尿素专题：尿素生产成本测算及利润分析

尿素专题：尿素生产成本测算及利润分析 能化产业服务中心 2023-9-28 核心观点： 公司资质 尿素生产工艺多样，根据原料不同主要分为煤制尿素和气制尿素，其中煤制尿素根据目前有代表性的工业化煤气化技术又分为固定床、流化床和气流床。从尿素生产来看，煤制尿素和气制尿素都是通过生成合成氨，再来合成尿素，主要生产成本的差异在于合成氨的生产过程。一般尿素固定床工艺用无烟煤为原料，气流床工艺以烟煤为原料，再加上燃料煤、电力及各项制造费用等。由于各生产厂家采用原料品质和价格都存在差异，加上每个尿素生产企业生产效率和人工成本等费用不一，因此无法准确计算和统一尿素的实际成本。在实际应用中会简化对尿素生产成本的测算，本文通过整理计算尿素生产过程中各项费用，得到简化后煤制尿素固定床工艺的生产成本大概为无烟煤价格*0.7+动力煤价格*0.68+600，煤制尿素气流床工艺的生产成本大概为烟煤价格*0.87+动力煤价格*0.52+550，气制尿素工艺成本大概为天然气价格*407+动力煤价格*0.52+400，当然以上测算仅具有参考意义，不代表企业实际生产成本，仅作为辅助方便判断当前厂家利润情况和生产意愿以及成本端煤炭价格对尿素价格的支撑力度。 长江期货股份有限公司交易咨询业务资格：鄂证监期货字{2014}1号 研究员： 卢哲咨询电话：027-65777101从业编号：F3005317投资咨询编号：Z0012125 曹雪梅 咨询电话：027-65777102从业编号：F3051631投资咨询编号：Z0015756 利润是任何行业的的生命线，理论上当生产利润处于高水平状态时往往会加大供应，短期会驱使提高开工率，长期会导致新增产能投放。尿素近年来利润整体尚可，置换和新增产能陆续投产。但作为农资品的尿素也有特殊性，一是不论利润情况如何，需要保证国内尿素生产稳定，二是为保障农民利益和粮食安全，尿素高利润状态较难维持，合理区间运行为主。 联系人： 张英咨询电话：027-65777103从业编号：F03105021 目录 一、尿素生产工艺简述.......................................................................................................................3二、尿素生产成本测算.......................................................................................................................41.煤炭分类及价格.........................................................................................................................42.不同尿素生产装置成本分析.....................................................................................................5三、尿素生产利润分析.......................................................................................................................7四、总结...............................................................................................................................................8 一、尿素生产工艺简述 尿素用二氧化碳和氨在高温、高压下合成氨基甲酸铵，经分解、吸收转化后结晶、分离、干燥而成。尿素生产有合成、循环和加工三个工序，基本由六个工艺单元组成，分别为原料供应、尿素的高压合成、含尿素溶液的分离、未反应氨和二氧化碳的回收、尿素溶液的浓缩造粒、产品输送和工艺冷凝液处理。 1.水溶液全循环、CO2汽提法和氨汽提法 根据生产过程中消耗的水、电、气等公共资源不同，尿素生产工艺可分为水溶液全循环工艺、CO2汽提法工艺和氨汽提法工艺。水溶液全循环法能耗、物耗高，现已基本淘汰。CO2汽提法工艺消耗和能耗更低，产业规模也越来越大，例如云天化、泸天化等，尿素装置的单套生产能力较大，适合于大合成氨企业的建设。氨汽提法工艺装置流程更长，合成系统操作压力高，汽提塔操作温度高，一般投资相对较高。 2.煤头尿素和气头尿素 尿素的生产原料主要为煤和天然气，以煤为原料（简称煤头尿素）的产能占比约74%，其中无烟煤约占50%，烟煤和褐煤约占24%，以天然气为原料（简称气头尿素）的产能占比约22%，少部分产能以焦炉气为原料，产能占比约4%。根据尿素用煤技术的区别，目前有代表性的工业化煤气化技术有固定床、流化床和气流床。 固定床块煤气化是一项传统的煤气化技术，炉内气体流速较慢，用煤需要高活性、高灰熔点和高热稳定性的无烟块煤或焦炭，因此生产成本较高，目前使用较少。流化床粉煤气化是煤粒悬浮于气体中，炉内气体流速较大，原料要求高活性、高灰熔点的褐煤、低化学活性的烟煤和无烟煤，该技术飞灰量大，环境污染较大。气流床采用加压高温反映，炉内气体流速最大，原料煤种适应性宽，成本更具有竞争优势，气化床有水煤浆气化炉和航天炉两种装置，目前应用最为广泛。气头尿素主要分布在西北和西南等天然气资源较为丰富的地区，受到《天然气利用政策》的影响，天然气化工使用领域属于限制类，气头尿素装置维持供气现状为主，限制了扩建项目和煤改气项目。 3.大颗粒和小颗粒尿素 一般说的大颗粒和小颗粒是源于尿素生产出来之后采用造粒工艺与设备的区别，小颗粒依靠塔式喷淋造粒，利用离心力使尿素溶液从喷头的小孔喷出形成液滴并逐步冷却结晶成粒，其中喷孔直径是形成尿素粒子大小的关键参数。大颗粒尿素不能像小颗粒一样通过喷头直接造粒，而是在小颗粒尿素的基础上二次造粒，原理是在小颗粒表面逐层涂敷形成大颗粒。大小颗粒尿素的缩二脲含量和含水量差不多，主要区别在于粒径大小，小颗粒尿素形状规整，方便各类肥 料掺混均匀施入土壤中。大颗粒尿素的静态强度是小颗粒的3倍，适用于在土壤中缓慢溶解，有利于提高氮的使用率。 二、尿素生产成本测算 尿素虽然生产工艺多样，但生产成本中原料大多占比约70%，制造费用约20%，人工费用约10%，下面先介绍煤炭的分类及定价机制，再分别以固定床装置、气流床装置和气制尿素装置为例测算尿素的生产成本： 1.煤炭分类及价格 煤炭按照煤化程度可以分为褐煤、烟煤和无烟煤，煤化程度依次递增。褐煤是未经过成岩阶段，没有或很少经过变质过程的煤，外观呈褐色或褐黑色，含碳量比较低、挥发分高、不粘结、易燃烧。褐煤主要用于发电，也可作气化原料和锅炉燃料，有的可用来制造磺化煤或活性碳。褐煤进一步煤化就成烟煤，因燃烧时有烟而得此称，具有粘结性，燃烧时火馅较长，外观呈灰黑色至黑色，由有光泽的和无光泽的部分互相集合合成层状。烟煤可用于作燃料、燃料电池、催化剂或载体等。无烟煤煤化程度最大，固定碳含量高，挥发分产率低，密度大，硬度大，燃点高，燃烧时不冒烟，黑色坚硬，有金属光泽。主要供民用和合成氨造气原料，低灰、低硫且可磨性好的无烟煤不仅可以作高炉喷吹和烧结铁矿石用的燃料，一些优质无烟煤制成的航空用型煤，可供飞机发动机和车辆马达的保温用。按照用途可以将煤炭分为动力煤、炼焦煤和化工煤，动力煤是提供动力来源的煤炭，理论上所有的煤种均可以作为动力煤，在煤炭的总产量中动力煤占86%。炼焦煤具有较好的粘结性和较厚的胶质层，可用于炼焦，在焦炉中经过高温干馏转化成焦炭主要用于炼钢，炼焦精煤占12.5%，剩下化工煤约占1.5%。 资料来源：卓创资讯，长江期货 如图1所示，我国尿素生产以无烟煤和烟煤为主，其中无烟煤占比约50%，烟煤占比约24%，其他为天然气和焦炉气，近年来烟煤占比有增加的趋势。我国尿素企业煤炭原料采购多采取就近原则，无烟煤主要分布在山西、贵州和河南等省份，烟煤和褐煤主要分布在内蒙古、新疆和山西等省份。山东、河北和河南尿素生产企业以采购山西、内蒙古和河南煤炭货源为主，江苏、安徽和湖北尿素生产企业以采购山西煤炭货源为主，四川和重庆以本地煤炭货源为主，另外西南和西北天然气资源较为丰富，该地区以天然气制尿素为主。云南和贵州尿素生产企业以本地煤炭资源和部分山西煤炭货源为主。图2、图3分别为山西阳泉无烟煤价格和环渤海动力煤价格变化，无烟煤经历2021年上涨后2022年整体运行较平稳，2023年年初价格开始下行直至6月出现回升，最大跌幅近30%。动力煤价格同样从2023年年初震荡偏弱运行，价格重心下移，基本面供需矛盾显现后进入调整阶段。 资料来源：卓创资讯，长江期货 资料来源：卓创资讯，长江期货 2.不同尿素生产装置成本分析 尿素生产成本的区别主要在于生产装置工艺和煤炭采购价格，其次受到尿素生产车间效率、电力成本和人力成本等因素的影响。从尿素生产来看，煤制尿素和气制尿素都是通过生成合成氨，再来合成尿素，主要生产成本以及不同尿素生产工艺的成本差异在于合成氨的生产。一般尿素固定床工艺用无烟煤为原料，1吨尿素消耗1.2吨无烟煤，再加上燃料煤、电力及制造费用等，这里无烟煤价格采用阳泉（Q7000）坑口价1390元/吨为例，转化为合成氨成本在2938元/吨左右，再生产尿素的动力成本和其他包装、人工、财务和管理等费用尿素的生产成本在2074元/吨左右。尿素气流床工艺以山东滕州烟煤（Q6000）坑口价940元/吨为例，生成合成氨成本在2423元/吨，最终生成尿素成本1727元/吨左右。天燃气制尿素生产合成氨成本在2304元/吨左右，尿素生产成本在1650元/吨。具体测算过程如下： 由于各地区煤炭质量和价格都存在差异，加上每个尿素生产企业生产效率和人工成本等费用不一，因此无法准确计算和统一尿素的实际成本。除了以上的尿素生产成本测算方法，在实际应用中也会简化对尿素生产成本的测算，把握主要的生产成本影响因素煤炭价格进而分析尿素价格的成本支撑和目前的利润空间。下面是尿素生产成本的简化计算，一般电价比较稳定，将电力成本和其他费用简化为固定费用部分，生产成本的变量则在于原料端煤炭或者天然气的价格。如表2所示，将尿素生产成本简化后煤制尿素固定床工艺的生产成本可用“无烟煤价格*0.7+动力煤价格*0.68+600”测算，煤制尿素气流床工艺的生产成本可用“烟煤价格*0.87+动力煤价格*0.52+550”测算，气制尿素工艺可用“天然气价格*407+动力煤*0.52+400”测算，当然以上测算仅具有参考意义，辅助判断当前厂家利润情况和生产意愿以及成本端煤炭价格对尿素价格的支撑力度。图3中分别是2009年以来无烟煤、烟煤和动力煤价格及尿素固定床、气流床生产成本的对比，可以看出近年来受到煤炭价格波动的影响，尿素生产成本受到影响，给尿素企业经营带来挑战。 资料来源：Wind，长江期货 三、尿素生产利润分析 在2021年之前煤炭价格波动较小，尿素生产成本也相应较平稳，随着煤炭价格上涨，尿素生产成本从1400元/吨上涨至2000元/吨，后回落至1800元/吨水平，剔除极端情况利润空间在500左右的水平。从图4中煤制尿素的生产成本和市场价格变化来看，尿素价格基本是围绕成本波动，但是也有因阶段性供需偏紧或其他因素引起价格额外涨跌，例如2022年3月俄乌冲突导致粮食安全担忧，尿素价格持续上涨，涨幅接近17%，而此时尿素生产成本只上升4%左右。在2023年年初煤炭价格开始走弱，尿素价格在旺季短暂上涨后跟随成本端煤炭价格下行，后尿素农业需求释放、出口增加等利好出现，尿素价格才开始企稳