化肥那点事：从进口大国到世界第一大生产国，一文纵览中国尿素产业史
扑克导言：如果要问20世纪对人类影响最大的发明是什么？大部分人可能会觉得是计算机科学的兴起。但从人类作为一个族群繁衍的角度来说，最为重要的恰恰是常被忽视的化肥工业尤其是合成氨技术的发展。
如果离开电脑，电视，核反应堆，航天飞机，人类还是会一样发展繁衍下去。但离开了合成氨技术，全球总人口很难在经历了两次世界大战等一系列动荡后仍旧一路从1900年的16亿增加到现在的70余亿。那么，合成氨技术是什么呢？它是怎么开发出来的呢？中国的化肥工业又是经历了多少磨难才发展到今天的？一起来看。
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1978年，中国史无前例的改革开放开始了。
为了填饱肚子，已经被饥饿纠缠多年的农民四处奔走，——他们追求的不过是一点点化肥。有了化肥，就有了对明天更美好的期待。
这一天，陈鼎衡，四川一家小型化肥厂的经理刚刚走到门口，一位五十开外的农民“咚”的一声迎面跪在他面前，声泪俱下地诉说家缺肥的困难，请求这位大领导批给他一包碳铵。
但陈未敢痛快答应，因为来要肥的人太多了。他安抚这位农民老哥说：“如果批给你一包，可往后不断有人来仿效郎个办？”
“一肥难求”，是改革开放之初中国化肥工业典型的写照。不过，即便如此，这依然是中国化肥工业奋斗百年才有的成果，至少我们已经可以自己生产化肥了。
一、欧洲饥饿史
当然，不仅中国在过去饱受饥饿困扰，欧洲也曾长期徘徊在饥饿的边缘。历史学家费尔南德·布罗代尔（Fernand Braudel）曾经计算过，英国在1523年到1623年之间有17次全国性和大地区性的饥荒。法国1500到1800年间发生过40次全国性的饥荒，每十年有一次以上。为了粮食增产，人类想尽各种办法。在18世纪，美国农民甚至通过收集野牛头骨并将其磨碎作为肥料。
一堆美洲野牛头骨等待研磨制成肥料
1. 一颗土豆引发的血案
16世纪中叶，欧洲人从美洲的秘鲁引进土豆，最初作为观赏植物被偶尔种植。18世纪中期开始，土豆开始在欧洲迅速普及。这主要是因为全球迎来小冰期，农作物收成减少。而农业生产的马尔萨斯陷阱迎来人口过多、土地供应不足的拐点。这两点共同导致了谷物供给不足，饥荒蔓延。此时，人们注意到土豆的良好特性：对气温不敏感，产量稳定；单位面积产量高、单位产量能量高，能够很好地满足人们对热量的需求；虽然味道平平，但是营养全面，即使只吃土豆也能保证基本的健康。在这种情况下，土豆在法国、德国、俄罗斯等地区迅速普及。到1845年，土豆已经提供了欧洲人10%的卡路里摄入量。
与此同时，农业科学在这一时期也迎来突破。德国化学家尤斯图斯·冯·李比希（Justus von Liebig，1803-1873） 提出的“矿物营养理论”奠定了农业化学的基础。他确定氮（N），磷（P）和钾（K）三种化学元素对植物生长至关重要。据此，他认为秘鲁鸟粪是最好的化肥。于是欧洲人盯上了智利和秘鲁太平洋岛屿上积攒上千年的鸟粪，将这些鸟粪送去作为肥料。因为鸟粪，秘鲁进入一个长达40年的繁荣时期，即所谓的“鸟粪时代”。
然而氮肥的横空出世加速了 “鸟粪时代”的结束。随着氮肥（硝酸盐）成为欧洲主流的肥料来源，人们在秘鲁、玻利维亚和智利三国交界的阿塔卡马沙漠发现了蕴藏量丰富的硝酸盐矿床。为了争夺这个天上掉下来的新馅饼，爆发了著名的“南太平洋战争”，也称“硝石战争”、“鸟粪战争”。
“南太平洋战争”玻利维亚丧失领土地图
从李比希开始，欧洲农民把土地视为一种介质，向土地倾倒从远方运来大袋的化学养分（鸟粪），以便收获大量土豆销往遥远的市场。为了使收益最大化，农民们在越来越大面积的土地上种植单一的土豆或玉米品种，人类进入了“工业化单作”时代。
2. 一项养活全世界的发明
在19、20世纪之交时，拥有大量硝酸盐矿的智利供应了全球超过三分之二的矿物质肥料。但这些硝酸盐矿藏随着不断加速的开采而减少，使得硝酸盐价格不断抬升。对硝酸盐价格不断抬升最为叫苦不迭的当数德国人：德国缺乏海外殖民地，人口众多且土地贫瘠，农业急需大量氮肥，同时德国的化学工业也需要大量硝酸盐原料。为了维系自身的粮食安全和原料安全，德国化学家积极开展了一系列合成化肥的办法。为这一领域带来革命性突破的人是弗里茨·哈伯（Fritz Haber）。
弗里茨·哈伯（Fritz Haber）
1908年，哈伯发现在175-200个大气压力下和500-600℃时，氢和氮反应能产生6％左右的氨。1909年，哈伯成功地建立了每小时能生产80克氨的实验装置，并申请了专利权。德国化学工业龙头企业巴斯夫公司敏锐地意识到哈伯专利的商业潜力，立即购买了此项专利。在巴斯夫研究部主任卡尔·博施（Carl Bosch）的支持下解决了催化剂等技术难题，最终设计成功能长期使用和操作简便的合成氨装置。
1910年，巴斯夫公司建立了世界上第一座合成氨试验工厂，1913年建立了工业规模的合成氨工厂，年产量为7000吨。随着合成氨工业的不断发展，越来越多的氮肥通过这一方式被生产出来，在1931年全世界有50%的氮肥是经过合成氨被合成出来的，到了20世纪末这一比例超过了99%。正是这些合成氨工业生产出的氮肥彻底改变了人类农业的格局。
德意志工业的地标：哈伯合成氨催化塔
二战后合成氨工业在全世界范围内的普及更是造就了严重依赖合成氮肥的第三世界国家农业体系，并且随之带来了这些国家的农业增产和人口爆炸。根据2000年前后的一项测算，合成氮肥带来的集约化农业体系使得这些国家相比传统的农业体系多养活了23亿人口。
二、中国化肥产业的演进历程
1. 在战火纷飞中蹒跚起步
作为第三世界国家，中国化肥工业发展较晚。二十世纪二三十年代可以说是中国民族工业的一个黄金时期，很多企业借着这个短暂的机遇迅速发展，有些甚至一度成为海内外知名的大型企业，南京的永利硫酸铔厂便是其中一例。1930年，国民政府的实业部长孔祥熙提出了中国要兴办的十项实业计划，其中一项就是创办硫酸铔厂，发展中国自己的化肥工业。1937年，在经历了技术、资金等多重障碍之后，由范旭东等一批民族企业家，创建了中国第一座化学肥料企业——永利硫酸铔厂。该厂在南京长江北岸建成投产,中国人自造化肥的梦想变成现实。当时，永利铔厂具有日产合成氮39吨、硫酸120吨、硫酸铵150吨和硝酸10吨的能力，因其设备精良、规模宏大，被誉为“远东第一大厂”。
1937年，永利化学工业公司南京铔厂局部
2. 来自老大哥的援助
从上世界50年代开始，中国开始了技术引进之路。第一个五年计划时期，中国从苏联与东欧国家引进了156项基本建设项目，这些项目奠定了中国初步工业化的部门经济基础。这一时期建设了由前苏联援建的吉林、兰州、太原三个化肥厂，拥有合成氨15.4万吨、硝酸铵18.8万吨生产能力。
70年代沈阳化工厂大门
1960年，中国著名的化学家候德榜博士领导开发了合成氨联产碳酸氢铵工艺，在丹阳化肥厂投产；创建了小氮肥的模式。起初设计规模为3000-5000吨氨。1963年，中央和国务院批示，发展氮肥主要靠大中型厂，适当发展小氮肥作为补充，各地方按此指示建设了一批小氮肥。“文革”期间，国家遭受动乱，急需化肥，而中型厂一时又上不去，各县对发展小氮肥非常积极，1966年后小氮肥迅猛发展，许多省几乎县县都建氮肥厂，有的县甚至有两套小氮肥。到1979年，全国共建成了1533个小氮肥厂。小氮肥在保障我国化肥供应方面发挥了重要作用，但许多厂经济效益差，亏损严重。经过80年代初的调整、整顿，小氮肥关停了317个，1983年，开工生产的小氮肥有1215个，平均每厂产量7800吨氨。
为纪念侯德榜和“侯氏制碱法”而发行的邮票
1973-1976年，中国掀起了第二次大规模成套技术设备引进高潮。国家利用自有外汇，从国外引进了具有世界先进水平的13套大型合成氨、尿素装置，分别建设在四川、黑龙江、辽宁、山东，湖南和湖北等地，到1979年，这13个厂全部建成投产。这些引进的大型装置迅速提高了中国氮肥工业的技术水平和高浓度尿素的比例，成为氮肥行业的骨干企业。
改革开放前期，农业改革对化肥需求十分迫切，全国小氮肥工业迅猛发展，每年有上百个新厂投产，在中央和地方政府的大力支持下，小氮肥发展进入一个高峰期。国内凡是有水源，能运来煤、输来气的县，都办起了小氮肥厂。小氮肥企业数量发展到顶峰，国内共有1533家小氮肥厂，成为名副其实的传统大产业。
3. 从小氮肥厂进化的化工巨头
在1987年以前，全国1500多家小氮肥企业还都是单一的碳铵产品结构。随着改革开放的深入和市场经济的发展，碳铵自身的不足显现出来：一是生产装置小，一般都是年产合成氨3000吨的装置，能耗和成本较高；二是产品养分含量较低，不如含氮量高的尿素更受农业部门青睐。为满足国内农业对高浓度氮肥的需求，1982年至1987年，中国连续几年进口了2400万吨尿素。在进口尿素的巨大冲击下，国内大批小氮肥企业亏损、关停，小氮肥行业出现了历史上最大的一次跌落。仅1985年与1984年相比，全国小氮肥产量就下降了22%。面对小氮肥的严峻形势，1986 年，时任化工部部长的秦仲达向中央提出，在全国进行小氮肥碳铵改尿素的产品结构调整。从这一时期开始，一批行业龙头开始崭露头角。
山东华鲁恒升集团目前已经成为集化肥、有机胺、己二酸及中间品、醋酸及衍生物、多元醇等多产业链的大型化工集团。但谁能想到华鲁恒升的前身——德州化肥厂1966年建成投产时，在如雨后春笋般发展起来的县办化肥厂中，就如同路边的一朵野花，显得很不起眼，平平淡淡。甚至在激烈的竞争中这家小厂几番颠簸，几度沉浮，曾亏损高达数百万元，濒于破产边缘，企业岌岌可危。1990年刘秉章初任德化厂厂长。一上任，刘秉章从市场需求出发，改碳铵为尿素。到1995年这家小厂生产尿素已达15.5万吨，上门求购者趋之若鹜，络绎不绝，产品远销安徽、河南、山西、河北等省。在九十年代到二十世纪初，公司不断扩张、多产业链并举，已经发展成了化工行业龙头。
山东鲁西化肥厂在上世纪90年代也还是个年产合成氨能力不过2万吨的小氮肥厂，1994年借着碳铵改尿素的机会，完成了合成氨4万吨、尿素6万吨的改造。产品结构优化以后，他们便集中精力在生产规模上做文章：一套尿素建成了，就接着建二套、三套。到2000年就形成了年产26万吨合成氨、43万吨尿素的规模，跃进大氮肥企业的行列。紧接着，在企业兼并重组的改革中，他们一举兼并了临近的6家小氮肥厂，将其做大做强。2017年鲁西化工化肥产量达180余万吨。并且，化肥业务仅仅是公司占比较小的业务板块之一。除尿素、复合肥以外，公司业务还涉及聚碳酸酯、己内酰胺、甲酸、尼龙6等百余种产品。
事实上，从县办小厂成长为行业巨头的不止华鲁恒升、鲁西化工。作为中国石化行业最具影响力十大代表企业之一，湖北宜化集团前身宜昌地区化工厂1981年投产时总资产仅1359万元，年产值1000万元，年生产能力仅为1万吨合成氨，唯一的产品是碳铵。1987年起，宜化集团围绕市场扩大生产规模，合成氨生产能力扩大到6万吨，并建成年产4万吨尿素、4万吨甲醇、4万吨甲醛和4.5万千瓦热电的装置。与此同时宜化把握改革机遇，实现了向股份制和企业集团的转变。2001年起，宜化由单一的煤化工企业发展成煤化工、磷化工、盐化工三足鼎立的大型化工企业，由偏居宜昌一隅的地方企业发展成在全国各地建有生产基地的全国性企业。宜化扩张到云南、贵州、内蒙古等地，整合了双环公司、索特公司等企业。目前宜化集团已成为中国最大的氮肥企业，2017年，湖北宜化生产化肥167万吨。
对于这些企业来说，小氮肥已经变成许久之前的一段经历。改革开放30年后，小氮肥已经完全不能涵盖今天的内容，“小”特征已荡然无存，已经完全融入“大”行列中。1997年中国不仅摘掉了世界尿素进口大国的帽子，而且成为世界第一大尿素生产国，“尿素不进口，我们自己干，小厂挑重担”的美好愿望终于变成了现实。
三、去产能进行中
多年来，为鼓励国内化肥工业的发展，国家一直对化肥行业实行一系列优惠政策，包括在铁路运费、电价、天然气价、增值税等方面的优惠措施。但随着产量不断增长，中国尿素产能及产量在2015年达到阶段性高峰，此后由于出口不振、优惠政策退出、原材料价格上行等因素，行业面临价格和成本端的双重挤压，高成本产能逐步停产甚至永久退出。
2012-2016 年国内尿素产能及产量（单位：万吨）
数据来源：中国氮肥工业协会
回顾近百年的中国氮肥产业史，不仅有创业的艰辛、也有大跃进式的产能扩张以及随之而来的痛苦的去产能。在目前，全国尿素产能过剩局面仍较为严峻，很多以无烟煤为原料，采用固定床间歇气化的尿素产能成本高、污染大，面临巨大的竞争压力。
这些产能必须谋求新的发展思路，要么退出，要么转产。
新的挑战，横亘在中国尿素产业面前。
关于博物馆的千百种幻想 1846年8月10日成立的史密森尼学会 (© Mark Kauffman/Getty Images)
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