【烧碱行业介绍系列一】烧碱及其产业链基础知识

1 什么是烧碱

烧碱学名氢氧化钠，化学式为NaOH，俗称火碱、苛性钠，是一种具有强腐蚀性的强碱，常温下为白色晶体，易溶于水（溶于水时放热）并形成碱性溶液；另有潮解性，易吸收空气中的水蒸气发生潮解，吸收二氧化碳发生变质。是国民经济基础性化工原材料，与纯碱同为“三酸两碱”中的两碱之一，用途十分广泛。

烧碱的存在形式一般分为液碱和固碱两种。液碱即氢氧化钠溶液，按质量分数划分为30%碱、32%液碱、50%液碱等。其中烧碱期货的基础交割品为32%液碱，替代交割品为50%液碱。固体烧碱简称固碱，主要外观形态为片状。按氢氧化钠质量分数可分为73%固碱、95%固碱等系列产品，含碱量相对液碱更高。

由于烧碱的强腐蚀性及潮解性，它的存储及运输条件有一定要求。液碱在存储时需要液化罐，32%液碱使用内层涂有抗腐蚀保护膜的普通碳素钢储罐，50%液碱储罐使用含镍的不锈钢储罐，且大多具备保温装置。片碱目前多采用袋装，存储在通风、干燥、清洁的库房，不与易燃物和酸类一起存储。

从运输方式看可分为管道运输、汽运、铁运、水运。园区内采用管道运输，300公里内采用汽运，距离较远可采用船运或铁路运输。液碱、固碱运输车辆均需配备危险品标识和押运员，运输时需要槽罐车或散装船只，需注意防潮、防雨，存储时也要注意防潮、防雨和密封。

2 烧碱制备工艺

烧碱制备方法可分为两种，一种是化学法或称为苛化法，另一种是电解法。

苛化法主要以纯碱溶液与石灰（固体或石灰乳）为原料。由于苛化法制得的烧碱纯度低、经济效益差，目前只有少数国家有小规模的生产。2000年前后，我国碱矿资源有限、苛化法产量较小，国家政策予以限制，所以我国企业全面淘汰该生产工艺。

根据电解槽结构、电解材料和隔膜材料的区别，电解法又分为隔膜电解法、水银法和离子交换膜法。

隔膜电解法主要工序包括盐水精制、盐水电解、电解液蒸发、氯气处理、氢气处理和废气吸收工序。因隔膜电解法缺点明显：产品纯度低、环境污染大等；目前已被取代。国内隔膜法使用小型槽作为电解槽，10万吨/年的生产规模需安装168至200个电解槽，占地面积大、不利于集中管理，且系统电能损耗量大。同时，因为我国采用固定盒式金属阳极隔膜电解槽及普通石棉隔膜,运行电流密度较低，直流电耗较高。在废物处理方面，隔膜法在更换隔膜时冲洗下的碱性废水、含氯废水、电解槽内的料液应进行处理和循环使用；然而对于以上废弃物，我国生产企业多直接未经处理而废气排放。

目前，离子交换膜电解法制烧碱工艺成熟，为主流生产方法。离子交换膜法，是用有选择性的离子交换膜来分割阳极和阴极。这种离子交换膜是一种半透膜，只允许钠离子和水通过。中国烧碱工业主要采用离子交换膜法，其工艺流程主要分为：整流、盐水精制、电解、氯氢处理、液碱蒸发、固碱生产六个工序。与隔膜法相比,离子膜法对环境污染小、投资少、单位能耗更低。离子膜电解槽具有更强的选择性,能够得到高纯度的电解液。不但降低了直流电耗，而且使电解液蒸发过程中的蒸汽消耗量大幅降低。且离子膜法蒸发步骤简便，成品中氢氧化钠含量高，氯化钠杂质含量低，仅为0.007%。

3 烧碱产业链介绍

我国化工产业门类众多，根据是否含有碳元素，可分为有机化工和无机化工。按原料来源，可分为能源化工（石油化工、煤化工、天然气化工）和盐化工。盐化工相对独立，是无机化工的重要板块。它是指利用盐或盐卤资源，加工成烧碱、纯碱、盐酸、氯化铵、氯气、氢气等产品，并进一步深加工的化工产业。涉及国民生活、工业生产的方方面面。

从盐化工产业的角度看，产业的基石为制盐业，精细化工是其未来发展方向。盐化工产业主体包括纯碱工业和氯碱工业，其中氯碱工业的主要直接产品为烧碱，其余均为生产过程中产生的副产品，比如氯气和氢气，三者以一定的比例同时产出。氯碱产业衍生品种类众多，包括高纯盐酸、工业盐酸、聚氯乙烯（PVC）、次氯酸钠等，产品间关联度较大，下游产品多达上1300余种，具有极高的经济延伸价值。

烧碱行业上游原料主体为原盐。我国盐资源丰富，从种类看主要分为三种：海盐、井矿盐、湖盐，三者产能占比分别为59%、39%、2%。其中华北、华东、华中和西南地区均为主要产盐区。海盐主要产区为河北、天津、山东、江苏、浙江；湖盐主要产区为内蒙古和青海；井矿盐主要产区为四川和湖北。受沿海地区各类园区和工业项目建设发展的影响，北方海盐区的盐田面积逐年萎缩，海盐产能增幅和所占比例逐渐降低。然而井矿盐资源丰富且分布广泛，技术成熟，投资门槛不高，因此井矿盐产能增幅较快，在全国盐总产能中的占比逐年提高。原盐的产品销售主要依靠两碱行业，2021年，原盐年度消费结构中，烧碱行业消费占比56.25%，纯碱消费占比37.02%，其他占比6.73%。

烧碱下游消费领域繁多，主要包括氧化铝、印染化纤、化工、轻工业、造纸、石油等，其中，氧化铝为占比最大的消费领域，比重接近30%；印染化纤16.2%、化工13.8%，分列二、三位。其余各行业较为分散，占比不足10%。

氧化铝作为烧碱最大下游行业，其近三年产能新增约1000万吨，对烧碱需求形成支撑近3年，新增地区主要分布于铝土矿富集地区、沿海港口地区。在氧化铝的生产中，纯碱和烧碱用于处理铝矿石，使矿石中的氧化铝转变成铝酸钠溶液，纯净的铝酸钠溶液即可分解析出氢氧化铝，经分离、洗涤后煅烧，便获得氧化铝产品。氧化铝有三种生产工艺：拜耳法、烧结法、联合法。其中拜耳法使用烧碱，适于处理高品位的铝土矿，约占全国氧化铝产能的90%以上；烧结法使用的是纯碱，主要用于处理低品位矿石，全国产能占比不足10%；联合法则是指将拜耳法和烧结法联合使用生产氧化铝的方法，但在中国很少采用。氧化铝上下游相对清晰，铝土矿à氧化铝à电解铝，铝金属由于质量轻、强度高、导电性导热性好、延展性好，被广泛应用于各个领域。

烧碱是印染、化纤行业的一种重要原料，在印染过程中，它可以用来去除黏胶剂、油脂和小纤维，软化布料，让染料进入纤维、色彩均匀；在化纤生产中，烧碱可以用来制造人造丝（属于化纤类产品），生产1吨人造丝通常需要消耗1吨烧碱。据卓创咨询估算，化纤行业（粘胶短纤）生产成本中原料烧碱占比约10%，印染行业生产成本中原料烧碱占比约3%。

烧碱在轻工业的主要下游是纸浆和造纸（通称纸业）。在纸浆和造纸工业生产中，烧碱作为助剂，可以去除纸浆中的木质素、碳水化合物和树脂等非纤维素，并中和其中的有机酸，制出以纤维素为主要成分的纸浆，提高纸张质量。纸浆生产过程中对烧碱的使用比例较为固定，1吨纸浆通常需要消耗0.08吨烧碱。造纸过程中，由于成品纸类型不同，对烧碱消耗量有较大差异。据卓创咨询估算，木浆生产成本中原料烧碱占比约5%。烧碱在化工行业中的主要下游是有机盐行业、有机产品、氯化聚合物产品及农药。其中有机盐行业及有机产品对烧碱需求量在化工行业中占比最大，其产品类型也较广泛。其次是农药行业和氯化聚合物产品。

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