海外氯堿行業(yè)發(fā)展趨勢淺析

潘維照，王丹灝

（1.北京師范大學(xué)，北京 100875；2.藍(lán)星（北京）化工機械有限公司，北京 100176）

原鹽是燒堿生產(chǎn)的主要原料，電能消耗是燒堿生產(chǎn)的主要成本，不同的燒堿生產(chǎn)工藝表現(xiàn)出不同的原鹽量消耗和電能成本消耗。燒堿法通常的制備方法有苛堿法、水銀法、隔膜法和離子膜法4種工藝，其中離子膜工藝是20世紀(jì)80年代發(fā)展的新技術(shù)，該工藝具有能源消耗低、產(chǎn)品質(zhì)量高、占地面積小、自動化程度高、清潔環(huán)保等諸多方面的優(yōu)勢，因此成為新擴產(chǎn)燒堿項目的首選工藝方法，見圖1。離子膜工藝發(fā)展也經(jīng)歷了從強制循環(huán)到自然循環(huán)的轉(zhuǎn)變，自然循環(huán)從最初的低電密發(fā)展到高電密。高電密離子膜法工藝正在經(jīng)歷從有極距到零極距的升級。

全球燒堿總產(chǎn)能已經(jīng)接近8 000萬t，美國市場已經(jīng)向集約型發(fā)展，受到頁巖氣資源開發(fā)的影響，能源成本降低，燒堿市場競爭力增強，同時影響到歐洲及南美氯堿市場。歐洲氯堿市場正處在淘汰高污染的水銀電解槽工藝，向更加節(jié)能環(huán)保的離子膜電解槽升級改造的階段，受到美國燒堿成本降低的影響，必將導(dǎo)致部分歐洲水銀電解槽廠直接關(guān)?；蛘咧亟M。拉丁美洲市場也將從美國進口更多的燒堿，而減緩新氯堿廠的建設(shè)。在中國氯堿產(chǎn)能過剩的問題將繼續(xù)打壓氯堿產(chǎn)品、尤其是PVC 市場的價格[1]。

圖1 氯堿技術(shù)發(fā)展示意圖

1 歐洲氯堿行業(yè)現(xiàn)狀

歐洲目前共有76家氯堿生產(chǎn)企業(yè)，燒堿能力共計1 422.9萬t/a，其中水銀法368.6萬t，隔膜法184.3萬t，離子膜法827.8萬t，鹽酸電解法42.2萬t。水銀法工藝裝置規(guī)模一般較小，主要分布在德國、法國、西班牙及匈牙利等十幾個國家；隔膜法工藝裝置在德國有120萬t/a規(guī)模，其他主要分布在法國。

當(dāng)前歐洲氯堿行業(yè)正受到能源價格較高和淘汰落后產(chǎn)能以及環(huán)保問題的困難。在2014年歐氯會年會上，很多參會的專家代表提出了歐洲落后產(chǎn)能—水銀工藝電解裝置如何更新為離子膜電解槽工藝的發(fā)言，另外，舊的水銀裝置如何進行淘汰，如何處理殘留的水銀是一個重要的全球環(huán)保問題，加上歐債危機的影響，使得歐洲氯堿企業(yè)處境相對艱難。目前，整個歐洲的石油和天然氣價格均處在歷史高位，氯堿行業(yè)因此承受了較大的成本壓力，有些企業(yè)甚至已經(jīng)虧損，達(dá)到了難以承受的程度。在這種情況下，部分歐洲氯堿企業(yè)的市場份額還要承受來自美國和中東等具有廉價能源和原料的國家或地區(qū)的競爭，同時還要承受歐債危機和歐洲區(qū)經(jīng)濟疲軟的困擾。

根據(jù)世界氯堿協(xié)會對整個歐洲的氯堿行業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，2013年歐洲氯堿行業(yè)的氯氣總產(chǎn)能為970萬t，比2012年的實際產(chǎn)能減少了2.4%，同時比2007年歐洲歷史最好紀(jì)錄水平降低了9.3%。

事實上，歐洲氯堿行業(yè)正經(jīng)歷升級換代的壓力。據(jù)歐氯會統(tǒng)計，目前歐洲還有31個水銀工藝的氯堿工廠，根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境署的規(guī)定，整個歐洲應(yīng)在2017年底前，將全部水銀工藝氯堿廠淘汰掉，而此時恰逢歐債危機。對于這31家水銀法氯堿工廠能否在2017年底前完成改造提出了挑戰(zhàn)。同時，歐洲也將成為未來幾年全球4家主要離子膜電解槽成套設(shè)備供應(yīng)商競爭的主戰(zhàn)場。

2 俄羅斯氯堿行業(yè)現(xiàn)狀

俄羅斯氯堿行業(yè)與同其他國家一樣，氯氣和燒堿在俄羅斯也是很多生產(chǎn)領(lǐng)域的化學(xué)原料，往往是無法用其他配料來替代的。對于關(guān)乎國計民生的重要戰(zhàn)略工業(yè)領(lǐng)域：國防，冶金，石油，石油加工，汽車，化學(xué)紙漿，造紙，建筑及住宅-公用工程綜合體等，氯氣和燒堿同樣是基礎(chǔ)原料。

目前俄羅斯國內(nèi)氯氣利用結(jié)構(gòu)情況見圖2。

在俄羅斯，氯的生產(chǎn)是屬于能耗極高的行業(yè)，其生產(chǎn)企業(yè)的電價高于美國1.4倍，8.4倍于中國。尤其是近幾年來，鐵路運輸?shù)膬r格急劇攀升，增長了50%。裝有氯的容器進行鐵路運輸時，其押運要求達(dá)到了高危險物質(zhì)等級，而鑒于其本身沒有保障安全的要求，同時對于用戶而言也增加了30%的成本。這樣就使得俄羅斯境內(nèi)，以氯為基礎(chǔ)加工出來的產(chǎn)品，其中首要的是聚氯乙烯，成為市場上沒有競爭力的產(chǎn)品。

為了降低能耗，改善環(huán)境形勢及解決設(shè)備高磨損率（達(dá)70%）的問題，就必須對整個行業(yè)進行徹底的現(xiàn)代化改造。時至今日，由于大量設(shè)備的磨損，許多生產(chǎn)被迫關(guān)閉，已經(jīng)從90年代初的27家企業(yè)，縮減至現(xiàn)今的9家工廠。

圖2 俄羅斯國內(nèi)氯氣應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖

在俄羅斯的企業(yè)中大多采用隔膜法和水銀法來制取氯堿，僅在2006年在開股公司《薩揚斯克》采用高效環(huán)保的離子膜工藝。而在其他的企業(yè)采用離子膜工藝為基礎(chǔ)進行氯生產(chǎn)的現(xiàn)代化升級實際上并沒有開展，原因是難以吸引大公司的投資意向，絕大多數(shù)生產(chǎn)的利潤率僅有大約10%，并且氯生產(chǎn)企業(yè)沒有進行徹底技術(shù)改造所需的必要資金。

目前，俄羅斯氯堿生產(chǎn)中，不同工藝方法所占份額為隔膜工藝占52%，水銀法工藝占30，離子膜工藝占18%。進行產(chǎn)業(yè)升級改造是俄羅斯氯堿未來幾年的發(fā)展趨勢。計劃進行氯生產(chǎn)現(xiàn)代化改造時，需要考慮以下情況：隔膜法的能耗較水銀法更高，但在近14年中，空氣、水及產(chǎn)品中汞放射率大大地減少。因此實施改造的必要性及時間應(yīng)當(dāng)由企業(yè)自身（結(jié)合其經(jīng)濟能力及低汞放射保障條件）來決定，或者是國家根據(jù)每個企業(yè)的情況確定延期的時限。對國家氯工業(yè)升級所需的投資總額評估值為16億美元，單純從商業(yè)角度來看，這些項目都不具備大的吸引力。俄羅斯國內(nèi)氯生產(chǎn)的能耗情況見表1。

表1 俄羅斯國內(nèi)氯生產(chǎn)的能耗

3 北美氯堿行業(yè)現(xiàn)狀

根據(jù)北美洲氯協(xié)會的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，北美洲目前有本土?xí)T氯堿生產(chǎn)企業(yè)共計18家，其中美國有12家氯堿生產(chǎn)企業(yè)，同時加拿大、墨西哥各有3家。其中,只有美國的Olin 公司使用了水銀法，其他公司均使用膜法處理，大部分為大型化設(shè)備，總體燒堿產(chǎn)能約1 200萬t/a。

根據(jù)全球氯堿行業(yè)與其他化工行業(yè)的能耗對比經(jīng)驗，氯堿行業(yè)屬高耗能的產(chǎn)業(yè)，通常電能成本約占其可變生產(chǎn)成本的60%以上。對于北美洲氯堿市場來說，受益于其廉價而且豐富的天然氣和頁巖氣資源，因此氯堿企業(yè)可以獲得更廉價的電能和更便宜的乙烯原料。據(jù)了解，歐洲電力成本為8.0美分/kW·h，一個大型膜法氯堿生產(chǎn)商的一個電解單元生產(chǎn)成本約370美元/t，而在美國墨西哥灣沿岸地區(qū)，用電的能耗成本約3.5美分/kW·h，某企業(yè)的一個電解單元生產(chǎn)的成本約210美元/t，因此，兩者成本的相差達(dá)到3/4以上。乙烯又是一個重要的原材料，其是聚氯乙烯（PVC）生產(chǎn)的主要原材料，因而廉價的乙烯原料將使得北美PVC 在國際PVC 市場具有更大的優(yōu)勢并推動北美氯氣需求增長。

根據(jù)這種發(fā)展趨勢，北美地區(qū)燒堿的凈出口量在未來也一定會增加，產(chǎn)業(yè)升級換代速度加快。由于北美的成本優(yōu)勢和亞洲氯堿市場供大于求的歷史形式，來自美國和中國的出口燒堿產(chǎn)品將繼續(xù)銷往拉丁美洲和大洋洲這兩大關(guān)鍵市場，在這個過程中，北美氯堿企業(yè)將會贏得很好的收益，由于北美氯堿企業(yè)的設(shè)備主要是以隔膜電解槽為主，受到環(huán)保和能耗的壓力，也將迎來一批企業(yè)將現(xiàn)有的隔膜電解槽用離子膜電解槽進行替換。為氯堿裝置成套設(shè)備供應(yīng)商提供了又一市場契機。

4 南美洲氯堿行業(yè)現(xiàn)狀

根據(jù)拉丁洲的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，南美洲目前有氯堿生產(chǎn)企業(yè)共32家，其中巴西有8家13套裝置，其中使用隔膜法6套、汞法5套、離子膜法2套，總體燒堿的生產(chǎn)能力約150萬t/a；在阿根廷6家企業(yè)共有10套生產(chǎn)裝置，其中使用汞法4套、離子膜法4套、隔膜法2套，其中只有2家企業(yè)是南美洲氯協(xié)會的成員，總體燒堿生產(chǎn)能力約為20萬t/a；拉丁美洲的其他18個國家，共有約10套氯堿裝置，裝置能力均較小，不成規(guī)模，而且還有些國家沒有在拉丁美洲氯堿協(xié)會注冊，統(tǒng)計數(shù)據(jù)無從得到。

根據(jù)以上分析，南美洲的氯協(xié)會共有成員單位11家，燒堿總生產(chǎn)能力約為183.69萬t/a，非成員單位21家的燒堿生產(chǎn)能力超過16.2萬t/a，根據(jù)估算，拉丁美洲的燒堿總生產(chǎn)能力目前已超過200萬t/a，但是相對來說水銀法裝置多，至少13套，而離子膜法裝置雖有10套，但多是小型化設(shè)備，這與北美洲有很大的不同。拉丁美洲地區(qū)的氯堿行業(yè)受北美洲的行業(yè)發(fā)展影響極大，在拉丁美洲國家中，只有巴西的氯堿工業(yè)相對較為發(fā)達(dá)。除墨西哥之外，其他國家盡管天然氣資源并不缺乏，但是基礎(chǔ)設(shè)施落后，如烏拉圭，但是經(jīng)濟發(fā)展依然比較動蕩。

拉丁美洲，尤其是加勒比地區(qū)具有高品質(zhì)的鋁礬土資源，如牙買加的鋁土礦資源據(jù)在未來50年可能都開發(fā)不完。同時，拉丁美洲具有豐富的森林資源，其制漿造紙行業(yè)發(fā)達(dá)，占世界總產(chǎn)量的7%以上。鋁礬土制造高品質(zhì)的氧化鋁以及造紙技術(shù)的制漿工序都需要大量的氫氧化鈉，拉丁美洲大量的氫氧化鈉均需要從美國進口。

5 印度氯堿行業(yè)現(xiàn)狀

目前，印度氯堿生產(chǎn)企業(yè)共34家，總燒堿生產(chǎn)能力約313.4萬t，據(jù)預(yù)測到2015年3月，印度燒堿的總產(chǎn)能可以達(dá)到345萬t。從2012年到2013年，燒堿產(chǎn)量254萬t，燒堿需求量為281萬t，但是印度本土供應(yīng)量遠(yuǎn)小于其需求量，而燒堿產(chǎn)能利用率已達(dá)到81%。印度地區(qū)過去5年燒堿的需求復(fù)合年均增長率4.98%。按產(chǎn)能計算，印度擁有充足的燒堿生產(chǎn)能力以滿足該國不斷增長的市場需求；但是由于其他國家持續(xù)向印度傾銷廉價的燒堿，造成其產(chǎn)能的利用率低，例如十年間燒堿進口占需求的13%。氯產(chǎn)量和氯需求均為225萬t。過去5年氯需求復(fù)合年均增長率3.67%。

過去10年中，燒堿進口量占需求的百分比一直在攀升。印度工業(yè)有能力完全滿足它的國內(nèi)需求，但是由于投入成本極高和基礎(chǔ)設(shè)施極差，印度工業(yè)缺乏國際競爭力，并且面對其他生產(chǎn)優(yōu)勢國家，如伊朗、沙特、韓國、日本等的廉價商品傾銷；在這些國家里，除了日本外，其他國家的能源價格均比印度低。

但是印度氯堿行業(yè)也有一定優(yōu)勢。首先，行業(yè)整體已經(jīng)完全轉(zhuǎn)向離子膜技術(shù)，節(jié)能環(huán)保；其次，印度的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)水平和技工人力資源的能力均能夠達(dá)到國際先進水平。今年來通過并購和產(chǎn)能合理化，行業(yè)規(guī)模穩(wěn)步增大，一些工廠產(chǎn)能可以達(dá)到800～1 000 TPD。主要的原料投入，比如鹽、燃煤等均可以由本地提供，而且勞動力豐富。除了電解槽及其組件、離子膜、螯合樹脂、氫氣過濾元件、跳線開關(guān)等元器件，氯堿行業(yè)需要的大部分設(shè)備印度均可以自行生產(chǎn)。

印度在設(shè)備、管道、裝配等方面有豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗，但是同時將工藝品質(zhì)達(dá)到國際化水平是個挑戰(zhàn)。印度燒堿協(xié)會開發(fā)了CERN 系統(tǒng)并推廣至全國，相關(guān)部門也重視和推行CERN 的發(fā)展。行業(yè)不斷向著更高的氫利用率前進，在2012-2013年度，利用率達(dá)到91%。印度燒堿行業(yè)已經(jīng)能夠解決工廠運行、氯氣處理、氯氫鹽酸燒堿運輸中的安全問題。

印度氯堿行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)：第一，能源價格不斷上漲，近年來煤的關(guān)稅高，電稅高，造成電價提高；第二，缺乏綜合型工廠，下游氯利用工程匱乏；第三，國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施水平差，運輸成本很高，同時也由于缺少綜合型工廠造成氯的長距離運輸成本增高。印度制定的下一個三年計劃，目標(biāo)將更嚴(yán)厲。因此，印度燒堿行業(yè)需要在節(jié)能措施方面更加努力，也正努力并采取多種手段達(dá)到零廢物排放，其中，Mettur Dam 的Chemplast 已經(jīng)實現(xiàn)零廢液排放。

6 中國氯堿行業(yè)的發(fā)展歷程

中國最早建設(shè)的氯堿生產(chǎn)企業(yè)是1930年在中國上海投產(chǎn)的天原電化廠（現(xiàn)上海天原化工廠的前身），燒堿產(chǎn)量為2 t/d。到1949年解放之時，全國僅有幾家氯堿廠，燒堿產(chǎn)量只有1.5萬t/a，氯產(chǎn)品也只有鹽酸、液氯、漂白粉等幾種。近年來，隨著中國工業(yè)的發(fā)展，氯堿工業(yè)無論是在產(chǎn)量、質(zhì)量方面，還是在品種、生產(chǎn)技術(shù)等方面都得到了快速發(fā)展。到1990年，中國燒堿產(chǎn)量達(dá)331萬t/a，僅次于美國和日本，位于世界第三位。2006年，燒堿產(chǎn)量達(dá)1 106萬t/a，總產(chǎn)能超過美國，成為世界第一位。到2013年末，燒堿產(chǎn)量達(dá)2 800萬t/a，其中，采用離子膜法生產(chǎn)的達(dá)2 600萬t/a，占總產(chǎn)量的93.3%。作為世界第一氯堿大國，中國氯堿行業(yè)急需進行進行節(jié)能改造、提升管理水平，降低生產(chǎn)成本?！笆濉逼陂g是中國氯堿產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略機遇期。政策、市場國際化啊等多個層面講引導(dǎo)行業(yè)逐步擺脫單純以規(guī)模擴張為目的的增長方式，進入以“產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、提高增長質(zhì)量“為核心的歷史發(fā)展階段[2]。

大宗耗氯氫產(chǎn)品主要是合成氨、甲醇和雙氧水，而更多的下游加氫產(chǎn)品基本主要石化產(chǎn)品為原料的胺類、醇類和脂肪烴類[3]。中國是主要氯產(chǎn)品的主要生產(chǎn)國、消費國和供應(yīng)國。多種氯產(chǎn)品的產(chǎn)能居世界第一位，氯堿企業(yè)應(yīng)考慮差異化下游氯產(chǎn)品，發(fā)展多元精細(xì)化工產(chǎn)品，大力拓展燒堿、氯氣及氫氣的應(yīng)用領(lǐng)域延伸產(chǎn)業(yè)鏈。

7 結(jié)語

通過對歐洲、俄羅斯、北美、南美和印度氯堿行業(yè)現(xiàn)狀和市場分布情況的分析，可以看出全球氯堿市場的發(fā)展呈現(xiàn)不平衡狀態(tài)，但是作為最基本的化學(xué)工業(yè)之一，氯堿行業(yè)的良性發(fā)展不僅關(guān)系到微觀企業(yè)的生產(chǎn)，更關(guān)系到基礎(chǔ)工業(yè)的穩(wěn)定和發(fā)展。氯堿企業(yè)要更好的生存和發(fā)展，就要實行差異化戰(zhàn)略，是指企業(yè)為滿足客戶的特殊的需求，形成自身的競爭優(yōu)勢，而提供與眾不同的產(chǎn)品和服務(wù)的戰(zhàn)略[4]。氯堿以節(jié)能減排和降低生產(chǎn)成本為中心，通過氯堿上游與原料供應(yīng)整合，下游與石油化工產(chǎn)業(yè)鏈的結(jié)合，大力發(fā)展精細(xì)化工，實現(xiàn)產(chǎn)品多元化和差異化，是氯堿行業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略措施[5]。

在節(jié)能減排方面，應(yīng)該從采用更加節(jié)能的設(shè)備、更先進的工藝技術(shù)入手。歐美國家氯堿企業(yè)應(yīng)盡快淘汰落后的水銀槽及隔膜槽工藝，采用更節(jié)能環(huán)保的零極距離子膜電解槽工藝或ODC 工藝，達(dá)到產(chǎn)業(yè)升級和節(jié)能減排的目的；氯堿起步較晚并已經(jīng)采用離子膜電解槽技術(shù)的中國、印度等亞洲國家，應(yīng)該管理入手，提升企業(yè)的運營水平和安全管理能力，保障設(shè)備長周期安全未定運行。

在建立循環(huán)經(jīng)濟方面，氯堿企業(yè)上游與原來供應(yīng)整合，下游拓展產(chǎn)品鏈結(jié)構(gòu)，確保企業(yè)持續(xù)發(fā)展。隨著過去10年內(nèi)氯堿工廠的大規(guī)模建設(shè)，尤其是中國市場在過去10年間市場規(guī)模擴大了2 000萬t的燒堿產(chǎn)能，產(chǎn)能嚴(yán)重過剩、開工不足已經(jīng)成為制約企業(yè)發(fā)展關(guān)鍵因素，其中主要的問題是在行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時期，氯堿裝置簡單復(fù)制，重復(fù)建設(shè)，導(dǎo)致下游產(chǎn)品缺乏差異性。各氯堿企業(yè)應(yīng)大力開發(fā)“氯氣、氫氣和燒堿”與石油化工產(chǎn)業(yè)結(jié)合，豐富下游產(chǎn)品，實現(xiàn)上下游一體化和產(chǎn)品精細(xì)化、多元化，實現(xiàn)氯堿企業(yè)的持續(xù)、健康、穩(wěn)定發(fā)展。

［1］鄧 科，唐紅梅，張定明等.煤制烯烴路線PVC取代電石法PVC的機會和不確定性.聚氯乙烯，2012，40（4）：1－5.

［2］李 軍.中國氯堿工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與可持續(xù)發(fā)展之路.中國氯堿，2012（1）：1－4.

［3］梁 誠.氯堿企業(yè)氫氣資源卡法與利用.中國氯堿，2001（12）：36－41.

［4］邁克爾·波特.競爭戰(zhàn)略.北京：華夏出版社，2005：56－58.

［5］鄧 科，吳海賢，張定明等.微利時代下氯堿產(chǎn)業(yè)的成長密碼.氯堿工業(yè)，2013（8）：1－7.