張 鑫，李素改

（中國氯堿行業(yè)協(xié)會，天津 300192）

1 中國氯堿行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

（1）氯堿行業(yè)發(fā)展概況

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

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

2011年全國燒堿、聚氯乙烯產(chǎn)能占世界總產(chǎn)能比例情況見表1。

表1 2011年全國燒堿、聚氯乙烯產(chǎn)能占世界總產(chǎn)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(chǎn)能在國內(nèi)聚氯乙烯裝置總能力中所占比重逐年提高。

生產(chǎn)技術方面，中國自行研究開發(fā)具有國際先進水平的工藝、技術、裝置在生產(chǎn)實踐中得到應用。中國現(xiàn)已成為除美國、日本、西歐等發(fā)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(chǎn)化的成功應用，將為中國氯堿行業(yè)的發(fā)展提供強有力的保障。聚氯乙烯生產(chǎn)過程廢棄物治理、綜合利用、干法乙炔工藝技術的工業(yè)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(fā)展，對平衡中國能源需求結構產(chǎn)生重要影響。

產(chǎn)品結構方面，伴隨氯堿企業(yè)規(guī)模和技術實力的整體提升，耗氯產(chǎn)品種類也日趨豐富。目前，氯堿企業(yè)可生產(chǎn)200余種氯產(chǎn)品，形成了漂白消毒劑系列、環(huán)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(yè)迅猛發(fā)展。與此同時，全球氯堿/二氯乙烷—氯乙烯—聚氯乙烯的產(chǎn)業(yè)格局發(fā)生了巨大變革，傳統(tǒng)的北美及歐洲產(chǎn)業(yè)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(jīng)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(chǎn)大國，中國的氯堿產(chǎn)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(fā)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(yè)已具有一定競爭力

綜合來看，中國氯堿行業(yè)經(jīng)過八十多年的發(fā)展，積累了豐富的經(jīng)驗，呈現(xiàn)出了較強的競爭力。相比發(fā)達國家，在資源和能源方面，中國部分地區(qū)擁有氯堿行業(yè)發(fā)展所需的豐富資源和能源。西部地區(qū)的大型煤電鹽化一體化發(fā)展模式和東部地區(qū)的氯資源多次利用發(fā)展模式進一步提高了資能源的利用效率和產(chǎn)業(yè)集中度。

在企業(yè)規(guī)模和自主創(chuàng)新方面，國外發(fā)達國家引領著技術研發(fā)的方向，但中國氯堿行業(yè)緊跟世界先進技術研發(fā)趨勢，通過吸收引進、自主創(chuàng)新，在能源和資源消耗、產(chǎn)品質量、清潔生產(chǎn)、安全環(huán)保等方面逐漸縮小了與發(fā)達國家之間的差距。排名前10位的燒堿和聚氯乙烯企業(yè)規(guī)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(yè)集團。

在產(chǎn)業(yè)集中度方面，燒堿和聚氯乙烯企業(yè)平均規(guī)模逐漸提高，縮小了與國外發(fā)達國家之間的差距，產(chǎn)業(yè)集中度逐漸提高，中國氯堿行業(yè)的蓬勃發(fā)展也吸引了國外跨國企業(yè)在中國投資建廠，中國已經(jīng)發(fā)展成為全球增長最迅速的氯堿行業(yè)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(shù)量逐年增加，銷往近一百多個國家和地區(qū)。在國際貿(mào)易中，中國燒堿和聚氯乙烯出口數(shù)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(yè)的發(fā)展、節(jié)能減排、安全生產(chǎn)等方面的政策嚴格要求，促使中國氯堿企業(yè)通過激烈的市場競爭和優(yōu)勝劣汰、壯大企業(yè)規(guī)模并進一步提高產(chǎn)業(yè)集中度，培育具有較高技術水平、較強經(jīng)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(chǎn)品需求國。

在產(chǎn)品結構方面，雖然在一些氯產(chǎn)品領域還存在缺少高端產(chǎn)品、系列產(chǎn)品等問題，但是中國具有較強的自主研發(fā)和技術創(chuàng)新能力，部分氯堿企業(yè)的技術開發(fā)戰(zhàn)略由高度重視應用技術開發(fā)向不斷增強戰(zhàn)略技術儲備轉變。此外，聚氯乙烯期貨市場的健康發(fā)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(yè)的戰(zhàn)略重心，中國氯堿行業(yè)若能抓住經(jīng)濟全球化帶來的機遇，并積極應對挑戰(zhàn)，一定能迎來更廣闊的發(fā)展空間并誕生一批中國的跨國氯堿公司。

（3）中國氯堿行業(yè)發(fā)展面臨的主要問題

雖然中國氯堿行業(yè)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(diào)控，產(chǎn)能擴張過快；

b.氯堿行業(yè)集中度低，布局不合理；

c.產(chǎn)品結構不合理，新產(chǎn)品研發(fā)和市場開發(fā)力度不夠；

d.氯堿行業(yè)與石油和化學工業(yè)相結合發(fā)展力度差；

e.氯堿行業(yè)在清潔生產(chǎn)方面還存在一些問題。

2 氯堿行業(yè)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(fā)展，隨著1臺或1組（2臺串聯(lián)）電解槽產(chǎn)量超過2萬t/a。為節(jié)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(lián)”開始轉化為“非同相逆并聯(lián)”；整流從“二極管”進入“晶閘管”時代?？刂葡到y(tǒng)從現(xiàn)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(jié)電效果明顯。

另外，整流設備生產(chǎn)企業(yè)也改進了整流的密閉風冷系統(tǒng)，避免了傳統(tǒng)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(jié)能、產(chǎn)品質量高、污染低等諸多優(yōu)點而被世界公認為技術最先進和經(jīng)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(jié)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(tǒng)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(yè)內(nèi)最流行的高電流密度電解槽中，膜極距電解槽節(jié)能優(yōu)勢更加明顯。

（3）鹽水精制技術的發(fā)展

目前，氯堿企業(yè)采用的一次鹽水精制工藝已由傳統(tǒng)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(tǒng)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(chǎn)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(chǎn)中得到較多的應用與較大的發(fā)展，這也改變了鹽水工序操作的不穩(wěn)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(chǎn)走向規(guī)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(fā)了陶瓷膜過濾器和CN過濾器，效果良好。目前，已在部分企業(yè)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(yè)，改變了傳統(tǒng)主流的氯化鋇法除硫酸根。不僅解決了環(huán)保問題，還達到了節(jié)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(nèi)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(huán)式）直接抽真空，在負壓狀態(tài)下淡鹽水沸騰脫氯，抽取的氯氣經(jīng)冷卻分離回收到氯氣總管中。鈦真空泵原先進口的較多，現(xiàn)國內(nèi)鈦真空泵技術已成熟，完全可以滿足各類規(guī)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(guī)模大型化，透平機被大量使用。由于節(jié)能、自動化程度高、運行穩(wěn)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(diào)節(jié)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(jié)能環(huán)保優(yōu)勢將取代硫酸納氏泵，這已成為行業(yè)發(fā)展趨勢。

（6）蒸發(fā)技術

隔膜堿的蒸發(fā)普遍采用三效逆流或四效逆流工藝，設備有列文式蒸發(fā)器和懸筐式循環(huán)蒸發(fā)器，把隔膜堿蒸發(fā)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(fā)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(fā)形式上有升膜蒸發(fā)和降膜蒸發(fā)；蒸發(fā)設備類型有旋轉薄膜蒸發(fā)器、板式蒸發(fā)器、列管式降膜蒸發(fā)、列文式循環(huán)蒸發(fā)器等。

固堿生產(chǎn)技術由間歇法大鍋熬制生產(chǎn)發(fā)展到目前的成套裝置連續(xù)化生產(chǎn)。鍋式法生產(chǎn)因其間歇操作、生產(chǎn)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(xù)化生產(chǎn)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(xù)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(chǎn)能已到達15萬t/a。國內(nèi)自主研發(fā)的微粒堿技術達到單套生產(chǎn)能力10萬t/a水平。粒堿生產(chǎn)以其易包裝和使用具有獨特的優(yōu)勢產(chǎn)銷國內(nèi)外，將替代部分片堿，引領固堿市場的發(fā)展。

（7）大型國產(chǎn)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(chǎn)工藝。改革開放30年多來，中國電石法成套裝置規(guī)模也由最初的5萬t/a PVC生產(chǎn)線發(fā)展到現(xiàn)在20萬t/a PVC生產(chǎn)線。天津大沽化工股份有限公司是中國氯堿行業(yè)龍頭企業(yè)，經(jīng)過40年的發(fā)展，特別是近10年來的消化吸收國外先進技術，自主創(chuàng)新，開發(fā)設計了擁有自主知識產(chǎn)權的成套全自動20萬t/a PVC生產(chǎn)線的工藝技術，實現(xiàn)了中國大型PVC生產(chǎn)從工藝到設備的全套國產(chǎn)化。在成套工藝裝備中，如生產(chǎn)工藝密閉化、熱水入料工藝、反應過程中連續(xù)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(nèi)熱式沸騰干燥床等技術裝備極大地提高了聚氯乙烯生產(chǎn)的自動化水平、安全、環(huán)保水平及節(jié)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(chǎn)PVC樹脂的主要設備。中國PVC聚合釜技術發(fā)展經(jīng)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(chǎn)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(fā)的135大型聚氯乙烯聚合釜工藝技術，具有生產(chǎn)能力大、設計指標高、釜內(nèi)拋光和組裝精度高、外觀和內(nèi)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(diào)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(yè)未來裝備發(fā)展方向

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

（1）燒堿生產(chǎn)裝置向大型、節(jié)能和資源高效利用方向發(fā)展

燒堿隔膜電解槽將陸續(xù)退出市場。2011年產(chǎn)能統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前，中國還有377萬t/a隔膜法燒堿生產(chǎn)裝置。根據(jù)《產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整指導目錄（2011年本）》中有關規(guī)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(yè)實現(xiàn)離子膜燒堿單位產(chǎn)品綜合能耗下降的重要手段之一。國務院近期印發(fā)的《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》中，針對氯堿行業(yè)提出了離子膜燒堿單位產(chǎn)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(yè)節(jié)能減排工作來說任務非常嚴峻。據(jù)協(xié)會不完全統(tǒng)計，目前，國內(nèi)膜極距離子膜電解槽產(chǎn)能約占離子膜法燒堿總產(chǎn)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(lián)合攻關的氧陰極離子膜電解技術已進入工業(yè)化運行評測階段。采用氧陰極技術可以使燒堿單位產(chǎn)品電耗下降約1/3，節(jié)能效果顯著。由于采用氧陰極技術不再產(chǎn)生氫氣，該技術對于以電石法聚氯乙烯配套燒堿的企業(yè)，特別是中西部的氯堿企業(yè)而言，采用的比例不會很大。對于東部地區(qū)主要以直接消耗氯氣的氯產(chǎn)品為主的氯堿企業(yè)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(fā)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(chǎn)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(huán)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(xiàn)工業(yè)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(chǎn)過程中副產(chǎn)氯化氫的回收處置。目前，獲得氯資源的最佳工業(yè)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(chǎn)能能耗，還可以提高氯資源的循環(huán)使用率。

（2）聚氯乙烯生產(chǎn)向原料多元化和汞污染防治方向發(fā)展

聚氯乙烯生產(chǎn)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(chǎn)品的出口，再加上東部具有港口優(yōu)勢的地區(qū)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(chǎn)工藝的原料呈現(xiàn)了多元化發(fā)展趨勢。目前，中國聚氯乙烯生產(chǎn)工藝主要以電石法工藝為主，未來隨著生產(chǎn)原料的多元化，大型乙烯法工藝裝置將增多，西部地區(qū)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(chǎn)的整條乙烯氧氯化工藝裝備；東部地區(qū)可結合當?shù)匾蚁┵Y源或進口原料優(yōu)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(chǎn)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(nèi)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(chǎn)將產(chǎn)生重要影響。這就要求電石法聚氯乙烯行業(yè)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(chǎn)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(tǒng)、鹽酸解析、廢酸除汞、廢水除汞技術和裝備等是未來老企業(yè)改造和新項目建設將采用的。

“十二五”將是中國氯堿行業(yè)發(fā)展的重要歷史機遇期，行業(yè)在結構調(diào)整和可持續(xù)發(fā)展方面任重而道遠，必須抓住這一時機，全方位提升行業(yè)技術和裝備水平，完成產(chǎn)業(yè)升級，實現(xiàn)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，使中國真正成為一個負責任的氯堿強國。