三聚氰胺市场情况及生产工艺选择

王兆龙

（中国中煤能源集团有限公司，北京 100120）

0 引 言

三聚氰胺，俗称密胺、蛋白精，是一种三嗪类含氮杂环有机化合物，通常以尿素为原料生产。作为一种重要的化工原料，三聚氰胺可与甲醛反应合成三聚氰胺树脂，三聚氰胺树脂硬度比脲醛树脂高，不易燃，耐水、耐热、耐老化、耐电弧、耐化学腐蚀，有良好的绝缘性能、光泽度和机械强度，因此，三聚氰胺广泛用于高级涂料、层压板、装饰板、粘合剂、模塑制品及造纸、纺织、皮革、电气、医药等行业［1］。我国作为三聚氰胺生产及出口大国，生产企业众多，采用的生产工艺技术种类也多，在2021年三聚氰胺价格持续走高的背景下，整个行业受到了更多的关注。以下对我国三聚氰胺市场情况及生产工艺应用情况作一梳理。

1 三聚氰胺市场情况

1.1 三聚氰胺行业供需状况

2010—2021年我国三聚氰胺产能及增长率见图1（资料来源于智研咨询、隆众资讯）。可以看出，近年来我国三聚氰胺行业产能增速较前期有所放缓，但整体上仍较为稳定，总产能维持在1 900 kt／a左右。2010年以来，我国三聚氰胺行业产能处于新旧交替期，主要表现为淘汰能耗高、污染严重、规模较小的落后产能，新建低能耗、环境友好、产品质量高的大型装置——近两年新建、拟建三聚氰胺装置多为单套产能50 kt／a以上，如晋煤集团晋丰公司采用意大利欧技公司第四代无催化剂高压法工艺建设的60 kt／a三聚氰胺装置和山东华鲁恒升采用低压法工艺建设的2套60 kt／a三聚氰胺装置等。

图1 2010—2021年我国三聚氰胺产能及增长率

2010—2020年我国三聚氰胺产量及增长率见图2（资料来源于智研咨询、隆众资讯）。可以看出：2019年我国三聚氰胺产量为1 300 kt，较2018年的1 287.2 kt同比增长0.99%，2017—2018年产量增长明显，主要是由于2016年底三聚氰胺价格处于高位给国内三聚氰胺生产企业释放了利好信号，部分企业新增产能、扩大产量，经过一轮建设周期，2018年三聚氰胺产能释放、产量增加，三聚氰胺市场价格步入下行区间，加之原料成本压力加大，故2018—2019年产量增长出现了较为明显的下滑；2020年我国三聚氰胺产量为1 330 kt，较2019年的1 300 kt增长2.31%；2021年前7个月我国三聚氰胺产量为824.2 kt，较2020年同期的760.9 kt增长8.31%，2021年我国三聚氰胺产量增长趋势较为明显。目前，国内三聚氰胺年产量超过100 kt的生产企业由原来的1家增至4家，分别为四川金象化工、新疆心连心、山东华鲁恒升和山西丰喜肥业。

图2 2010—2020年我国三聚氰胺产量及增长率

2016—2020年我国三聚氰胺表观需求量见图3（数据来源于中国海关及智研咨询）。可以看出：近5 a来我国三聚氰胺表观需求量呈缓慢增长的态势，其中2017—2019表观需求量增长较为明显，主要原因是板材、涂料等行业的蓬勃发展，以及板材行业对甲醛释放的严格环保要求促使了胶粘剂的升级，从而提升了国内三聚氰胺的需求；2020年我国三聚氰胺表观需求量为1 026.1 kt，较2019年的989.3 kt增长36.8 kt，增长率为3.72%，2019—2020年我国三聚氰胺表观需求量增长明显放缓，原因是环保要求逐步提高以及新冠疫情对三聚氰胺下游板材行业造成了一定影响，不过，未来随着新冠疫情得到控制，我国三聚氰胺表观需求量应该会有增长的可能。

图3 2016—2020年我国三聚氰胺表观需求量

1.2 三聚氰胺进出口状况

我国是全球三聚氰胺的主要出口国，2016—2020年我国三聚氰胺进出口量见图4（资料来源于中国海关）。可以看出，近5 a来我国三聚氰胺出口量先扬后抑、进口量很少且基本保持平稳，2018年后我国三聚氰胺出口量下滑较为明显，不过即使是出口量下滑较多的2020年，我国三聚氰胺出口量仍达304.3 kt，较之于446 t的进口量，出口量仍达进口量的682倍，是名符其实的三聚氰胺出口大国。受全球新冠疫情控制差异及各国经济波动的影响，2021年1—7月我国三聚氰胺出口量为257 491 t、进口量为38 t，出口量更是增至进口量的6 776倍。

图4 2016—2020年我国三聚氰胺进出口量

2016—2020年我国三聚氰胺进出口额见图5（资料来源于中国海关）。可以看出，近5 a来我国三聚氰胺进出口额与进出口量变化趋势同步，2019年我国三聚氰胺出口额为26 641万美元、进口额为128万美元、出口均价约856美元／t，2020年我国三聚氰胺出口额为21 723万美元、进口额为107万美元、出口均价约714美元／t。有资料表明，2021年1—7月我国三聚氰胺出口额为30 328万美元、进口额11万美元、出口均价1 178美元／t，2021年1—7月我国三聚氰胺出口均价较2020年上涨约65%。

图5 2016—2020年我国三聚氰胺进出口额

1.3 国内三聚氰胺市场行情

三聚氰胺生产以尿素为原料，吨三聚氰胺产品需消耗3 t以上的尿素原料，由于中国是世界上最大的尿素生产国，价格合适且充足的尿素为三聚氰胺生产提供了稳定的原料，因此三聚氰胺生产成本也主要随尿素价格的波动而起伏。

2014—2018年国内三聚氰胺价格在5 000～9 800 t／元之间；2018—2019年我国三聚氰胺产业进入新一轮扩产期，新增产能超过200 kt／a，国内三聚氰胺装置总产能近2 200 kt／a，国内实际消费量仅900 kt／a左右，三聚氰胺产量的大幅增长导致2018—2019年国内三聚氰胺价格出现大幅下滑，2019年国内三聚氰胺市场行情整体走弱，价格在5 200～6 400元／t，其中高质量的三聚氰胺价格比普通三聚氰胺价格高200～500元／t［2］。

2020年三聚氰胺市场延续弱势行情，整体弱于2019年。2020年上半年受新冠疫情影响较大，三聚氰胺价格延续低位运行，维持在4 500～5 200元／t，其中4月下旬价格创历史新低，低端产品出厂价格跌至4 300元／t；后在中国氮肥工业协会限产保价号召下，三聚氰胺市场小幅回暖，进入2020年下半年，市场开始出现转机——2020年10月份以后，在下游终端企业开工恢复及出口接单好转、各三聚氰胺生产厂家库存逐渐消化、部分三聚氰胺装置停车检修、原料尿素价格大幅调涨等利好叠加下，三聚氰胺市场开启“直线式”上行通道，至2020年11月20日国内三聚氰胺出厂均价涨至7 219元／t，达2020年历史高点。

2021年上半年，国内三聚氰胺市场总体变化幅度较大——春节假期结束后，三聚氰胺市场价格持续2个多月上涨，至2021年5月10日达到首个价格峰值14 785元／t，比2021年1月13日的最低价6 439元／t高出8 346元／t、涨幅达129.62%，比2020年5月10日均价4 519元／t高出10 266元／t、涨幅达227.17%；至2021年9月14日，国内三聚氰胺市场价格再创新高，出厂均价达到17 216元／t，较2021年9月1日出厂均价上涨2 738元／t、涨幅达18.91%，较2020年9月14日出厂均价上涨257.97%。

2021年三聚氰胺市场价格大幅上涨主要有几方面的原因。首先，出口量显著增加。经过近两年的新冠疫情控制，全球经济逐渐复苏，国外三聚氰胺需求量增加，有效支撑了国内三聚氰胺市场价格。其次，国内经济增长逐渐恢复。内需集中采购，受买涨不买跌心态的影响，国内采购意愿较强，加之国内三聚氰胺下游板材产品市场逐渐好转，也提升了三聚氰胺需求。再者，化工产品价格周期性变化。2019—2020年三聚氰胺市场价格一直处于低位，其中部分时间区间生产厂家处于亏损状态，经过产能优化、库存消耗，加之经济形势总体向好，有效带动了其价格的上涨。不过，随着三聚氰胺价格不断走高，下游企业成本压力较大，其价格较最高点应有所回落，只是三聚氰胺市场价格受上述因素持续影响及尿素价格高企的影响，短期内应该仍能维持较好的水平，但其长期走势还是会遵循市场规律，加之产能过剩、淘汰落后产能等问题，价格终将趋于理性。

2 三聚氰胺生产工艺选择

三聚氰胺生产工艺按原料不同分为双氰胺法和尿素法。双氰胺法是以双氰胺和氨作为三聚氰胺生产原料，在甲醇溶液中控制压力10 MPa、温度200℃下，双氰胺与氨反应生成三聚氰胺，再通过精制得到三聚氰胺成品。最初我国三聚氰胺生产主要采用双氰胺法，但由于双氰胺法生产成本高、效益差，逐渐被淘汰。尿素法是以熔融尿素分解生成氨和异氰酸，异氰酸在催化剂作用下缩合生成三聚氰胺，生产三聚氰胺产品的同时，还副产甲铵溶液和含有CO2、NH3的尾气；其中，尿素分解生成氨和异氰酸为吸热反应，异氰酸缩合生成三聚氰胺为放热反应，但总反应为吸热反应，需外部提供反应所需的热量。

目前，国际上主流的三聚氰胺生产方法有日本新日产高压法、意大利欧技高压法、荷兰DSM低压法、德国BASF常压法以及我国自主研发的干捕再精制法、改良气相淬冷法、北京烨晶加压气相淬冷法。我国三聚氰胺装置普遍采用高压法或低压法并与尿素装置联产，主要生产工艺为高压液相淬冷法和加压气相淬冷法。

2.1 高压液相淬冷法

1962年美国联合信号公司建设了世界上第一套用尿素生产三聚氰胺的装置，该工艺称为Allied signal法，后来联合信号公司将高压法专利技术转让给意大利欧技公司，演变为意大利欧技高压液相淬冷法。意大利欧技高压液相淬冷工艺曾在温度400℃、压力14 MPa、不使用催化剂、不加氨的操作工况下完成反应；现该工艺在温度380℃、压力8 MPa、不使用催化剂、以氨气为载体的工况下，将浓度为99.7%熔融尿素与液氨在反应器中反应生成三聚氰胺熔体，反应物经骤冷、液氨水解、活性炭处理、重结晶等工序得到成品，压力2.2 MPa、温度140℃的反应尾气（含NH3、CO2、H2O）回收至尿素装置甲铵液中，实现尿素与三聚氰胺联产。

意大利欧技高压液相淬冷法的优点主要有：采用高压液相反应、无需催化剂，装置无复杂设备、自动化程度高、生产安全可靠，可长周期稳定运行300 d以上；生产过程中无固体污染物和废水外排，排放气体中仅含有微量氨，符合现行环保排放要求；在装置的大型化和与尿素装置联产方面优于低压法；产品质量可达国际标准，具有一定的品牌优势。目前，意大利欧技高压液相淬冷法已在全球拥有23套装置应用业绩，其中我国有12套，双反应器并联装置的最大产能已达80 kt／a，专利许可下的三聚氰胺装置总产能已超过730 kt／a。

2.2 加压气相淬冷法

北京烨晶科技有限公司在消化吸收国外各先进工艺技术的基础上，开发出了三聚氰胺加压气相淬冷工艺。该工艺以粒状尿素或液体尿素为原料、硅铝胶为催化剂，以工艺气作为循环流化载气，以低温循环工艺气为结晶冷源，在高温低压（温度380～390℃、压力0.40～0.45 MPa）条件下一步气相催化反应合成三聚氰胺［3］。

加压气相淬冷法的优点主要有：生产过程中无精制单元，一步气相催化反应即可合成三聚氰胺，工艺流程短；装置占地面积小、建设投资低、建设周期短；原料消耗低，运行成本低；设备基本上都属于低压设备，除与尿素和成品接触部位需采用不锈钢外，设备其他部分均可采用碳钢，设备可全部国产化；生产操作方便、易控制，开停车容易；生产过程中无废水排放［4］。

2.3 国内3种主流生产工艺技术的对比

2.3.1 工艺技术特点的对比

意大利欧技公司的高压液相萃冷工艺、我国的加压气相淬冷工艺和瑞士卡萨利公司正在中国推广的高压液相萃冷工艺，是目前国内三聚氰胺的主流生产工艺，其技术特点的对比见表1。

表1 国内3种主流三聚氰胺生产工艺技术特点的对比

2.3.2 原料、动力消耗的对比

对于上述3种国内主流三聚氰胺生产工艺，通过走访各工艺技术应用企业以及与各技术供应商进行技术交流，较为详细地了解了各工艺技术的原料、能耗等数据，经粗略计算，在未考虑三胺尾气与尿素装置联产部分成本的情况下，原料、动力消耗以瑞士卡萨利公司的高压液相萃冷工艺最高，国产加压气相淬冷工艺最低，但最高与最低消耗数据相差不大。

2.3.3 工艺技术的主要缺点

2.3.3.1 国产加压气相萃冷法

（1）运行稳定性较差，运行周期一般只有30～90 d，就需要停车清堵2～3 d（调研的生产企业运行2个月停车检修1次，每次从停车到再次开车运行需要5～6 d），且装置实际产能往往达不到设计产能——50 kt／a三聚氰胺装置实际产量不到40 kt／a。

（2）副反应产生三聚氰酸、缩聚物、氰尿酸等副产物，随稀甲铵液返回尿素装置，对联产尿素装置中的不锈钢设备等造成较为明显的腐蚀；为避免对尿素装置中设备的腐蚀，三胺尾气可与碳铵装置联产，但联产碳铵与联产尿素相比，联产碳铵价值低，经济上不合算。

（3）环保方面，由于设备密封不严密，生产现场有较大氨味，且生产中有过滤残渣固废产生（主要成分为蜜伯胺、蜜勒胺、催化剂细粉）。

（4）北京烨晶科技有限公司2010年被四川金象化工产业集团收购后不再进行技术转让，只在金象集团内部进行三聚氰胺装置的建设；其他国内加压气相淬冷工艺属个人研发技术。总的来说，国产加压气相萃冷工艺技术的获取需做更多的调研工作。

2.3.3.2 欧技公司高压液相萃冷法

（1）三聚氰胺装置建设投资、生产运行成本、原料和动力消耗较国产加压气相萃冷法高。

（2）关键设备——反应器、离心机、干燥机、关键阀门等需要进口，无法实现国产化。

2.3.3.3 卡萨利公司高压液相淬冷法

（1）生产中产生的废水需外送至污水处理单元处理。

（2）由于尾气压力等方面的问题，与尿素装置联产的改造量大，三聚氰胺装置建设投资高、建设周期长。

（3）在国内没有应用业绩。

2.4 建 议

据上述对比分析，在资金充足的情况下，考虑环保、产品质量及与尿素装置联产等方面的因素，新建三聚氰胺装置建议选用意大利欧技公司的高压液相淬冷工艺。

3 结束语

（1）随着全球新冠疫情得到控制及经济的逐渐复苏，三聚氰胺国际、国内市场均表现出较大需求。三聚氰胺价格经过前两年的低位徘徊，2021年实现了较大幅度拉升，加之三聚氰胺行业新标准的推进也有望带动国内需求增长，故三聚氰胺市场短期内大概率应维持在较景气的水平，而长期趋势受国内产能过剩的影响其价位将回归合理区间，筹划新项目的企业应保持理性。

（2）三聚氰胺生产工艺技术较为成熟，技术选择需更多考虑与自身企业优势的结合，只有资金充足、销售渠道灵活、原料供应稳定、新建或改造联产规划合理等，才能扬长避短，才能在供给侧结构调整中，维持企业健康发展，持续创造经济效益。

“产能过剩仍是制约三聚氰胺行业发展的首要问题，正在筹划新上项目的企业应保持理性”，中国氮肥工业协会理事长顾宗勤在2021年时曾这样评价三聚氰胺行业。除化解产能过剩危机以外，三聚氰胺行业的发展还要开展能效与减排对标，不断推动生产工艺的进步，更好地做到绿色生产；同时，还要不断开发下游市场，延伸产业链，逐步替代非绿色环保的添加剂和材料，并在新材料方向大力开展新产品的研发，不断推动三聚氰胺行业的绿色健康发展［5］。