中國磷化工行業(yè)發(fā)展趨勢

中國磷化工行業(yè)發(fā)展趨勢

一、概況

磷元素廣泛存在生物體和自然界中，是構(gòu)成基礎(chǔ)化工和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)不可或缺的元素。磷存在于人體細胞中，是維持骨骼和牙齒的必要物質(zhì)，幾乎參與所有生理上的化學(xué)反應(yīng)。單質(zhì)磷有幾種同素異形體，其中白磷或黃磷是無色或者淡黃色的透明結(jié)晶固體，黑磷是具有金屬光澤的晶體，在同素異形體中反應(yīng)活性最弱，紅磷是鮮紅色粉末，把黑磷加熱到125攝氏度則變成鋼藍色的紫磷。在自然界中，磷以磷酸鹽的形式存在，在含磷化合物中磷原子通過氧原子而和別的原子或基團聯(lián)結(jié)，磷常見的氧化物有三氧化二磷和五氧化磷，除此之外還有三鹵化磷、五鹵化磷和鹵氧化磷。

磷化工產(chǎn)業(yè)以磷礦為基礎(chǔ)原料，主要通過濕法和熱法加工為濕法磷酸和元素磷，進而進行后加工，生產(chǎn)農(nóng)業(yè)用的化學(xué)肥料和工業(yè)用的精細磷化工。廣義的磷化工行業(yè)包括磷復(fù)肥行業(yè)、黃磷行業(yè)和后加工行業(yè)即磷酸、磷酸鹽和磷化物等，目前我國磷復(fù)肥占到行業(yè)的76%左右，11%生產(chǎn)黃磷，剩下的12%為各種磷酸鹽等。

熱法磷酸是將磷礦石混合焦炭和硅石在高溫中煉制制得黃磷，然后經(jīng)氧化、水化等反應(yīng)而制取的磷酸稱之為熱法磷酸。其中10噸磷礦石需要1.9噸焦炭、3噸硅石、0.02噸普通功率石墨電極。熱法磷酸的生產(chǎn)方法國內(nèi)外普遍采用的均是電爐兩步法，是將電爐還原磷礦得到的升華磷經(jīng)過除塵后使磷冷卻呈液態(tài)，然后將液態(tài)磷經(jīng)燃燒、水化、除霧制成磷酸。

濕法磷酸是用無機酸分解磷礦石，分離出粗磷酸，再經(jīng)過凈化后制得磷酸產(chǎn)品，其中10噸磷礦石大約需要6.5噸左右硫酸。濕法磷酸比熱法磷酸成本低20%-30%，目前75%-80%的磷酸是采取濕法制作而成的。

二、磷礦石

磷礦石多產(chǎn)于沉積巖，現(xiàn)在已存的含磷1%的礦石約有200種，但是有利用價值的只有幾種，磷的主要礦物為磷灰石。磷礦石的成礦條件復(fù)雜，礦石加工使用后，磷元素回歸自然界難以回收利用，屬于不可再生資源。各國政府都加強對磷礦石的重視程度，美國2002年命令禁止出口磷礦石，2004年開始零出口，2005年關(guān)閉低產(chǎn)礦山。我國2009年開始實施磷礦石出口配額，2016年國務(wù)院審批通過的《全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃（2016-2020年》首次將磷列為戰(zhàn)略性非金屬礦產(chǎn)。

全球磷礦資源探明儲量超過3000億噸，基礎(chǔ)儲量達到700億噸。其中摩洛哥和西撒哈拉儲量達到500億噸，占到全球基礎(chǔ)儲量的70%左右，處于絕對領(lǐng)先對位。中國磷礦資源排名世界第二，亞洲第一，儲量超過30億噸，占比達到5%，其他資源主要集中在非洲，中東和美洲。

世界范圍內(nèi)磷礦石產(chǎn)量主要集中在像美國、中國這樣的消費大國和像摩洛哥這樣的資源大國。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2018年世界磷礦石產(chǎn)量2.7億噸，其中中國產(chǎn)量1.4億噸，占比達到52%，其次是摩洛哥和美國，年產(chǎn)量都在0.3億噸左右。世界磷礦石在近十年基本保持小幅上升趨勢，從2010年的1.81億噸增長至2018年的2.7億噸，年均增幅在10%左右，近三年來，世界磷礦石產(chǎn)量增速大幅降低，到2018年產(chǎn)量增速降至0.4%，主要由于中國國內(nèi)去產(chǎn)能導(dǎo)致的產(chǎn)量大幅下降。

2018年中國磷礦石產(chǎn)量907萬噸，其中貴州、湖北、云南和四川四省產(chǎn)量就達到881萬噸，占到總產(chǎn)量的95%以上，資源優(yōu)勢明顯，從而形成了“南磷北調(diào)，西磷東調(diào)”的基本局面。

磷礦石開采一般分為地上和地下開采，地上露天開采成本顯著低于地下開采，世界主要磷礦資源國摩洛哥磷礦資源基本都是露天礦，適用于機械開采。2013年我國“三磷”審查表明，中國磷礦資源中地下開采占比達到60%，同時超過75%的礦層呈傾斜狀，磷礦層較薄不利于集中開采，大大增加了磷礦開采的成本。

我國磷礦石主要集中在云南、四川、貴州和湖北，這些地區(qū)大部分處于內(nèi)陸高原，磷礦運輸成本較高。反觀美國和摩洛哥，美國磷礦資源58%集中在弗羅里達州，位于美國中部平原，依托港口運輸，成本較低，摩洛哥磷礦資源70%以上集中在卡薩布蘭卡東南地區(qū)，出口可以方便地通過歐云港運到世界各地。

世界磷礦石的平均品位在30%左右，達到一級磷礦水平，中國平均僅為17%，多為二三級水平。我國磷礦資源主要以沉積型磷塊巖為主，礦石中雜質(zhì)較多，同時礦石結(jié)晶之間的膠結(jié)物發(fā)育，不利于磷礦加工。其中90%以上為中低品位礦，品味在30%以上的磷礦石探明儲量僅為11億噸，占比不到20%。

1、需求端

磷礦石的下游產(chǎn)品主要為磷肥、黃磷和磷酸鹽，其中磷肥占比最高達到76%。磷肥與氮肥和鉀肥合稱為我國三大肥料，其中磷肥主要為磷酸一銨（MAP）和磷酸二銨（DAP），剩下還有普鈣、重鈣和三元復(fù)合肥等。黃磷作為熱法磷酸、赤磷和三氯化磷等產(chǎn)品的原材料，磷酸主要用于工業(yè)上金屬處理及干燥劑等，食品行業(yè)酸味劑和酵母營養(yǎng)劑，以及電子行業(yè)的電子晶片的清洗和蝕刻。

磷礦石是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和化工行業(yè)不可或缺的原料，同時磷礦石資源具有不可替代性，這種剛性和不可替代性導(dǎo)致磷礦石需求不可能大幅下降。其中磷礦石下游主要需求化肥與農(nóng)業(yè)、糧食和人口關(guān)系密切，數(shù)據(jù)顯示世界磷礦石消費量與世界人口呈現(xiàn)高度正相關(guān)，全球磷礦石（折合P2O5）表觀消費量從2002年的48億噸增加到2017年的64億噸，隨著世界人口持續(xù)增加，世界磷礦石需求也將穩(wěn)步提升。

中國磷肥市場經(jīng)過了近20年左右的高速發(fā)展，已經(jīng)成為磷肥生產(chǎn)大國，行業(yè)進入了成熟期，行業(yè)競爭加劇，利潤普遍下降，伴隨著產(chǎn)能過剩和市場的激烈競爭，虧損企業(yè)較多，行業(yè)內(nèi)資源整合導(dǎo)致磷肥產(chǎn)量趨于平穩(wěn)。另一方面國內(nèi)磷產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展帶來的污染問題日益嚴重，國家限制磷礦開采和關(guān)閉高污染小產(chǎn)能公司，2018年11月國務(wù)院發(fā)文提出方案，明確要減少化肥、農(nóng)藥使用量，到2020年全國農(nóng)作物化肥、農(nóng)藥使用量實現(xiàn)負增長。

2000年之前我國對磷礦石實行13%出口退稅以鼓勵磷礦石出口換取外匯，2003年我國磷礦石出口量最大達到323萬噸。2001年之后受到國家對磷礦石資源保護和限制出口政策影響，國內(nèi)磷礦石資源出口逐年下降，2009年起我國實施磷礦石配額管理，2009-2015年我國磷礦石出口從200萬噸降至24萬噸，從2016年起，由于我國磷肥需求疲軟和供給側(cè)改革，磷礦石出口關(guān)稅逐漸降低，從2019年1月1日起，國內(nèi)磷礦石出口實現(xiàn)零關(guān)稅，近兩年出口額有小幅回升。

2、供給端

環(huán)保和限產(chǎn)政策下，國內(nèi)磷礦石產(chǎn)量明顯下降。2015年我國磷礦石產(chǎn)量達到巔峰，年產(chǎn)量為1.3億噸，從2016年開始產(chǎn)量實現(xiàn)負增長，2018年增長率達到-27.9%，產(chǎn)量降至1億噸以下，目前仍保持下降趨勢。從四大產(chǎn)區(qū)來看，2018年四川降幅最大為50%，其次是貴州降幅29%，湖北與云南的降幅25%左右。

環(huán)保高壓政策持續(xù)時間長，中小型落后企業(yè)得到整合，未來產(chǎn)量難以大幅提高。2016年以前，國內(nèi)磷礦石開采秩序混亂，小型企業(yè)眾多，這些企業(yè)技術(shù)落后，資源利用率低，生產(chǎn)對環(huán)境破壞較大。2016年5月中央開始第一輪環(huán)保督察，逐步關(guān)停這些小型落后產(chǎn)能企業(yè)，2018年6月政策持續(xù)跟進，第一批回頭看又在全國逐步展開，2019年7月第二輪第一批環(huán)保政策又在上海、福建、海南等地展開，預(yù)計到2020年為期三年的環(huán)保核查措施會使得中小型企業(yè)已經(jīng)喪失復(fù)產(chǎn)能力。我國年產(chǎn)超過50萬噸的大中型磷礦占比由2009年的18%上升至2015年的43%，行業(yè)集中度正在不斷提高。

進入2019年三季度以來，由于四川和云南地區(qū)磷礦石價格已處于較低水平，價格下跌空間有限，因此三季度磷礦石價格較為平穩(wěn)。進入四季度后，下游磷肥冬儲市場行情開啟對下游疲軟的行情起到一定支撐，在供給端持續(xù)收縮的刺激下，下半年磷礦石價格仍將平穩(wěn)運行。

二、黃磷

黃磷又稱為白磷，因商品白磷帶黃色所以稱之為黃磷，白磷分子式為P4，是磷的一種同素異形體。此外還有紅磷，紫磷和黑磷。黃磷是由磷礦石加工而成，白色固體質(zhì)地較軟。黃磷不溶于水，溶于大多數(shù)有機溶劑，常溫狀態(tài)下為立方晶型，熔點為44.1攝氏度，密度為1.88g/cm3，可用于制造磷酸和肥料。黃磷的化學(xué)性質(zhì)活潑，幾乎大部分元素均可與磷發(fā)生反應(yīng)生成磷化物，實驗室中黃磷置于冷水中保存，34攝氏度可以在空氣中自燃，生成白色煙霧，主要成分為五氧化二磷（煙）和五氧化二磷與空氣中水結(jié)合生成的磷酸（霧）。白磷常溫下可以與空氣中氧氣發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生火焰。黃磷有劇毒，人的中毒劑量為15mg，致死量為50mg。

傳統(tǒng)的黃磷制備方法主要分為電爐法和高爐法，其中電爐法產(chǎn)品質(zhì)量好、成本低，高爐法很少采用。電爐法是將磷礦石、焦炭、硅石按照一定的比例混合在三相電爐中，在1400-1500攝氏度高溫下進行熔爐還原，其中要生產(chǎn)1噸黃磷，大約需要5噸磷礦石。

國外發(fā)達國家黃磷產(chǎn)量與磷礦石產(chǎn)量同步，在上世紀80年代達到頂峰。國外黃磷的主要生產(chǎn)國和地區(qū)為美國、西歐、哈薩克斯坦、俄羅斯和加拿大等，這些國家在上世紀80年代產(chǎn)量達到歷史最高，產(chǎn)量占到世界的90%左右，之后產(chǎn)能關(guān)閉，目前世界其他國家黃磷產(chǎn)量占比不到20%。

中國黃磷產(chǎn)業(yè)從1978年改革開放以來得到快速發(fā)展，截止2018年底，中國黃磷產(chǎn)能約為140萬噸，比1978年增長了47倍，生產(chǎn)量世界第一，占到世界總產(chǎn)能的85%左右，經(jīng)過40年的高速發(fā)展，目前產(chǎn)能嚴重過剩。

1、需求端

在環(huán)保政策高壓下，我國黃磷表觀消費量下降明顯。2018年我國黃磷消費量為81萬噸，同比增速由2017年的10%左右下降至2.4%，2019年黃磷表觀消費量僅為64.49萬噸，同比降幅擴大至20%。

黃磷的下游需求主要為熱法磷酸、三氯化磷和其他。其中熱法磷酸一直都是黃磷主要的下游需求，2019年占比達到43%，三氯化磷占比逐漸增加至43%，其他包括一些磷酸鹽、赤磷、五氧化二磷等。

我國磷酸總產(chǎn)能嚴重過剩，需求有所回落。表觀消費量約為172萬噸，增長緩慢。磷酸下游近60%的消費還是集中在化肥領(lǐng)域，所以在環(huán)保政策的持續(xù)下，磷酸產(chǎn)能有可能將繼續(xù)下滑。

在降能耗促環(huán)保的政策下，我國主動調(diào)整磷酸產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展高純度濕法磷酸來替代部分熱法磷酸。2007年之前國內(nèi)一直以熱法磷酸為主，濕法磷酸占比幾乎為零，2019年我國磷酸產(chǎn)量約為380萬噸，其中濕法磷酸已達到100萬噸，占比達到26%。

《2020-2026年中國磷化工行業(yè)市場運行潛力及競爭格局預(yù)測報告》數(shù)據(jù)顯示：上世紀80年代，國外工業(yè)也主要以熱法磷酸為主，隨后逐步被濕法磷酸所取代，目前發(fā)達國家工業(yè)磷酸濕法制備占比已經(jīng)達到85%，美國甚至達到了100%。濕法磷酸具有能耗低，成本低，市場競爭強的顯著優(yōu)勢，隨著濕法磷酸凈化技術(shù)的進步，熱法磷酸占比將進一步下降。

我國熱法磷酸的下游主要是工業(yè)和食品級磷酸，需求增長出現(xiàn)分化，整體需求疲軟。熱法磷酸下游主要為磷酸鹽、電鍍氧化、耐火材料等，其中磷酸鹽占比達到30%，電鍍氧化為5%，剩下2%為耐火材料。傳統(tǒng)磷酸鹽種類繁多主要包括三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、磷酸氫鈣、四磷酸鈉和有機磷酸鹽。

我國三聚磷酸鈉主要分布在西南和華中地區(qū)，其中西南占比超過70%。其下游主要應(yīng)用在陶瓷工業(yè)、洗滌工業(yè)和印刷紡織等，其中工業(yè)級三聚磷酸鈉目前主要用于合成洗滌劑助劑，但是由于磷元素排放會導(dǎo)致湖泊富營養(yǎng)化，目前正在被新型環(huán)保原料所替代。食品級三聚磷酸鈉主要用于持水劑，食品保鮮劑等。2014至今，國內(nèi)三聚磷酸鈉產(chǎn)能嚴重過剩，開工率不到50%，2019年三聚磷酸鈉產(chǎn)量僅為40.1萬噸，連續(xù)6年下降。

六偏磷酸鈉是由黃磷加上純堿在氧化爐中加熱制成的，六偏磷酸鈉下游需求分為三類。一類是軟水劑，用于洗滌和水處理的應(yīng)用；一類是調(diào)高食品的持水性，防止脂肪氧化，多用于肉制品、魚肉和火腿等；一類是用于印染的分散劑或者選礦中浮選劑。其產(chǎn)量地域分布較為分散，四川和湖北地區(qū)產(chǎn)量占比最高，分別達到33%和31%。企業(yè)層面，四川啟明星產(chǎn)能達到5萬噸，湖北興山縣磷化工公司和川東化工分別具有4萬噸年產(chǎn)能的能力，并列第二，行業(yè)前十家企業(yè)占行業(yè)總產(chǎn)能的66.57%。

2、供給端

國內(nèi)供給側(cè)改革影響，黃磷供給端收縮效果顯著。2016年以來國家積極推動供給側(cè)改革，淘汰落后產(chǎn)能，加之環(huán)保政策高壓下，2017年開始黃磷產(chǎn)能有所下降，2018年產(chǎn)能為142.45萬噸，2019年截至8月份產(chǎn)能降至139.35萬噸。2019年產(chǎn)量明顯收縮，2018年產(chǎn)量為80.8萬噸，增速從9%下降至3%，2019年月度數(shù)據(jù)顯示，幾乎每月產(chǎn)量都同比負增長，2019年全年產(chǎn)量僅為60.49萬噸，降幅將達到20%。

國內(nèi)黃磷產(chǎn)能分布主要集中在水電資源和磷礦石資源豐富的云貴川三省。黃磷屬于磷化工產(chǎn)業(yè)鏈中端產(chǎn)品，產(chǎn)品價差較小，所以企業(yè)多建在磷礦石礦場周邊，降低運輸費用成本。此外，黃磷制備屬于高能耗行業(yè)，生產(chǎn)1噸黃磷需要耗電14000度，電費在黃磷生產(chǎn)成本占比重超過50%，水電成為國內(nèi)黃磷生產(chǎn)主要供