中国磷化工行业发展趋势

中国磷化工行业发展趋势

一、概况

磷元素广泛存在生物体和自然界中，是构成基础化工和现代农业不可或缺的元素。磷存在于人体细胞中，是维持骨骼和牙齿的必要物质，几乎参与所有生理上的化学反应。单质磷有几种同素异形体，其中白磷或黄磷是无色或者淡黄色的透明结晶固体，黑磷是具有金属光泽的晶体，在同素异形体中反应活性最弱，红磷是鲜红色粉末，把黑磷加热到125摄氏度则变成钢蓝色的紫磷。在自然界中，磷以磷酸盐的形式存在，在含磷化合物中磷原子通过氧原子而和别的原子或基团联结，磷常见的氧化物有三氧化二磷和五氧化磷，除此之外还有三卤化磷、五卤化磷和卤氧化磷。

磷化工产业以磷矿为基础原料，主要通过湿法和热法加工为湿法磷酸和元素磷，进而进行后加工，生产农业用的化学肥料和工业用的精细磷化工。广义的磷化工行业包括磷复肥行业、黄磷行业和后加工行业即磷酸、磷酸盐和磷化物等，目前我国磷复肥占到行业的76%左右，11%生产黄磷，剩下的12%为各种磷酸盐等。

热法磷酸是将磷矿石混合焦炭和硅石在高温中炼制制得黄磷，然后经氧化、水化等反应而制取的磷酸称之为热法磷酸。其中10吨磷矿石需要1.9吨焦炭、3吨硅石、0.02吨普通功率石墨电极。热法磷酸的生产方法国内外普遍采用的均是电炉两步法，是将电炉还原磷矿得到的升华磷经过除尘后使磷冷却呈液态，然后将液态磷经燃烧、水化、除雾制成磷酸。

湿法磷酸是用无机酸分解磷矿石，分离出粗磷酸，再经过净化后制得磷酸产品，其中10吨磷矿石大约需要6.5吨左右硫酸。湿法磷酸比热法磷酸成本低20%-30%，目前75%-80%的磷酸是采取湿法制作而成的。

二、磷矿石

磷矿石多产于沉积岩，现在已存的含磷1%的矿石约有200种，但是有利用价值的只有几种，磷的主要矿物为磷灰石。磷矿石的成矿条件复杂，矿石加工使用后，磷元素回归自然界难以回收利用，属于不可再生资源。各国政府都加强对磷矿石的重视程度，美国2002年命令禁止出口磷矿石，2004年开始零出口，2005年关闭低产矿山。我国2009年开始实施磷矿石出口配额，2016年国务院审批通过的《全国矿产资源规划（2016-2020年》首次将磷列为战略性非金属矿产。

全球磷矿资源探明储量超过3000亿吨，基础储量达到700亿吨。其中摩洛哥和西撒哈拉储量达到500亿吨，占到全球基础储量的70%左右，处于绝对领先对位。中国磷矿资源排名世界第二，亚洲第一，储量超过30亿吨，占比达到5%，其他资源主要集中在非洲，中东和美洲。

世界范围内磷矿石产量主要集中在像美国、中国这样的消费大国和像摩洛哥这样的资源大国。据调查数据显示，2018年世界磷矿石产量2.7亿吨，其中中国产量1.4亿吨，占比达到52%，其次是摩洛哥和美国，年产量都在0.3亿吨左右。世界磷矿石在近十年基本保持小幅上升趋势，从2010年的1.81亿吨增长至2018年的2.7亿吨，年均增幅在10%左右，近三年来，世界磷矿石产量增速大幅降低，到2018年产量增速降至0.4%，主要由于中国国内去产能导致的产量大幅下降。

2018年中国磷矿石产量907万吨，其中贵州、湖北、云南和四川四省产量就达到881万吨，占到总产量的95%以上，资源优势明显，从而形成了“南磷北调，西磷东调”的基本局面。

磷矿石开采一般分为地上和地下开采，地上露天开采成本显著低于地下开采，世界主要磷矿资源国摩洛哥磷矿资源基本都是露天矿，适用于机械开采。2013年我国“三磷”审查表明，中国磷矿资源中地下开采占比达到60%，同时超过75%的矿层呈倾斜状，磷矿层较薄不利于集中开采，大大增加了磷矿开采的成本。

我国磷矿石主要集中在云南、四川、贵州和湖北，这些地区大部分处于内陆高原，磷矿运输成本较高。反观美国和摩洛哥，美国磷矿资源58%集中在弗罗里达州，位于美国中部平原，依托港口运输，成本较低，摩洛哥磷矿资源70%以上集中在卡萨布兰卡东南地区，出口可以方便地通过欧云港运到世界各地。

世界磷矿石的平均品位在30%左右，达到一级磷矿水平，中国平均仅为17%，多为二三级水平。我国磷矿资源主要以沉积型磷块岩为主，矿石中杂质较多，同时矿石结晶之间的胶结物发育，不利于磷矿加工。其中90%以上为中低品位矿，品味在30%以上的磷矿石探明储量仅为11亿吨，占比不到20%。

1、需求端

磷矿石的下游产品主要为磷肥、黄磷和磷酸盐，其中磷肥占比最高达到76%。磷肥与氮肥和钾肥合称为我国三大肥料，其中磷肥主要为磷酸一铵（MAP）和磷酸二铵（DAP），剩下还有普钙、重钙和三元复合肥等。黄磷作为热法磷酸、赤磷和三氯化磷等产品的原材料，磷酸主要用于工业上金属处理及干燥剂等，食品行业酸味剂和酵母营养剂，以及电子行业的电子晶片的清洗和蚀刻。

磷矿石是现代农业和化工行业不可或缺的原料，同时磷矿石资源具有不可替代性，这种刚性和不可替代性导致磷矿石需求不可能大幅下降。其中磷矿石下游主要需求化肥与农业、粮食和人口关系密切，数据显示世界磷矿石消费量与世界人口呈现高度正相关，全球磷矿石（折合P2O5）表观消费量从2002年的48亿吨增加到2017年的64亿吨，随着世界人口持续增加，世界磷矿石需求也将稳步提升。

中国磷肥市场经过了近20年左右的高速发展，已经成为磷肥生产大国，行业进入了成熟期，行业竞争加剧，利润普遍下降，伴随着产能过剩和市场的激烈竞争，亏损企业较多，行业内资源整合导致磷肥产量趋于平稳。另一方面国内磷产业高速发展带来的污染问题日益严重，国家限制磷矿开采和关闭高污染小产能公司，2018年11月国务院发文提出方案，明确要减少化肥、农药使用量，到2020年全国农作物化肥、农药使用量实现负增长。

2000年之前我国对磷矿石实行13%出口退税以鼓励磷矿石出口换取外汇，2003年我国磷矿石出口量最大达到323万吨。2001年之后受到国家对磷矿石资源保护和限制出口政策影响，国内磷矿石资源出口逐年下降，2009年起我国实施磷矿石配额管理，2009-2015年我国磷矿石出口从200万吨降至24万吨，从2016年起，由于我国磷肥需求疲软和供给侧改革，磷矿石出口关税逐渐降低，从2019年1月1日起，国内磷矿石出口实现零关税，近两年出口额有小幅回升。

2、供给端

环保和限产政策下，国内磷矿石产量明显下降。2015年我国磷矿石产量达到巅峰，年产量为1.3亿吨，从2016年开始产量实现负增长，2018年增长率达到-27.9%，产量降至1亿吨以下，目前仍保持下降趋势。从四大产区来看，2018年四川降幅最大为50%，其次是贵州降幅29%，湖北与云南的降幅25%左右。

环保高压政策持续时间长，中小型落后企业得到整合，未来产量难以大幅提高。2016年以前，国内磷矿石开采秩序混乱，小型企业众多，这些企业技术落后，资源利用率低，生产对环境破坏较大。2016年5月中央开始第一轮环保督察，逐步关停这些小型落后产能企业，2018年6月政策持续跟进，第一批回头看又在全国逐步展开，2019年7月第二轮第一批环保政策又在上海、福建、海南等地展开，预计到2020年为期三年的环保核查措施会使得中小型企业已经丧失复产能力。我国年产超过50万吨的大中型磷矿占比由2009年的18%上升至2015年的43%，行业集中度正在不断提高。

进入2019年三季度以来，由于四川和云南地区磷矿石价格已处于较低水平，价格下跌空间有限，因此三季度磷矿石价格较为平稳。进入四季度后，下游磷肥冬储市场行情开启对下游疲软的行情起到一定支撑，在供给端持续收缩的刺激下，下半年磷矿石价格仍将平稳运行。

二、黄磷

黄磷又称为白磷，因商品白磷带黄色所以称之为黄磷，白磷分子式为P4，是磷的一种同素异形体。此外还有红磷，紫磷和黑磷。黄磷是由磷矿石加工而成，白色固体质地较软。黄磷不溶于水，溶于大多数有机溶剂，常温状态下为立方晶型，熔点为44.1摄氏度，密度为1.88g/cm3，可用于制造磷酸和肥料。黄磷的化学性质活泼，几乎大部分元素均可与磷发生反应生成磷化物，实验室中黄磷置于冷水中保存，34摄氏度可以在空气中自燃，生成白色烟雾，主要成分为五氧化二磷（烟）和五氧化二磷与空气中水结合生成的磷酸（雾）。白磷常温下可以与空气中氧气发生反应，产生火焰。黄磷有剧毒，人的中毒剂量为15mg，致死量为50mg。

传统的黄磷制备方法主要分为电炉法和高炉法，其中电炉法产品质量好、成本低，高炉法很少采用。电炉法是将磷矿石、焦炭、硅石按照一定的比例混合在三相电炉中，在1400-1500摄氏度高温下进行熔炉还原，其中要生产1吨黄磷，大约需要5吨磷矿石。

国外发达国家黄磷产量与磷矿石产量同步，在上世纪80年代达到顶峰。国外黄磷的主要生产国和地区为美国、西欧、哈萨克斯坦、俄罗斯和加拿大等，这些国家在上世纪80年代产量达到历史最高，产量占到世界的90%左右，之后产能关闭，目前世界其他国家黄磷产量占比不到20%。

中国黄磷产业从1978年改革开放以来得到快速发展，截止2018年底，中国黄磷产能约为140万吨，比1978年增长了47倍，生产量世界第一，占到世界总产能的85%左右，经过40年的高速发展，目前产能严重过剩。

1、需求端

在环保政策高压下，我国黄磷表观消费量下降明显。2018年我国黄磷消费量为81万吨，同比增速由2017年的10%左右下降至2.4%，2019年黄磷表观消费量仅为64.49万吨，同比降幅扩大至20%。

黄磷的下游需求主要为热法磷酸、三氯化磷和其他。其中热法磷酸一直都是黄磷主要的下游需求，2019年占比达到43%，三氯化磷占比逐渐增加至43%，其他包括一些磷酸盐、赤磷、五氧化二磷等。

我国磷酸总产能严重过剩，需求有所回落。表观消费量约为172万吨，增长缓慢。磷酸下游近60%的消费还是集中在化肥领域，所以在环保政策的持续下，磷酸产能有可能将继续下滑。

在降能耗促环保的政策下，我国主动调整磷酸产业结构，发展高纯度湿法磷酸来替代部分热法磷酸。2007年之前国内一直以热法磷酸为主，湿法磷酸占比几乎为零，2019年我国磷酸产量约为380万吨，其中湿法磷酸已达到100万吨，占比达到26%。

《2020-2026年中国磷化工行业市场运行潜力及竞争格局预测报告》数据显示：上世纪80年代，国外工业也主要以热法磷酸为主，随后逐步被湿法磷酸所取代，目前发达国家工业磷酸湿法制备占比已经达到85%，美国甚至达到了100%。湿法磷酸具有能耗低，成本低，市场竞争强的显著优势，随着湿法磷酸净化技术的进步，热法磷酸占比将进一步下降。

我国热法磷酸的下游主要是工业和食品级磷酸，需求增长出现分化，整体需求疲软。热法磷酸下游主要为磷酸盐、电镀氧化、耐火材料等，其中磷酸盐占比达到30%，电镀氧化为5%，剩下2%为耐火材料。传统磷酸盐种类繁多主要包括三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、磷酸氢钙、四磷酸钠和有机磷酸盐。

我国三聚磷酸钠主要分布在西南和华中地区，其中西南占比超过70%。其下游主要应用在陶瓷工业、洗涤工业和印刷纺织等，其中工业级三聚磷酸钠目前主要用于合成洗涤剂助剂，但是由于磷元素排放会导致湖泊富营养化，目前正在被新型环保原料所替代。食品级三聚磷酸钠主要用于持水剂，食品保鲜剂等。2014至今，国内三聚磷酸钠产能严重过剩，开工率不到50%，2019年三聚磷酸钠产量仅为40.1万吨，连续6年下降。

六偏磷酸钠是由黄磷加上纯碱在氧化炉中加热制成的，六偏磷酸钠下游需求分为三类。一类是软水剂，用于洗涤和水处理的应用；一类是调高食品的持水性，防止脂肪氧化，多用于肉制品、鱼肉和火腿等；一类是用于印染的分散剂或者选矿中浮选剂。其产量地域分布较为分散，四川和湖北地区产量占比最高，分别达到33%和31%。企业层面，四川启明星产能达到5万吨，湖北兴山县磷化工公司和川东化工分别具有4万吨年产能的能力，并列第二，行业前十家企业占行业总产能的66.57%。

2、供给端

国内供给侧改革影响，黄磷供给端收缩效果显著。2016年以来国家积极推动供给侧改革，淘汰落后产能，加之环保政策高压下，2017年开始黄磷产能有所下降，2018年产能为142.45万吨，2019年截至8月份产能降至139.35万吨。2019年产量明显收缩，2018年产量为80.8万吨，增速从9%下降至3%，2019年月度数据显示，几乎每月产量都同比负增长，2019年全年产量仅为60.49万吨，降幅将达到20%。

国内黄磷产能分布主要集中在水电资源和磷矿石资源丰富的云贵川三省。黄磷属于磷化工产业链中端产品，产品价差较小，所以企业多建在磷矿石矿场周边，降低运输费用成本。此外，黄磷制备属于高能耗行业，生产1吨黄磷需要耗电14000度，电费在黄磷生产成本占比重超过50%，水电成为国内黄磷生产主要供