第一節(jié) 氯堿的簡(jiǎn)介

氯堿，即氯堿工業(yè)，也指使用飽和食鹽水制氯氣氫氣燒堿的方法。工業(yè)上用電解飽和NaCl溶液的方法來(lái)制取NaOH、Cl2和H2，并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品，稱為氯堿工業(yè)。氯堿工業(yè)是最基本的化學(xué)工業(yè)之一，它的產(chǎn)品除應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)本身外，還廣泛應(yīng)用于輕工業(yè)、紡織工業(yè)、冶金工業(yè)、石油化學(xué)工業(yè)以及公用事業(yè)。（資金申請(qǐng)）

第二節(jié) 氯堿的生產(chǎn)工藝

由電解食鹽水溶液制取燒堿、氯氣和氫氣的工業(yè)生產(chǎn)，是重要的基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)之一。我國(guó)的氯堿工業(yè)主要采用兩種生產(chǎn)工藝。

1.隔膜法

隔膜電解法以多孔隔膜將陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)分隔，避免了兩極產(chǎn)物的混合。隔膜電解法的原理如圖2所示。飽和鹽水由陽(yáng)極區(qū)加入，陰極區(qū)生成的堿及未分解的鹽水則不斷流出。通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)鹽水流量，可使陽(yáng)極區(qū)液面高于陰極區(qū)液面，從而產(chǎn)生一定的靜壓差，使陽(yáng)極液透過(guò)隔膜流向陰極室，其流向恰與陰極區(qū)OH一向陽(yáng)極區(qū)的電遷及擴(kuò)散方向相反，從而大大減少進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)的OH一數(shù)量，抑制析氧反應(yīng)及其他副反應(yīng)的發(fā)生，陽(yáng)極效率提高到90%以上。而陰極區(qū)由于OH一流失減少，堿液質(zhì)量濃度可提高到100～140g/L。

氯化鈉溶液存在以下兩種電離方程：

NaCl =Na+ + Cl-

H2O= （可逆）H+ + OH-

所以，食鹽水中含有Na+ 、H+ 、Cl- 和OH- 四種離子。當(dāng)接通電源后，在電場(chǎng)的作用下，帶負(fù)電的Cl-和 OH- 移向陽(yáng)極，帶正電的Na+和H+移向陰極，在這種條件下，電極上發(fā)生如下反應(yīng)：

在陽(yáng)極 2Cl - － 2e= Cl 2 ↑

在陰極 2H + + 2e=H 2 ↑

即在陽(yáng)極室放出 Cl 2 ，陰極室放出 H 2。由于陰極上有隔膜，而且陽(yáng)極室的液位比陰極室高，所以可以阻止 H 2 跟 Cl 2 混合，以免引起爆炸。由于H+不斷放電，破壞了水的電離平衡，促使水不斷電離，造成溶液中 OH - 的富集。這樣在陰極室就形成了NaOH溶液，它從陰極室底部流出。電解食鹽水的總反應(yīng)可以表示如下：

2NaCl+2H2O= 2NaOH+H 2 ↑+ Cl 2 ↑

用這種方法生產(chǎn)的堿液比較稀，其中含有多量未電解的NaCl，需要經(jīng)過(guò)分離、濃縮，才能得到固態(tài)NaOH。

以上這種石棉隔膜由于電耗高，污染嚴(yán)重，現(xiàn)在已被氯堿 行業(yè) 摒棄，代之以新型的離子交換膜，介紹如下：

2、離子交換膜法

在這種電解槽中，用陽(yáng)離子交換膜把陽(yáng)極室和陰極室隔開(kāi)。陽(yáng)離子交換膜跟石棉絨膜不同，它具有選擇透過(guò)性。它只讓Na + 帶著少量水分子透過(guò)，其它離子難以透過(guò)。電解時(shí)從電解槽的下部往陽(yáng)極室注入經(jīng)過(guò)嚴(yán)格精制的 NaCl溶液，往陰極室注入水。在陽(yáng)極室中Cl - 放電，生成 C1 2 ，從電解槽頂部放出，同時(shí) Na + 帶著少量水分子透過(guò)陽(yáng)離子交換膜流向陰極室。在陰極室中 H + 放電，生成 H 2 ，也從電解槽頂部放出。但是剩余的 OH - 由于受陽(yáng)離子交換膜的阻隔，不能移向陽(yáng)極室，這樣就在陰極室里逐漸富集，形成了 NaOH溶液。隨著電解的進(jìn)行，不斷往陽(yáng)極室里注入精制食鹽水，以補(bǔ)充NaCl的消耗；不斷往陰極室里注入水，以補(bǔ)充水的消耗和調(diào)節(jié)產(chǎn)品NaOH的濃度。所得的堿液從陰極室上部導(dǎo)出。因?yàn)殛?yáng)離子交換膜能阻止Cl - 通過(guò)，所以陰極室生成的NaOH溶液中含NaCl雜質(zhì)很少。用這種方法制得的產(chǎn)品比用隔膜法電解生產(chǎn)的產(chǎn)品濃度大，純度高，而且能耗也低，所以它是目前最先進(jìn)的生產(chǎn)氯堿的工藝。

第三節(jié) 氯堿 行業(yè) 發(fā)展概況及價(jià)格走勢(shì) 分析

氯堿平衡是氯堿 行業(yè) 逃不過(guò)的一個(gè)話題，燒堿和氯氣是由電解食鹽水獲得，兩個(gè)產(chǎn)品相伴而生，每噸堿固定產(chǎn) 0.88 噸的氯。而 PVC 是主要的耗氯產(chǎn)品，氯堿平衡的關(guān)注焦點(diǎn)主要在于燒堿和 PVC 行業(yè) 兩個(gè)方面，PVC 的 行業(yè) 情況我們此前已經(jīng)介紹過(guò)了，這里不再贅述。燒堿同樣作為我國(guó)重要的基礎(chǔ)化工原料，目前 行業(yè) 共有廠家 158 家，產(chǎn)能 3945 萬(wàn)噸，占全球產(chǎn)能的 43%。中國(guó)主要的燒堿產(chǎn)能分布在山東，占全國(guó)的 26.6%。燒堿的下游主要有氧化鋁、造紙、印染、化纖等 行業(yè) 。其中氧化鋁 行業(yè) 占比達(dá)到 1/3。

通常而言，燒堿價(jià)格和 PVC價(jià)格存在一定的蹺蹺板效應(yīng)，燒堿好的時(shí)候，PVC 就差，燒堿差的時(shí)候，PVC 就好。我國(guó)氯堿 行業(yè) 的定產(chǎn)策略也隨著 PVC 行業(yè) 規(guī)模的擴(kuò)張，從 90年代的以堿定氯逐漸過(guò)渡到以氯定堿。一般來(lái)說(shuō)西北的大型氯堿廠以生產(chǎn) PVC 為主，燒堿則是副產(chǎn)品。但是依然存在部分廠家，以上海氯堿化工廠和山東地區(qū)配套氧化鋁產(chǎn)業(yè)的氯堿廠為代表，依然采用以堿定氯的模式。氯作為副產(chǎn)物，用來(lái)生產(chǎn) PVC、漂白水、鹽酸。在燒堿的需求旺季，過(guò)剩的氯無(wú)法消化，由于液氯不易儲(chǔ)存，在下游拿貨不積極的情況下，就會(huì)出現(xiàn)液氯以 1 元/噸的價(jià)格出售，甚至是倒貼出售，倒貼最高價(jià)甚至達(dá)到800 元/噸。即出現(xiàn)以堿補(bǔ)氯的情況。目前我國(guó)山東地區(qū)有燒堿產(chǎn)能 1000 多萬(wàn)噸，配套的PVC 產(chǎn)能 301 萬(wàn)噸，在氧化鋁和燒堿的旺季，廠家為了消化多余的氯，也會(huì)向市場(chǎng)投放相當(dāng)數(shù)量的 PVC，這部分產(chǎn)能一定程度上壓制了 PVC 的價(jià)格。

上一輪以堿補(bǔ)氯。歷史上上一輪以堿補(bǔ)氯發(fā)生在 2011-2012 年，彼時(shí)，受日本地震及國(guó)內(nèi)能源價(jià)格上漲的影響，國(guó)內(nèi)氯堿 行業(yè) 整體供需格局發(fā)生了較大改變。燒堿價(jià)格因貨源緊俏而快速上行，華北地區(qū)32%離子膜燒堿價(jià)格在 2010 年底 400 元上漲至 600 元，而2011年 3 月的日本大地震將燒堿價(jià)格中樞繼續(xù)上推，在2012 年高點(diǎn)達(dá)到 840 元/噸，景氣周期長(zhǎng)達(dá) 2 年之久。與之相反的也是液氯市場(chǎng)因供給過(guò)剩和需求不振帶來(lái)的的低迷，價(jià)格從2010 年四季度的 2000 元/噸下跌至 2012 年中的 300 元/噸。

以堿補(bǔ)氯重現(xiàn)。16 年下半年氧化鋁、化纖等 行業(yè) 表現(xiàn)良好，接貨積極性較高，造紙及印染企業(yè)在下半年起也存在一定盈利空間。氧化鋁 行業(yè) 是燒堿 行業(yè) 的主要下游消費(fèi)領(lǐng)域，下半年起上漲明顯，其中主產(chǎn)區(qū)山東地區(qū)氧化鋁價(jià)格由年初的1650元/噸左右上漲至2017年 1 月份的 2950 元/噸， 行業(yè) 的開(kāi)工負(fù)荷處于相對(duì)高位，對(duì)燒堿價(jià)格的上漲起到最為直接的支撐。雖然到 17 年 5 月份目前氧化鋁價(jià)格回落在 2600 左右，但產(chǎn)量顯示，截止 2017年 5 月，全國(guó)氧化鋁產(chǎn)量 3721.75 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng) 19.7%。產(chǎn)量保持高增長(zhǎng)，對(duì)燒堿價(jià)格提供強(qiáng)力支撐。

16 年 9 月，燒堿率先提價(jià)，華東地區(qū) 96%片堿中間價(jià)從 2550 元/噸上調(diào)至 3500 元/噸，漲幅達(dá)到 37%。實(shí)際上以堿補(bǔ)氯的行情從那時(shí)就已經(jīng)開(kāi)始，但是四季度在運(yùn)力局限的情況下，PVC 現(xiàn)貨價(jià)格飆漲至觸及 9000 元，出現(xiàn)了難得的堿氯兩旺的局面。PVC 的價(jià)格在高點(diǎn)并沒(méi)有持續(xù)太久就下滑至 6000 元線，而燒堿的景氣行情則一直持續(xù)，在 5 月份還一度上漲至 4400 元/噸。在此價(jià)格下，每噸燒堿盈利可以高達(dá) 2000 元。以堿補(bǔ)氯的情況再度出現(xiàn)。

堿雖然強(qiáng)，但氯并不弱：雖然燒堿強(qiáng)勢(shì)高位運(yùn)行，但是值得說(shuō)明的是，今年的 PVC 并不差。一方面是 PVC 開(kāi)工率的高企，另一方面，上半年 PVC 價(jià)格中樞在 6000 元/噸左右，相比去年上半年的 5200 元/噸提高了 800 元，而價(jià)差方面，當(dāng)前 PVC-電石價(jià)差比去年年中上浮了 734 元，雖然不及去年年末的高點(diǎn)，但是在當(dāng)前位置 PVC 企業(yè)盈利還是相當(dāng)明顯。

電解鋁 行業(yè) 停復(fù)產(chǎn)成本較高，限產(chǎn)影響可能超預(yù)期。電解槽一旦停產(chǎn)，復(fù)產(chǎn)需要 3~4 個(gè)月的準(zhǔn)備時(shí)間，且需要 800~1000 元/噸產(chǎn)能的重啟成本，若四季度取暖限產(chǎn)政策執(zhí)行，則對(duì)電解鋁的實(shí)際影響時(shí)間可能超過(guò)7個(gè)月，屆時(shí)，隨著燒堿的下行，PVC供給有所減少，價(jià)格將得到支撐，本輪堿氯失衡可能得到緩解。而燒堿價(jià)格下行， 對(duì)以堿定氯的企業(yè)影響較大，對(duì)于西北地區(qū)以氯定堿的企業(yè)而言，影響次之。

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