原料中，無煙煤約占47.4%，非無煙煤（煙煤、褐煤）約占29.3%。

合成氨產業鏈

一）煤炭行業

采用煤炭制合成氨生產工藝的合成氨生產企業原材料主要為無煙煤，中國煤炭資源儲量豐富，開采加工技術成熟。2021年，新冠疫情防控常態化，國內經濟復蘇，全社會用電量增加，作為主體能源的煤炭需求量增加，原煤產量破40億噸，創歷史新高。2021年，生產原煤40.71億噸，比上年增長4.7%，比2019年增長5.6%，兩年平均增長2.8%。

二）天然氣行業

歐美國家大多采用天然氣制備合成氨，天然氣制備工藝投資成本小，污染少，且無需考慮副產品銷售利用問題，美國超過90%合成氨產量以天然氣為制備原料。但中國天然氣儲量缺乏，對外依存度高。天然氣燃料是各種替代燃料中最早廣泛使用的一種，它分為（CNG）和（LNG）兩種。工業用天然氣可用外混式燒嘴進行燃燒。2021年中國天然氣產量為2052.6億立方米，同比增長8.7%。

三）焦爐氣行業

焦化產業是中國化工產業重要組成部分，產品焦炭可用作高爐冶煉、制煤氣、制造電石等。煉焦過程會產生焦爐氣、焦油等副產品，副產品同樣可用作燃料或制取化學原料。旭陽集團、山西焦化等焦化企業投資建設焦爐氣制合成氨生產線，以提升副產品利用效率，拓展企業業務領域，實現多元化經營。由于煤焦爐氣是企業煉焦產生的副產品，故焦爐氣原料成本根據各家企業成本分配情況有所不同，不考慮焦爐氣成本情況下，焦爐氣制合成氨生產成本約為600元/噸。但受原料來源、產能等因素限制，焦爐氣制合成氨應用水平偏低。

合成氨自身價位偏低、附加值不高，其價值主要體現在下游應用中。中國合成氨產業鏈下游分為農業用氨和工業用氨兩大應用領域，包括尿素、碳酸銨、碳酸氫銨等氮肥生產主體及硝酸銨生產主體。其中農業用氨占比達到86.6%，是我國合成氨行業的主要消費市場。

合成氨行業下游消費占比

資料來源：智研咨詢整理

（1）農業用氨

1）氮肥

我國氮肥工業正是伴隨著新中國的成立開始起步發展。經過70年的艱苦奮斗，我國氮肥工業已經取得了舉世矚目的成就，不僅實現了自給自足，有效保證農業需求，還有一定量的出口。大、中、小型氮肥不斷融合，發展成為擁有20家百萬噸級企業集團、200多家生產企業、總量居世界第一的氮肥產業。

近年來，國內部分企業開始向液氨及甲醇等煤化產品轉產，高成本、技術落后的尿素產能開始逐漸淘汰。國家發布的嚴控化肥使用年增長率，及不再受理過剩行業新建產能用地預審等一系列政策也限制了氮肥的產能增長。

根據國家統計局數據顯示：2014-2018年中國氮肥產量逐年下降，隨后開始回升，2020年中國氮肥產量為3679.1萬噸，2021年中國氮肥產量約為3744.8萬噸。

2014-2021年中國氮肥產量

資料來源：國家統計局、智研咨詢整理

中國是全球最大的氮肥出口國之一，出口量呈“V字形”走勢。2018年中國氮肥出口量為近幾年最低值，出口數量為1005.50萬噸，隨后不斷增長，2021年出口數量為1661.88萬噸，進口數量為8.78萬噸。

2014-2021年中國氮肥進出口數量

資料來源：中國海關、智研咨詢整理

2020年中國氮肥出口金額為26.10億美元，進口金額為0.17億美元；2021年中國氮肥出口金額為44.5億美元，進口金額為0.47億美元。

2014-2021年中國氮肥進出口金額

資料來源：中國海關、智研咨詢整理

2）復合肥

復合肥發展之初，由于技術工藝簡單、行業壁壘低，一些小廠只需一臺攪拌機就能生產，導致各地小復合肥廠重復建設，小廠生產的產品多數養分不足、質量不達標，但因受到地方保護，可以以次充好、就地銷售，嚴重擾亂了正常的市場競爭秩序。隨著國家對假冒偽劣復合肥打擊力度的不斷加大，以及農民科學施肥知識的不斷提高、農民利益保護意識的不斷增強，小復合肥廠商迅速萎縮，大半難以開工，質量優、講信譽、服務好的行業龍頭企業優質產品逐漸被農民接受、認可，行業龍頭企業中阿、洋豐、金正大、史丹利、司爾特等產品呈現產銷兩旺、供不應求良好局面。

復合肥進出口量占比較小，影響也有限，不過在出口零關稅的利好促進下走勢是逐年增長的，疫情以來國際化肥價格持續拉漲，且貨源緊張均側面促進了三元復合肥及氮磷二元肥的出口勢頭，2021前三季度出口增量明顯，不過10月中旬最終法檢政策落地后，國內出口量相應減少，使得最終出口量低于2020年，同比減少10.13%。

2017-2021年中國復合肥出口量趨勢變化圖

資料來源：中國海關、智研咨詢整理

3）施用量

自2018年達到頂峰后，近幾年我國農用復合肥施用折純量逐年降低，2020年復合肥施用折純量2221.02萬噸，初步統計2021年施用折純量進一步降低至2212.58萬噸。

2015-2021年中國農用復合肥施用折純量

資料來源：國家統計局、智研咨詢整理

4）價格

后疫情時代，全球經濟復蘇，流動性增強，國際化肥缺口較大，各品種肥價大漲的帶動下，國內氮肥、磷肥、鉀肥價格持續上探，均突破近十年新高，復合肥受制于原料成本的增加，價格漲幅也較為明顯，2021年年均價在2783元/噸。

2015-2021年中國三元復合肥氮磷鉀含量45%價格

資料來源：商務部、智研咨詢整理

（2）工業用氨

中國合成氨產業鏈下游工業用氨領域中，主要用氨產品為硝酸銨。

我國是硝酸銨主要生產國之一，但由于硝酸銨屬于危險爆炸物品，近年來，隨著環保監管日益嚴格，以及相關項目審批、監管力度加大，硝酸銨產能在持續減少。在國家政策調控下，硝酸銨落后產能逐步退出市場，產業結構得到不斷優化，行業發展逐漸向高端化、環保化、規范化方向轉變。

目前，我國硝酸銨行業的行業集中度較高，主要生產企業分布在西南、西北、華北及華東等地區，局部地區運輸受限制時常會出現供不應求及成本過高狀況。

隨著我國工業化發展速度的加快及人民生活水平的提高，對能源的需求將進一步加大，未來幾年我國將繼續推進西部大開發及振興東北老工業基地戰略，將繼續加大基礎設施建設及能源開發投資，為硝酸銨提供了穩定的市場需求。

四、合成氨競爭格局分析

中國合成氨生產企業數量較多，大型、中型、小型企業并存。現階段，中國合成氨行業產能過剩嚴重，下游需求不足，行業景氣度低迷。在此背景下，中國合成氨行業市場競爭格局呈兩極分化局面，湖北宜化、河南晉開、云南云天化等頭部企業區域地位穩固，占據主要市場份額；部分中小型合成氨企業受成本上漲及資金周轉壓力等影響，盈利能力持續偏弱。

合成氨行業龍頭企業介紹

資料來源：智研咨詢整理

由于十三五以來工業和信息化部要求重點行業淘汰落后以及過剩產能，其中合成氨行業不得少于1000萬噸，近5年以來我國合成氨場內逐年減少，加上退城進園等部分政策的影響，我國合成氨行業去產能效果顯著，從2014年到2020年中國合成氨產能減少了超過1000萬噸，已經基本完成十三五目標。因此2021年中國淘汰的落后產能數量開始減少，中國合成氨產能開始增長，

2021年我國合成氨企業新建產能

資料來源：公開資料整理

五、發展趨勢

傳統制氨時，國際上主要以天然氣為合成氨的主要生產原料。但中國的天然氣價格高昂且產量匱乏，對外依賴度較高，中國的合成氨工業主要以煤炭為主要生產原料，大概77%的合成氨來自于煤炭。而從碳排放的角度來講，每噸煤制合成氨釋放的碳排放也要高出每噸天然氣合成氨釋放的碳排放。合成氨主要是用氫氣和氮氣作為合成原料，變換反應仍然是碳排放的主要源頭。在工藝流程中，煤氣化反應會形成一氧化碳和氫氣為主的粗合成氣。

目前，合成氨行業做原料的氫氣幾乎都是化石原料生產的灰氫，一部分來自于煤氣化過程，另一部分來自于變換反應。對于合成氨工業來講，使用低碳綠氫替代高碳灰氫，將是降低合成氨行業碳排放的有效途徑之一。這樣來講，合成氨反應并不涉及碳元素，所以合成氨行業可以在綠色化過程中舍棄煤炭，直接使用可再生能源水電解制造的綠色氫氣和空氣中空分得到的氮氣合成氨。如果中國目前所有的合成氨都采用綠氫生產，每年碳排放量可以減少一億噸以上。同時，如果使用綠氫生產，還可避免對天然氣、煤炭等化石能源的消耗，有利于建設環境友好型社會，每年的煤炭消耗減少量可接近五千萬噸。

對我國來講電力領域、工業領域是碳排放的主要來源，如果氨能源能夠替代化石能源，成為新型燃料，將大大有助于我國實現2060年碳中和的目標。

我國有非常成熟的氨運輸和分配體系，氨更安全、更易儲運，且同體積的液氨比液氫多至少60%的氫，經濟性優勢凸顯，因此以氨儲氫、供氫、代氫是氫能的發展趨勢之一。氫氨融合是國際清潔能源的前瞻性、顛覆性、戰略性的技術發展方向，是解決氫能發展重大瓶頸的有效途徑，同時也是實現高溫零碳燃料的重要技術路線。

但需要注意的是，盡管國外已逐步開展氨氫融合應用項目，但國內的研究與應用仍較少。若要氨燃燒落實到具體應用層面，氨燃料仍存在技術挑戰。首先，氨燃燒速度和熱值較低，且遠低于氫，不利于高效率的工業應用，其次，氨不太容易點燃和實現穩定燃燒。此外，實現大規模的氨氫轉換與儲運，需要在大容量儲運設備、催化劑等方面進行進一步技術攻關。但是，綠氨只有在完善的碳交易體系加持下，且擁有豐富可再生能源電力及成熟的水電解制氫技術的情況下，才能得到大力地發展，才能具備和傳統制氨相競爭的潛力。

以上數據及信息可參考智研咨詢（www.szxuejia.com）發布的《2022-2028年中國合成氨行業運行動態及投資前景評估報告》。智研咨詢是中國領先產業咨詢機構，提供深度產業研究報告、商業計劃書、可行性研究報告及定制服務等一站式產業咨詢服務。您可以關注【智研咨詢】公眾號，每天及時掌握更多行業動態。