1988年，山东省共有氮肥企业90家，比1984年减少6家。按企业规模分：大型厂1家，中型厂4家，小型厂85家；按原料路线分，以无烟煤为原料的厂80家，以天然气、油田气、炼厂气为原料的厂10家。按氮肥品种分，碳酸氢铵生产厂83家，尿素生产厂5家，硝酸铵和氯化铵生产厂2家。全年生产合成氨168.16万吨、氮肥116.97万吨（折纯，下同）。氮肥总产量中，碳酸氢铵占71％，尿素占24％，硝酸铵和氯化铵占5％。
1989—2005年，山东省氮肥工业以技术改造、产品改造、规模改造、原料改造为重点，步入新的快速发展阶段。至1998年，全省氮肥企业调整为77家，比1988年减少13家，合成氨生产能力增加到387.5万吨，是1988年全省产量的2.3倍，全年盈利2.8亿元，生产规模和经济效益同步增长。截至2005年底，全省合成氨年产能力649万吨，尿素年产能力653万吨。全年生产合成氨626.27万吨，尿素651.45万吨，尿素占全省氮肥产量的73.38％，占全国尿素总产量的15.08％，成为全国第一尿素生产大省。鲁西、落凤山、峄山、彩云、友谊、联盟、春旺等多个品牌尿素产品被评为国家免检产品。鲁西化工的“鲁西”牌商标被评为“中国驰名商标”。东平瑞星化工、青岛碱业天柱化肥分公司、滕州瑞达化工公司、宁阳飞达化工公司等多家企业的尿素产品被评为“山东名牌产品”。
一、合成氨生产的技术改造与扩建
1985年10月，高密化肥厂“合成氨两水（工艺冷却水和造气污水）闭路循环”技术通过省级鉴定，使吨氨消耗一次水由250吨降到10吨以下，造气污水同时得到有效处理。1987年，寿光化肥厂开发成功低温造气吹风气回收利用技术，率先在全国氮肥行业实现“合成氨生产蒸汽自给”。该技术于1988年10月通过部级鉴定。1989年5月该厂被化学工业部授予“小氮之光”称号。1995年该技术获国家科技进步三等奖。
自“合成氨两水闭路循环”和“合成氨生产蒸汽自给”技术开发成功后，迅速在省内外小氮肥企业得到推广。山东省小氮肥企业以自筹资金为主、省财政补助为辅，进一步加快应用步伐。1995年，两项技术基本在全省氮肥行业得到普及，全省70家以煤为原料的小氮肥企业吨氨耗煤1292千克，比未改造前的1987年下降293千克，全年节约标准煤59万吨。同时，全省氮肥行业在节能降耗的技术改造中，开始采用变压吸附替代溶剂脱除二氧化碳，采用“双甲”（甲基化和甲烷化）工艺精制合成氨原料气取代传统铜洗工艺；在尿素和氨合成、压缩、气体净化等主要工段，采用集散控制系统，进一步提高了自动化控制水平。
1995年起，“合成氨两水闭路循环”和“合成氨生产蒸汽自给”技术得到改进发展。鲁南化肥厂、山东禹城中农润田化工有限公司、山东华鲁恒升集团有限公司在吹风气回收方面采用中压锅炉或循环流化床三废锅炉，并配套背压或抽气式汽轮发电机组等热电结合装置，进一步向大型化和热电联产方向发展。1998年起，“合成氨生产蒸汽自给”技术逐步向“合成氨—尿素生产蒸汽自给”技术发展。2005年，兖矿鲁南化肥厂、山东华鲁恒升集团有限公司等尿素企业，实现了包括尿素生产在内的化肥生产蒸汽自给。特别是通过尿素深度水解技术，全省氮肥企业基本实现工艺废水达标排放。
二、尿素生产布点和生产装置改扩建
1984年，山东省氮肥行业基本实现普通氨水改产碳酸氢铵，全省尿素生产厂只有鲁南化肥厂、齐鲁第一化肥厂、齐鲁第二化肥厂3家。为解决尿素严重短缺问题，省石油化学工业厅开始安排新建尿素厂布点和原有化肥厂改扩建工作。1986年2月，邹县氮肥厂兴建的国内第一套年产4万吨水溶液全循环法小尿素装置投产。同年5月，平度化肥厂兴建的同类型尿素装置建成投产。此后，全省氮肥行业逐步将原设计年产能力4万吨、6万吨的小尿素装置分别改扩建为6万吨、10万吨以上（以下类似情况简称“4改6”“6改10”等）。1988—2005年，山东省建成投产和改扩建的尿素生产装置有：
1988年，潍坊化肥厂建成投产年产4万吨尿素生产装置。
1990年，泰安双丰化肥有限公司建成投产年产4万吨尿素生产装置。
1991年，郯城化肥厂、肥城化肥厂、明水化肥厂各建成投产年产4万吨尿素生产装置，德州化肥厂建成投产年产11万吨中型尿素生产装置，鲁南化肥厂第一套尿素生产装置“11改13”。
1992年，寿光化肥厂、烟台巨力化肥公司各建成投产年产4万吨尿素生产装置，兖矿峄山化工公司建成投产第二套年产6万吨尿素生产装置。
1993年，山东禹城中农润田化工公司、滕州瑞达化工公司各建成投产年产4万吨尿素生产装置，山东恒通化工股份有限公司建成投产第二套年产6万吨尿素生产装置，鲁南化肥厂引进美国德士古公司粉煤气化装置配套年产13万吨尿素生产装置。
1994年，鲁西化肥厂、东平瑞星集团公司各建成投产年产4万吨尿素生产装置，德州化肥厂第一套尿素生产装置“11改15”。
1995年，宁阳化肥厂建成投产年产4万吨尿素生产装置，肥城化肥厂建成投产第二套年产6万吨尿素生产装置，山东恒通化工股份有限公司第一套尿素生产装置“4改6”，滕州瑞达化工公司尿素生产装置“4改8”。
1996年，金乡化肥厂建成投产年产6万吨尿素生产装置，平度市青岛碱业股份有限公司天柱化肥分公司、肥城化肥厂、明水化工公司、东平瑞星化工公司、山东禹城中农润田化工公司尿素生产装置“4改6”，鲁西化工公司第一化肥厂第一套尿素生产装置“4改10”和新建第二套年产11万吨尿素生产装置。
1997年，青州化肥厂建成投产年产4万吨尿素生产装置，桃村化肥厂建成投产年产6万吨尿素生产装置，烟台巨力化肥公司建成投产第二套年产6万吨尿素生产装置，明水化工公司建成投产第二套年产8万吨尿素生产装置，泰安双丰化肥有限公司、宁阳化肥厂“4改6”，鲁西化工公司第一化肥厂建成投产第三套年产12万吨尿素生产装置、第三化肥厂（原平阴化肥厂）建成投产年产6万吨尿素生产装置，济宁市恒立化工有限公司建成投产年产11万吨尿素生产装置，山东华鲁恒升化工公司建成投产第二套年产15万吨尿素生产装置，山东恒通化工股份有限公司第二套、肥城化肥厂第二套尿素生产装置“6改10”。
1998年，诸城良丰化学有限公司建成投产年产6万吨尿素生产装置，山东鲁洲集团沂水化工有限公司建成投产年产6万吨尿素生产装置，鲁西化工公司第二化肥厂（原东阿化肥厂）建成投产第一套年产10万吨尿素生产装置，山东联盟化工公司和平度市青岛碱业股份有限公司天柱化肥分公司建成投产第二套年产6万吨尿素生产装置，莱西市山东金浪化工公司建成投产年产13万吨尿素生产装置，东平瑞星化工公司尿素生产装置“6改11”，滕州瑞达化工公司尿素生产装置“8改13”。
1999年，山东章丘日月化工公司建成投产年产9万吨尿素生产装置，鲁西化工公司第二化肥厂第一套尿素生产装置“10改15”，鲁南化肥厂第二套尿素生产装置改扩建为年产17万吨，东平县瑞星集团有限公司建成投产年产15万吨合成氨、26万吨尿素生产装置，禹城中农润田化工公司建成投产第二套年产8万吨合成氨、13万吨尿素生产装置，宁阳化肥厂、金乡化肥厂尿素生产装置“6改10”。
2000年，兖矿峄山化工公司尿素生产装置改扩建为年产13万吨，鲁南化肥厂第一套尿素装置改扩建为年产18万吨，鲁西化工公司第二化肥厂建成投产第二套年产25万吨尿素生产装置、第三化肥厂尿素生产装置“6改10”，中化平原化工公司建成投产第一套年产10万吨尿素生产装置，金乡化肥厂尿素生产装置改扩建为年产13万吨。
2001年，中化平原化工公司第一套尿素生产装置“10改15”、建成投产第二套年产10万吨尿素生产装置，平度市青岛碱业股份有限公司天柱化肥分公司两套尿素生产装置“6改8”。
2002年，山东章丘日月化工公司尿素生产装置“9改15”。
2003年，青州化肥厂尿素生产装置“4改12”，山东鲁洲集团沂水化工有限公司尿素生产装置“6改10”。
2004年，齐鲁一化建成投产年产10万吨合成氨、17万吨尿素生产装置，中化平原化工公司建成投产第三套年产20万吨尿素生产装置，山东华鲁恒升化工公司通过双塔节能改造将两套尿素装置扩大到年产60万吨。
2005年，肥城化肥厂第一套尿素生产装置“6改15”，泰安双丰化肥有限公司尿素生产装置“6改10”，中化平原化工公司第二套尿素生产装置“10改15”，兖矿峄山化工公司建成年产8万吨合成氨、13万吨尿素氨气提法生产装置。当年开工的项目还有：东平瑞星集团公司年产60万吨尿素，宁津永兴化工公司年产20万吨尿素，山东联盟化工公司年产18万吨氨、30万吨尿素生产装置。截至2005年底，山东省建成投产的尿素生产厂点共有28家（包括鲁西化工集团3个分厂）。
三、设备大型化和经济规模改造
1989年，山东省小氮肥行业完成建厂初期生产设备更新，氮氢气压缩机以打气量每分钟36立方米（年产能力5000吨氨）为主，氨合成塔以直径500毫米为主，全省单厂平均年产合成氨能力达到1.5万吨，仍属较低经济规模水平。
此后，在尿素企业布点和生产装置改扩建的强劲推动下，全省氮肥行业生产设备不断升级，经济规模改造进一步加快。至1996年，新扩建的合成氨设备选型和生产规模都趋向中型、大型化，氮氢气压缩机逐步选用打气量每分钟72立方米、90立方米、180立方米、225立方米、305立方米等较高等级大机型；氨合成塔开始选用直径1000毫米、1200毫米、1400毫米、1600毫米、1800毫米，单塔年产能力8万吨、10万吨、18万吨等较大型设备；尿素合成塔大多选用直径1400毫米、1600毫米等单塔年产能力13万吨以上的设备。
2005年，华鲁恒升、鲁西化工、中化平原、瑞星化工、兖矿鲁南、兖矿峄山、联盟化工、明水化肥等企业合成氨、尿素年产能力分别达到20万吨、25万吨以上。其中，鲁西化工集团年产能力分别达到74万吨、102万吨；中化平原化工公司年产能力分别达到40万吨、50万吨；华鲁恒升集团公司年产能力分别达到48万吨、60万吨。经过经济规模改造，全省尿素生产企业基本达到最低经济规模，其中以煤为原料的10余家企业初步达到中等以上经济规模水平。
四、原料路线改造和大氮肥国产化
山东省氮肥工业原料以无烟煤为主。齐鲁第一化肥厂、齐鲁第二化肥厂以及商河、渤海、滨州化肥厂等以气为原料的企业，相继因气源短缺停产，或改以煤为原料。由于山东省无烟煤资源贫乏，生产所需无烟煤主要依赖从山西省长途运输解决。
1994年，为推动科技进步和技术攻关，水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心在鲁南化肥厂正式组建
为根本解决氮肥工业所需原料煤来源单一的问题，实现煤的洁净气化和装置大型化，1982年，国家决定由鲁南化肥厂引进美国德士古公司“水煤浆加压气化技术”工业性示范装置，列入国家重大节能科技攻关项目和山东省重点建设工程。1987年，该工程项目经国家计委正式批准建设。1988年，经国家计委批准，为该工程项目配套建设年产能力8万吨合成氨、13万吨尿素的鲁南第二氮肥厂。1993年4月，水煤浆加压气化工程和鲁南第二氮肥厂建成试车，1994年通过国家级生产考核和技术鉴定，1995年达到并超过装置设计能力。“水煤浆加压气化”技术的开发成功，打破了单一煤种限制，拓宽了生产用煤范围，单炉生产能力大，气化系统热效率高，为生产装置大型化奠定了基础。作为国内第一套示范性装置，该项目先后实施230多项攻关课题，取得显著成效，1994年获化学工业部科技进步一等奖，1996年“水煤浆加压气化及气体净化制合成氨新工艺”获国家科技进步一等奖，被国家科委、化学工业部列为“九五”重点科技推广成果。
此后，鲁南化肥厂与华东理工大学、天辰化学工程公司共同承担国家重点科技攻关项目“新型多喷嘴对置式水煤浆气化技术”的研制开发。2000年10月，项目研发成功并通过国家石油和化学工业局考核鉴定，为大氮肥装备国产化进一步创造了条件。
2004年12月，山东华鲁恒升集团有限公司建成全国首套大氮肥国产化装置。图为其洁净煤气化装置一角
2004年，山东华鲁恒升集团有限公司投资14亿元，采用多喷嘴水煤浆气化技术，建成国内第一套气化压力6.5兆帕、日处理原料煤750吨、年产能力30万吨合成氨、与老系统配套生产尿素的大型国产化装置。该装置拥有自主知识产权，国产化率高达98％，投资仅相当于引进国外同类装置的40％。该装置气化效率高、能耗低、余热利用充分，碳转化率高达98％，灰渣残碳含量小于5％，无三废排放，控制系统自动化程度高。
从鲁南化肥厂引进、消化、吸收“水煤浆加压气化技术”项目，到山东华鲁恒升集团有限公司国产化大氮肥装置顺利投产，改写了国内大化肥建设长期依靠技术装备引进的历史，推动了合成氨产业原料改造和产品升级，在全国氮肥工业发展史上具有里程碑意义。
