中國氯堿行業發展現狀及技術裝備進展情況

張 鑫，李素改

（中國氯堿行業協會，天津 300192）

1 中國氯堿行業發展現狀

（1）氯堿行業發展概況

截止2011年底，全國燒堿總產能3 412萬t/a，其中，離子膜法燒堿3 035萬t/a，占總產能比例達89%，隔膜法377萬t/a，占總產能的11%，并且逐年減少。燒堿生產的181家企業中，企業平均產能18.9萬t/a。產能超過40萬t/a以上規模的企業數量已增至20家，其中，山東、江蘇、浙江、天津、山西、河南、內蒙古、新疆、四川等地區是國內燒堿生產的主要區域。2011年新擴建燒堿產能全部為離子膜法工藝，其中，山東和江蘇新增產能分別達到了167.5萬t/a和100萬t/a，分別居全國新增產能的第一和第二位。

聚氯乙烯（含糊樹脂）總產能中，電石法裝置生產能力為1 723萬t/a，占總產能的比例為79.7%，乙烯法裝置產能為439萬t/a，占總產能的20.3%。94家中，產能40萬t/a以上規模的企業已增至18家。聚氯乙烯產能主要分布在山東、內蒙、河南、天津和新疆。中國共有7個省區聚氯乙烯產能超過100萬t級水平。2011年新擴建聚氯乙烯產能186萬t（含13萬t糊樹脂產能），其中，河南新增32萬t，居新擴建產能第一。

2011年全國燒堿、聚氯乙烯產能占世界總產能比例情況見表1。

表1 2011年全國燒堿、聚氯乙烯產能占世界總產能比例

由于中國特有的“缺油、貧氣、富煤”資源能源結構，電石法聚氯乙烯產能在國內聚氯乙烯裝置總能力中所占比重逐年提高。

生產技術方面，中國自行研究開發具有國際先進水平的工藝、技術、裝置在生產實踐中得到應用。中國現已成為除美國、日本、西歐等發達國家之外能夠自主制造燒堿、聚氯乙烯大型核心設備（離子膜電解槽和100 m3以上聚合釜）的國家。特別是離子膜國產化的成功應用，將為中國氯堿行業的發展提供強有力的保障。聚氯乙烯生產過程廢棄物治理、綜合利用、干法乙炔工藝技術的工業化應用等有力地促進了電石法聚氯乙烯向大型化、清潔化方向發展，對平衡中國能源需求結構產生重要影響。

產品結構方面，伴隨氯堿企業規模和技術實力的整體提升，耗氯產品種類也日趨豐富。目前，氯堿企業可生產200余種氯產品，形成了漂白消毒劑系列、環氧化合物、甲烷氯化物、氯化聚合物、光氣系列、氯代芳烴系列、氯乙烯系列以及精細化學品等十余個大系列。

近年來，伴隨著需求的增加，全球氯堿行業迅猛發展。與此同時，全球氯堿/二氯乙烷—氯乙烯—聚氯乙烯的產業格局發生了巨大變革，傳統的北美及歐洲產業巨頭鼎立的同時，亞洲特別是以中國為代表的新興市場的崛起成為市場的亮點和焦點。目前，中國已經取代美國成為全球最大的氯堿供應國。作為新興的氯堿生產大國，中國的氯堿產品逐步融入國際市場，在全球市場的主導地位不斷提升。特別是聚氯乙烯期貨的推出，對于中國聚氯乙烯市場的健康發展及爭奪國際市場話語權具有重要的影響。

（2）中國氯堿行業已具有一定競爭力

綜合來看，中國氯堿行業經過八十多年的發展，積累了豐富的經驗，呈現出了較強的競爭力。相比發達國家，在資源和能源方面，中國部分地區擁有氯堿行業發展所需的豐富資源和能源。西部地區的大型煤電鹽化一體化發展模式和東部地區的氯資源多次利用發展模式進一步提高了資能源的利用效率和產業集中度。

在企業規模和自主創新方面，國外發達國家引領著技術研發的方向，但中國氯堿行業緊跟世界先進技術研發趨勢，通過吸收引進、自主創新，在能源和資源消耗、產品質量、清潔生產、安全環保等方面逐漸縮小了與發達國家之間的差距。排名前10位的燒堿和聚氯乙烯企業規模甚至超過了部分國外知名公司，初步形成了一批具有國際競爭力的大型氯堿企業集團。

在產業集中度方面，燒堿和聚氯乙烯企業平均規模逐漸提高，縮小了與國外發達國家之間的差距，產業集中度逐漸提高，中國氯堿行業的蓬勃發展也吸引了國外跨國企業在中國投資建廠，中國已經發展成為全球增長最迅速的氯堿行業集群。

在國際需求方面，中國燒堿和聚氯乙烯的出口目的地范圍不斷擴大，出口數量逐年增加，銷往近一百多個國家和地區。在國際貿易中，中國燒堿和聚氯乙烯出口數量和價格已成為決定國際市場價格的風向標；隨著國家對氯堿行業的發展、節能減排、安全生產等方面的政策嚴格要求，促使中國氯堿企業通過激烈的市場競爭和優勝劣汰、壯大企業規模并進一步提高產業集中度，培育具有較高技術水平、較強經營管理能力的人才，完成從粗放型向集約型的轉變；中國已成為世界最大的燒堿出口國和氯產品需求國。

在產品結構方面，雖然在一些氯產品領域還存在缺少高端產品、系列產品等問題，但是中國具有較強的自主研發和技術創新能力，部分氯堿企業的技術開發戰略由高度重視應用技術開發向不斷增強戰略技術儲備轉變。此外，聚氯乙烯期貨市場的健康發展，也將有助于中國聚氯乙烯價格奪取全球市場的定價權。中國市場已成為全球跨國氯堿企業的戰略重心，中國氯堿行業若能抓住經濟全球化帶來的機遇，并積極應對挑戰，一定能迎來更廣闊的發展空間并誕生一批中國的跨國氯堿公司。

（3）中國氯堿行業發展面臨的主要問題

雖然中國氯堿行業整體競爭力有所提高，但仍然存在以下主要問題。

a.缺乏有效調控，產能擴張過快；

b.氯堿行業集中度低，布局不合理；

c.產品結構不合理，新產品研發和市場開發力度不夠；

d.氯堿行業與石油和化學工業相結合發展力度差；

e.氯堿行業在清潔生產方面還存在一些問題。

2 氯堿行業裝備進展情況

（1）變電整流技術

變電整流技術近來主要向高電流、大型化發展，隨著1臺或1組（2臺串聯）電解槽產量超過2萬t/a。為節約用電及設備投資，變電整流組合開始從“一拖一”向“一拖二”組合方式轉變；變電整流也從“同相逆并聯”開始轉化為“非同相逆并聯”；整流從“二極管”進入“晶閘管”時代。控制系統從現場控制進步到采用中控計算機進行遠程操作、控制、顯示和記錄。整流控制的精度明顯提高；變電整流效率從原先的94%提升到98%，節電效果明顯。

另外，整流設備生產企業也改進了整流的密閉風冷系統，避免了傳統的整流在大氣中自然冷卻時灰塵和潮濕地侵入。

（2）電解槽裝備水平不斷提高

離子膜電解法制堿技術因其具有節能、產品質量高、污染低等諸多優點而被世界公認為技術最先進和經濟最合理的制堿方法。膜極距或超窄極距電解槽近年來在節能降耗上取得了進展。2008年以來，日本旭化成NCZ電解槽、藍星（北京）化工機械公司NBZ電解槽和日本氯工程n-BiTAC電解槽為代表的膜極距電解槽，以及英國INEOS公司推出的Bichlor復極膜極距電解槽及伍德迪諾拉公司推出的超窄極距電解槽BM2.7，已被廣泛應用。新建項目絕大部分都采用了膜極距或超窄極距電解槽。膜極距電解槽與傳統的電解槽比較，從電解槽的結構、電極的材質、涂層的活性、電解性能等方面都有了很大的提高。在當前行業內最流行的高電流密度電解槽中，膜極距電解槽節能優勢更加明顯。

（3）鹽水精制技術的發展

目前，氯堿企業采用的一次鹽水精制工藝已由傳統的道爾澄清桶+砂濾器工藝轉化成了薄膜液體過濾工藝(表面膜過濾技術)。傳統工藝自20世紀40年代至20世紀末基本沒有大的改進。近幾年，隨著燒堿生產能力的不斷增長，電解技術的不斷進步，特別是離子膜電解槽的廣泛應用，對鹽水質量的要求越來越高，從而使膜分離技術在氯堿鹽水生產中得到較多的應用與較大的發展，這也改變了鹽水工序操作的不穩定性和抗干擾能力弱的問題。此外表面膜過濾技術應用于燒堿鹽水精制工序使得中國燒堿生產走向規模大型化道路。除此之外，中國一次鹽水精制技術又相繼開發了陶瓷膜過濾器和CN過濾器，效果良好。目前，已在部分企業投入運行。

近年來，納濾膜脫除鹽水中硫酸根新技術廣泛應用于氯堿行業，改變了傳統主流的氯化鋇法除硫酸根。不僅解決了環保問題，還達到了節能減排、降低成本的目的。

（4）淡鹽水真空脫氯技術

淡鹽水脫氯常用的主要有3種工藝技術。一是空氣吹除法，利用羅茨風機向淡鹽水塔內大量鼓風，脫除淡鹽水中溶解的氯氣，脫除的氯氣含有大量的水汽和空氣，再用用燒堿吸收制造次氯酸鈉。二是采用噴射泵法，這種工藝是采用氯水加壓或蒸氣直接進入噴射泵形成真空，進行真空脫氯。此技術已在山東濱化應用。三是采用鈦機械真空泵（水環式）直接抽真空，在負壓狀態下淡鹽水沸騰脫氯，抽取的氯氣經冷卻分離回收到氯氣總管中。鈦真空泵原先進口的較多，現國內鈦真空泵技術已成熟，完全可以滿足各類規模的要求。近年來機械真空泵脫氯技術占主流。

（5）氯氣、氫氣處理技術

隨著氯堿規模大型化，透平機被大量使用。由于節能、自動化程度高、運行穩定成為各氯堿廠家的首選。超過10萬t/a的燒堿裝置，大都采用輸送能力大（最大可達20 000 Nm3/h）、震動小、調節范圍大的離心式透平機，實際交流電耗大大降低。透平機技術以其節能環保優勢將取代硫酸納氏泵，這已成為行業發展趨勢。

（6）蒸發技術

隔膜堿的蒸發普遍采用三效逆流或四效逆流工藝，設備有列文式蒸發器和懸筐式循環蒸發器，把隔膜堿蒸發到30%。這種工藝隨著隔膜堿的淘汰將會不斷減少。

離子膜法燒堿蒸發是把32%堿蒸濃到48%或50%，主要有雙效逆流或三效逆流工藝；從蒸發形式上有升膜蒸發和降膜蒸發；蒸發設備類型有旋轉薄膜蒸發器、板式蒸發器、列管式降膜蒸發、列文式循環蒸發器等。

固堿生產技術由間歇法大鍋熬制生產發展到目前的成套裝置連續化生產。鍋式法生產因其間歇操作、生產能力低、設備笨重、占地面積大、熱利用率低、勞動強度大等缺點已被成套裝置連續化生產取代。自1989年齊魯石化公司引進第一套粒堿裝置制造精制隔膜粒堿以來，陸續從國外引進了多套粒堿技術，并且逐步使裝置大型化。目前，單套產能已到達15萬t/a。國內自主研發的微粒堿技術達到單套生產能力10萬t/a水平。粒堿生產以其易包裝和使用具有獨特的優勢產銷國內外，將替代部分片堿，引領固堿市場的發展。

（7）大型國產化聚氯乙烯成套技術裝備

由于中國富煤少油，近十幾年聚氯乙烯新建項目大部分都采用電石法生產工藝。改革開放30年多來，中國電石法成套裝置規模也由最初的5萬t/a PVC生產線發展到現在20萬t/a PVC生產線。天津大沽化工股份有限公司是中國氯堿行業龍頭企業，經過40年的發展，特別是近10年來的消化吸收國外先進技術，自主創新，開發設計了擁有自主知識產權的成套全自動20萬t/a PVC生產線的工藝技術，實現了中國大型PVC生產從工藝到設備的全套國產化。在成套工藝裝備中，如生產工藝密閉化、熱水入料工藝、反應過程中連續注水工藝、粗料預測、緊急事故終止技術、20萬t/a汽提塔裝備和20萬t/a的內熱式沸騰干燥床等技術裝備極大地提高了聚氯乙烯生產的自動化水平、安全、環保水平及節能降耗水平。

(8）大型化聚氯乙烯聚合釜

聚合釜制造工藝復雜，設備投資高，是生產PVC樹脂的主要設備。中國PVC聚合釜技術發展經歷了從30 m3、70 m3到目前的135 m3的大型聚合釜的轉變,裝置生產強度也由30 m3的5 000 t/a提高到135 m3的67 000 t/a。自主研發的135大型聚氯乙烯聚合釜工藝技術，具有生產能力大、設計指標高、釜內拋光和組裝精度高、外觀和內在質量好等特點。此外，在聚合釜的設計標準和制造工藝上取得了重大突破，其中，有半管夾套設計、直葉槳式攪拌器、上傳方式、扭矩變矩器調速及大軸徑機械密封等均為世界領先技術。該聚合釜各項技術指標達到了世界先進水平，標志著中國大型PVC研制已達到世界先進水平。

3 氯堿行業未來裝備發展方向

隨著氯堿行業技術水平的不斷進步，以及國家對于基礎化工原材料行業在能源消耗、清潔生產和環境保護等方面政策的日益嚴格，氯堿行業裝備發展也呈現新的特點。

（1）燒堿生產裝置向大型、節能和資源高效利用方向發展

燒堿隔膜電解槽將陸續退出市場。2011年產能統計數據顯示，目前，中國還有377萬t/a隔膜法燒堿生產裝置。根據《產業結構調整指導目錄（2011年本）》中有關規定，隔膜法燒堿被列入淘汰類，將于2015年年底前淘汰。未來燒堿離子膜電解槽比例將進一步提高。

膜極距改造、氧陰極燒堿電解技術是行業實現離子膜燒堿單位產品綜合能耗下降的重要手段之一。國務院近期印發的《節能減排“十二五”規劃》中，針對氯堿行業提出了離子膜燒堿單位產品綜合能耗要在“十二五”末從351 kg標煤/t下降到330 kg標煤/t的要求，這對于氯堿行業節能減排工作來說任務非常嚴峻。據協會不完全統計，目前，國內膜極距離子膜電解槽產能約占離子膜法燒堿總產能的1/3，至少還有約1 000萬t離子膜燒堿裝置可以進行膜極距改造，相比普通離子膜電解槽，通過膜極距技術改造可以使燒堿電耗下降至少100 kW·h/t以上。此外，由藍星（北京）化工機械有限公司和北京化工大學聯合攻關的氧陰極離子膜電解技術已進入工業化運行評測階段。采用氧陰極技術可以使燒堿單位產品電耗下降約1/3，節能效果顯著。由于采用氧陰極技術不再產生氫氣，該技術對于以電石法聚氯乙烯配套燒堿的企業，特別是中西部的氯堿企業而言，采用的比例不會很大。對于東部地區主要以直接消耗氯氣的氯產品為主的氯堿企業而言，則具有較好的市場推廣應用前景。

高電密、大型電解槽發展趨勢。目前，膜極距離子膜電解槽普遍運行電流密度在5.0～5.5 kA/m2，未來的膜極距離子膜電解槽的運行電流密度將達到8 kA/m2，單槽產能達到4萬t。隨著電流密度的提高，對于精制鹽水的指標要求將更加嚴格、苛刻。

氯化氫催化氧化制氯技術將提高氯資源的循環使用率。隨著催化技術的不斷進步，氯化氫催化氧化制氯技術正在實現工業化。目前，上海巴斯夫和煙臺萬華都在建設氯化氫催化氧化制氯裝置，用于MDI生產過程中副產氯化氫的回收處置。目前，獲得氯資源的最佳工業方式是電解鹽水，即為通常所說的電解技術。因此，氯化氫催化氧化制氯技術不僅可以降低氯氣單位產能能耗，還可以提高氯資源的循環使用率。

（2）聚氯乙烯生產向原料多元化和汞污染防治方向發展

聚氯乙烯生產原料多元化。隨著中國煤制烯烴技術和示范項目的不斷成熟，以及美國頁巖氣開采帶動了乙烯基（乙烯、二氯乙烷、氯乙烯）產品的出口，再加上東部具有港口優勢的地區以進口甲醇制烯烴方式獲得乙烯資源，這都使得中國乙烯法聚氯乙烯生產工藝的原料呈現了多元化發展趨勢。目前，中國聚氯乙烯生產工藝主要以電石法工藝為主，未來隨著生產原料的多元化，大型乙烯法工藝裝置將增多，西部地區可適當結合煤制烯烴項目建設乙烯法裝置，從二氯乙烷到氯乙烯生產的整條乙烯氧氯化工藝裝備；東部地區可結合當地乙烯資源或進口原料優勢建設乙烯法裝置，選擇建設整套乙烯氧氯化法裝置或氯乙烯直接聚合裝置等方式。

電石法聚氯乙烯生產對汞污染防治的要求更加嚴格。國際汞公約第五次政府間談判委員會會議將于2013年1月13-18日在瑞士日內瓦召開，這也是國際汞公約最終一次談判。隨著國際汞公約框架體系的最終達成，對中國電石法聚氯乙烯生產將產生重要影響。這就要求電石法聚氯乙烯行業進一步減少汞的用量和更加嚴格汞的排放。對于電石法聚氯乙烯生產裝置而言，新型氯乙烯合成轉化器、高效除汞器、觸媒抽翻系統、鹽酸解析、廢酸除汞、廢水除汞技術和裝備等是未來老企業改造和新項目建設將采用的。

“十二五”將是中國氯堿行業發展的重要歷史機遇期，行業在結構調整和可持續發展方面任重而道遠，必須抓住這一時機，全方位提升行業技術和裝備水平，完成產業升級，實現行業可持續發展，使中國真正成為一個負責任的氯堿強國。