王 麗
(中國氯堿工業協會,天津 300192)
氯堿行業是基礎原材料行業,產品種類多,關聯度大,廣泛應用于國民經濟各個領域,具有較高的經濟延伸價值。 氯堿生產中燒堿和氯氣以固定比例同時產出,兩者互為關聯產品,隨著中國燒堿產能進入理性發展階段, 氯氣產量呈現穩中小幅增長趨勢。2021 年,中國氯堿企業 158 家,氯氣產能 3 967 萬t/a,產量3 424 萬t,分布于除北京市、海南省、貴州省和西藏自治區外的省、自治區和直轄市。 2021 年中國氯資源分布現狀見表1。

表1 2021年中國氯資源分布現狀
近年來,中國東南部、中部和西部地區以不同成長路徑和發展特點的氯資源利用方式日趨清晰。 東南部省份氯堿產業發展歷史悠久, 同時沿海地區也是中國耗氯產品主要消費市場, 依托下游需求支撐和相對便利的對外貿易條件, 當地耗氯產品種類較多,產品結構較為豐富,逐漸形成與石化、氟化工、精細化工和農藥等行業結合發展的模式; 西部地區依托資源優勢建設大型化、一體化“煤電鹽化”項目,當地耗氯產品結構相對單一, 氯資源主要通過生產聚氯乙烯產品進行轉化;中部地區依托自身區位特點,利用臨近下游重點消費領域優勢, 著重發展多種精細耗氯產品。
隨著生產成本的持續提升, 中國氯堿行業運營壓力加重, 耗氯產品已經成為氯堿生產中決定企業經濟效益和技術水平的關鍵因素之一, 也是氯堿企業主要經濟增長點, 耗氯產品的生產與發展對氯堿行業的氯堿平衡起著重要作用。
氯作為一種重要資源, 主要應用于有機合成工業,以生產塑料、合成橡膠、染料及其他化學制品或中間體,還用于漂白劑、消毒劑、合成藥物等。伴隨氯堿企業規模和技術實力整體提升, 耗氯產品種類日趨豐富,產品鏈逐漸向精細化工和新材料領域延伸,多種耗氯產品產能規模達到世界首位。 除占比最大的聚氯乙烯外,中國已經形成甲烷氯化物、環氧化合物、高分子氯化聚合物、光氣/異氰酸酯、氯代芳烴、漂白消毒劑等二十多個系列。
聚氯乙烯作為重要的耗氯產品, 耗氯量約占氯氣產量的40%,裝置的穩定運行對中國氯堿行業堿氯平衡起到十分重要的作用。 中國聚氯乙烯生產企業 71 家,總產能 2 713 萬t/a。 近年來,聚氯乙烯生產技術水平不斷提升,裝置開工率有所提高,清潔生產和綠色發展成為重要發展方向。
由于中國“富煤、貧油”的資源結構特點,聚氯乙烯產品不同工藝及多原料路線將長期共存, 各具特點,在不同時期的原料成本、市場需求等多重條件影響下,相對競爭力水平有所不同。中國聚氯乙烯生產企業需通過綜合分析自身具備的區位優勢、 資源特點、物流方式等,來選擇原料路線,未來中國聚氯乙烯供應格局或將調整。
(1)東部沿海地區發展乙烯法聚氯乙烯。國際能源結構不斷發生變化, 中國乙烯來源途徑逐漸多元化,沿海甲醇制烯烴、進口乙烷裂解制乙烯將豐富乙烯資源。 交通便利、臨近終端消費市場的東部沿海地區是以進口或國產乙烯基產品為原料生產聚氯乙烯的典型代表。據統計,2022-2023 年,中國將有160 萬t乙烯法聚氯乙烯裝置計劃投產,新增產能集中在山東、河北、浙江和廣西等沿海地區。
(2) 外購電石生產聚氯乙烯的氯堿企業將優化產品結構。隨著中國雙碳政策的不斷推進,外購電石的東部和中部地區氯堿企業面臨的電石供應不穩且價格上漲的風險將加劇。 此外,能源價格上漲,以及電石生產和運輸的安全、環保壓力加大,電石成本將明顯增加, 非電石配套的聚氯乙烯生產企業在成本競爭方面處于不利地位。 企業未來可以考慮調整電石法聚氯乙烯裝置生產負荷,發展高附加值、精細化氯產品來進行優化產品結構, 也可以充分發揮研發和貼近市場的優勢,生產功能型、專用型等高端聚氯乙烯品種,實現差別化、錯位發展,提高聚氯乙烯附加值,避免與西部通用樹脂同質競爭。
(3)西部地區電石法聚氯乙烯企業向綠色低碳方向發展。西部煤炭資源豐富,當地電石法氯乙烯企業基本配套生產電石, 原材料供應的自主性和穩定性相對較好, 一體化發展模式通過資源優勢抵消地理位置方面的不足。《關于汞的水俁公約》生效后,國內禁止新建使用含汞催化劑的電石法聚氯乙烯產品,在目前中國無汞催化劑未實現大規模工業化的情況下,西部地區新建電石法聚氯乙烯項目或將受限。此外,電石屬于高耗能產品,未來西部地區電石法聚氯乙烯企業需繼續優化生產工藝, 提升生產效率和能源利用效率,不僅降低生產成本,而且對節能減碳具有重要意義。
近兩年, 隨著在產企業的擴建及部分企業異地建廠, 甲烷氯化物產能有所增長, 市場競爭壓力加大。 2021 年,中國甲烷氯化物企業15 家左右,總產能 355 萬t/a,產量約 265 萬t。 二氯甲烷出口量持續提升, 年凈出口量17 萬t, 三氯甲烷進出口數量有限,且基本持平。
近幾年,二氯甲烷下游需求結構變化較大,醫藥行業、清洗行業以及膠水和稀釋劑等傳統溶劑行業,因安全、環保等因素影響需求縮減。R32 制冷劑行業發展較好,在空調領域替代R22,需求逐年增長。 此外, 以鋰電池隔離膜行業作為代表的新興產業的發展,帶動二氯甲烷在新能源領域的需求不斷增加。三氯甲烷下游用途則較為單一,85%~90%作為原料生產R22 制冷劑及氟聚合物原料用R22。 隨著中國加大對氫氟烴類產品的淘汰力度,R22 產業將受到限制, 影響三氯甲烷下游需求, 但作為四氟乙烯的原料,用量將持續增長。
環氧氯丙烷是一種重要的有機化工原料和精細化工產品,下游85%用于生產環氧樹脂。 在國家碳達峰、碳中和背景下,中國將加大風電等可再生能源的開發力度, 環氧樹脂用在新增風電葉片等高端復合性材料方面的需求量將持續提升, 帶動環氧氯丙烷需求不斷增長。
中國環氧氯丙烷生產企業22 家,產能133 萬t/a,生產工藝有丙烯高溫氯化法和甘油氯化法兩種。 其中, 丙烯高溫氯化法是傳統生產工藝, 由于轉化率低、副產物多、單耗高、設備易腐蝕、“三廢”多等缺點,僅有少數企業采用。 甘油氯化法相對環保,成為近幾年投建熱點, 但甘油法工藝的主要問題為原料甘油依賴進口, 甘油的穩定供應和價格對產品盈利有直接的影響。 近兩年,國內進行以雙氧水為氧源,氯丙烯環氧化制環氧氯丙烷的工藝研究,工藝路線較為先進, 工藝流程及關鍵設備等處于優化階段。江蘇揚農自主開發15 萬t/a 雙氧水法環氧氯丙烷裝置已經建成,目前處于投產試車狀態。 巴陵石化5 萬t/a 雙氧水法環氧氯丙烷裝置在建,預計2023年底投產。
環氧丙烷是除了聚丙烯和丙烯腈之外的第三大丙烯衍生物,是重要的基礎有機化工合成原料。 2021年,國內環氧丙烷生產企業19 家, 總產能426 萬t/a,耗氯工藝的氯醇法路線產能占比41%,共氧化法占比47%,雙氧水法占比12%。
氯醇法路線生產過程中產生大量皂化廢液和廢渣,被列入國家發改委發布的《產業結構調整指導目錄(2019年本)》限制類,企業需通過不斷研究改進廢水處理技術,提升廢水處理能力和效果,才能實現行業綠色化發展。據統計,2022年國內環氧丙烷計劃新增產能達到240 萬t/a, 生產工藝基本為直接氧化法和共氧化法。 如果氯醇法環氧丙烷衍生廢物處理未能得到有效解決,受成本及行業競爭壓力上升影響,未來氯醇法工藝產能占比將會呈現逐年下降趨勢。
氯乙酸作為一種精細化工產品, 耗氯量大,前期投資低,近幾年受到氯堿企業的關注。 2021 年國內氯乙酸生產企業 13 家, 總產能 78 萬t/a, 產量約61 萬t,開工率約78%,生產企業分布較為集中,按照原料和下游市場的就近關系, 生產裝置主要集中在山東、河北、河南和江蘇等省份。
(1)生產裝置水平明顯提升。 近幾年,中國氯乙酸行業生產工藝明顯改進和提升, 傳統的硫磺間歇法裝置已基本退出, 醋酐間歇法的產能占比也逐漸減小, 新建氯乙酸項目建設選擇先進的醋酐連續法工藝, 但目前中國部分氯乙酸企業對新工藝的熟練程度不夠, 裝置生產和產品質量的穩定性均有待提升。
(2)新興下游應用領域將成為需求增長方向。在市場經濟和政策導向的雙重作用下, 落后工藝企業基本退出市場,行業發展環境得到進一步優化,產品投建熱情有所恢復, 未來兩年國內計劃新增產能超過20 萬t/a,行業產能重回上行通道。 目前中國氯乙酸除固態產品之外的品種少、產量小,未來除拓寬農藥、CMC 等傳統下游應用領域外, 通過生產高質量的氯乙酸以及氯乙酸水溶液、乙醇溶液、熔融態氯乙酸等產品, 進入新興的下游應用市場將成為主要需求增長方向。
中國是全球氯化聚乙烯生產規模最大的國家,2021 年產能 170 萬t/a,產量 110 萬t左右,國內氯化聚乙烯生產企業超過40 家。近兩年由于國家環保要求不斷升級,行業整合力度加大,集中度持續提升。
中國氯化聚乙烯需求量較大, 生產企業具有較好的經濟規模效益,并且耗氯量相對較高,越來越受氯資源豐富的氯堿企業所關注。 目前國內大部分氯化聚乙烯生產廠家采用水相懸浮氯化法生產工藝,但生產中副產的大量稀鹽酸回收利用困難, 經過中和后排放,既浪費資源,又增加生產費用。 鹽酸相懸浮氯化法蒸汽消耗明顯偏低,節能顯著,并且指標穩定,產品質量較高、 “三廢”排放量少,且易于處理。但對后處理設備的耐腐蝕性要求較高、投資較大,具有一定技術和投資門檻, 這是該工藝未大范圍替換水相法工藝的主要原因, 目前規劃的新項目基本選擇鹽酸相懸浮氯化法工藝。
氯化亞砜是硫酸工業和氯堿工業的重要衍生產品,具有較好的應用市場和發展前景,下游芳綸纖維和鋰離子電池電解液被國家統計局列入 《戰略性新興產業分類(2018)》,符合國家戰略性新興產業發展方向。中國氯化亞砜行業有十余家生產企業,江西世龍、開封東大、河南聯創等氯堿企業生產該產品。
生產芳綸纖維原料為苯二胺和苯二甲酰氯,苯二胺裝置耗氫量較高, 苯二甲酰氯消耗大量氯化亞砜,氯化亞砜消耗氯氣,主要原料由氯堿行業提供,比較適合氯堿企業生產和發展。 在鋰電池行業氯化亞砜可用于生產新型鋰鹽電解液添加劑雙氟磺酰亞胺鋰,有較好的熱穩定性、導電率、熱力學性能,被認為是具有發展前景的新型鋰鹽, 將會推動氯化亞砜的需求增長。
全球已經進入節能減排、 發展低碳經濟和能源多元化結構的階段, 新能源和可再生能源將是未來長久戰略性發展方向。以氯堿化工為基礎,向三氯氫硅無機氯產品鏈延伸,發展太陽能新能源產業,以及生產一氯甲烷有機氯產品, 搭建有機硅化工新材料產業鏈,均為在目前雙碳政策環境下,氯堿行業研究和關注的熱點領域。
多晶硅:電解生產燒堿、氯氣、氫氣—氯氣和氫氣制氯化氫—氯化氫和硅粉制三氯氫硅—三氯氫硅加氫還原生成多晶硅—電力冶煉成單晶硅—硅基太陽能電池—清潔太陽能電源,形成循環產業鏈。
有機硅: 光伏行業太陽能電池片是太陽能光伏發電系統的核心部件, 層壓后的太陽能電池片與鋁合金邊框的粘接與密封,接線盒與背材的粘接,接線盒的灌封及薄膜電池與金屬背軌的結構粘接, 是有機硅膠粘劑在太陽能電池中重要使用部位。 目前應用到光伏和新能源汽車行業的有機硅需求持續增長,且發展前景較好。
中國氯堿企業耗氯產品的選擇要符合國家政策發展方向,契合當地產業總體布局,結合國內外的生產工藝及設備要求,利用本地資源條件,切合企業實際,確定適合自身發展的耗氯產品及產業鏈。
工業鹽電解生產燒堿的同時聯產氯氣和氫氣,氯堿企業向下游延伸的產品如果原料結合堿、 氯和氫發展,將具有較好生產成本優勢,如亞氯酸鈉、氯代異氰尿酸、甘油法/雙氧水法環氧氯丙烷—環氧樹脂等。 也可以發展既耗堿又耗氯的產品,如氯乙酸、水合肼、丙烯法環氧氯丙烷、甲烷氯化物、鈉法漂粉精及氯化聚乙烯、氯化聚氯乙烯、氯化橡膠、氯化聚丙烯等氯化聚合物。氯堿企業將自產的燒堿、氯氣和氫氣結合延伸,便于輸送和連續化生產,利于堿氯平衡發展,具有良好的經濟效益和社會效益。
依托資源優勢,融合區域經濟,因地制宜,推進氯產品與氯堿裝置對接精度。 新的耗氯產品的開發生產,需要結合自身實際和當地資源、能源特色以及工業產品結構的實際情況,做出合理規劃。 (1)耗氯產品生產不僅需要氯堿裝置產生的氯氣, 還需要其他化工原料,盡量利用當地原料資源,減少原料物流運輸成本,提高生產成本競爭力。 (2)下游產品裝置靠近終端市場,對下游市場敏感度較高,利于靈活調整銷售策略。 (3)具有港口優勢的企業,考慮投建國外需求較好的耗氯產品,既可以立足國內需求,也可以發展外貿出口的戰略思路。
隨著人們環保意識的日益提高與環保壓力的日益增強,耗氯產品綠色化發展成為必然趨勢,也是耗氯產品持續穩定發展和提高競爭能力的關鍵。 未來耗氯產品企業通過自主創新和技術進步, 在清潔生產、循環經濟和綠色發展上深入探索,圍繞“吃干榨盡”廢物,實現資源利用最大化,開展技術攻關與實踐。耗氯產品應選擇清潔生產工藝,例如醋酐連續法生產氯乙酸、 酸相懸浮法CPE 工藝、 水相法CPVC工藝、雙氧水法生產環氧氯丙烷、氯化法鈦白粉、鈉法漂粉精、酮連氮法生產ADC 發泡劑等,促進耗氯產品高質量發展。
氯堿企業規劃建設耗氯項目不應盲目追求高新產品,也不應以當前效益為唯一選擇,要仔細權衡和分析自身資金和技術力量、當地資源、本地及周邊市場等實際情況,結合企業未來戰略規劃方向,合理規劃選擇適合自己的耗氯產品產業鏈。 目前企業耗氯產品規劃選擇有如下幾個方向。 (1)依托現有裝置,不斷開發和延伸下游產品,選擇做長產業鏈,增加耗氯產品加工深度,提高產品附加值。 (2)重點發展一級氯產品,做大產品規模,提升話語權。(3)加大新品種和專用料的研發投入,做系列化、專業化、針對化的專用料牌號,實現差異化競爭。
“十四五”期間,中國氯堿行業將加大對主要耗氯產品傳統工藝的清潔生產工藝研發與改造, 通過新技術、新工藝、新設備、新材料等不斷研發,調整耗氯產品結構,開拓耗氯產品下游需求,延伸下游產業鏈。注重耗氯產品原料來源、生產成本和生態環保的綜合競爭力,推動耗氯產品向節能、清潔、低碳方向發展。