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走科学发展道路 建设世界氯碱强国
2008年9期 发行日期:2008-03-11
作者:刘自珍
走科学发展道路  建设世界氯碱强国
邯郸滏阳化工集团有限公司  刘自珍
    我国是世界上最大的氯碱生产国,2007年烧碱产量达到1759.3万t,主要耗氯产品PVC产量达971.7万t,
但我国还远非氯碱强国。要使我国由世界氯碱生产大国真正成长为世界氯碱强国,必须走科学发展的道路:调整
产业结构,促进氯碱产业全面协调可持续发展;坚持节能降耗,加快转变氯碱产业发展方式;依靠自主创新和科
技进步,推动氯碱产业优化升级。
  一、调整产业结构
  1.技术结构
  提高氯碱行业高新技术的比例,加快淘汰落后生产技术的步伐,是技术结构调整的方向。加快采用离子膜法
生产技术和扩张金属阳极改性隔膜技术的步伐,彻底淘汰石墨阳极隔膜法落后技术,逐步改造和替代固定阳极普
通石棉隔膜电解技术。目前,我国尚有300多万t/a固定金属阳极普通石棉隔膜法,需要向扩张金属阳极改性隔
膜法转换,另有少量小规模石墨阳极隔膜法生产能力亟待被彻底淘汰或向先进生产方法转换。
  2.产品结构
  加大新产品开发力度,提高产品质量,向深加工、专业化、基地化、高附加值方向发展。目前,齐鲁石化氯
碱厂研发出高端QS系列PVC产品,在医用、饮用水管等领域替代部分进口,其中QS-1050P和QS-1000F已通过
美国食品和药品管理局(FDA)认证。上海氯碱化工股份有限公司研发出医用级PVC树脂,达到比利时苏维化学
公司医用级产品规格。国内也已形成一些氯碱特色产品生产基地,如潍坊亚星化工集团建成CPE生产基地,2008
年CEP产能将达到17万t/a,占全球CPE产能的60%;中石化江汉油田化工总厂建成钠法漂粉精生产基地,产能
达1.5万t/a,仅次于美国奥琪和PPG公司。
    在调整产品结构方面,隔膜法氯碱企业要减少30%液碱的比例,增加42%及其以上液碱量。生产高浓度液碱,
既能与国际质量标准接轨,又可降低原盐消耗(生产42%液碱比30%液碱,可节盐119.2kg;50%碱比30%碱节盐
146.6kg)和运输费用。
    加强装备国产化力度,如北京化工机械厂在引进消化吸收基础上再创新,其生产的离子膜法电解槽已达到国
外同类产品的先进水平,应作为氯碱行业新上项目和旧装备升级换代的首选。
  3.装置规模大型化
  近几年,美国、日本和欧洲等发达国家和地区的氯碱制造商在不断进行改组、重组,组建大型联合跨国公司,
烧碱产能规模在50万t/a甚至数百万吨。如陶氏化学公司烧碱产能达330万t/a、西方化学公司达300多万t/a、
英国ICI公司220万t/a。PVC世界级经济规模为40万~60万t/a,高者达160万t/a。我国氯碱行业也在进行
组织结构调整和优化资源配置,组建大型、特大型企业集团。2006年我国烧碱产量超过10万t的企业共47家,
其中超过50万t的有上海氯碱化工股份有限公司、齐鲁石化氯碱厂。最大耗氯产品PVC 2006年产量超过10万t
的共27家,其中50万t以上的有天津大沽化工股份有限公司、齐鲁石化氯碱厂等。氯碱装置规模大型化,极大
地提高了企业的经济效益和国际市场竞争力。
  4.合理布局
  近年我国氯碱企业布局发生了很大变化,逐步向原料和市场所有地转移,推动了区域协调发展。我国中西部
地区焦煤、电力、石灰石、原盐等矿产资源丰富,东部发达地区以资金和技术大力支持中西部发展,如中国化工
新材料总公司支持新疆中泰化工股份有限公司规划建设60万t/a PVC项目;上海氯碱化工公司支持宁夏组建宁
夏西部聚氯乙烯公司,装置总规模PVC 50万t/a、离子膜烧碱35万t/a;上海华谊(集团)公司与内蒙古亿利
资源集团投资40亿元,合作建设40万t/a PVC和40万t/a离子膜烧碱项目。
    为促进我国东部和中西部区域协调发展,应在上海、山东齐鲁、天津滨海新区等沿海和石油资源丰富的地区,
依托石油化工产业集团群发展50万~100万t/a特大型氯碱企业,促使南化、梅兰、扬农、常化、巨化等一批
20万~30万t/a的氯碱产能及特色氯碱精细化工产品系列的形成。目前我国西部已形成了以新疆天业、新疆中
泰、宜宾天原、云南盐化、四川金路、宁夏金昱元、内蒙古亿利集团等一批以电石法PVC为核心的氯碱企业。通
过加强东中西部地区间的交流与合作,实现优势互补、共同协调发展,使西部地区逐步形成苦干个30万t/a以
上的电石法PVC为核心的氯碱工业格局,并带动中部地区氯碱产业迅速“崛起”和东北老工业基地氯碱产业全面
振兴。
  二、加快产业发展方式的转变
    1.推广节能减排技术,抑制“高耗高排”氯碱项目发展
  随着氯碱工业的科技进步,很多先进适用性节能减排新技术逐步发展和推广开来。离子膜烧碱具有节能、产
品质量高、无汞和石棉污染等优点,因此要努力提高离子膜法烧碱所占比重。采用扩张阳极改性隔膜电解槽改造
固定阳极石棉隔膜电解槽,吨碱直流电耗可由2400kW·h降到2200kW·h;采用最新高电流密度自然循环电解槽,
吨碱直流电耗可降到2130kW·h左右。采用节能大型可控硅整流机组和有载调压—变压—整流机组和计算机技术,
以及氯气透平机组取代输送氯气的纳氏泵节电效果显著。采用高压氯液化技术替代传统低压氯液化技术,可节能
50%以上。应用液体烧碱三效逆流改造三效顺流蒸发工艺,吨碱可节省蒸汽1t左右。推广应用“二合一”、“三合
一”和“四合一”石墨合成炉替代普通铁制合成炉生产氯化氢和合成盐酸的余热回收技术,即节能又环保。推广
大型密闭式电石炉取代敞开式电石炉(可减少炉气排放量99%)和炉气干法净化、回收利用电石炉气,以及空心
电极技术、气烧石灰窑技术,节能效果显著。推广“干法乙炔技术”代替传统“湿法乙炔技术”,可减少含硫碱
性废水90%。
  近年一些氯碱企业大力发展循环经济,被列入第一批国家循环经济试点的单位有新疆天业、宜宾天原、山东
海化、宁夏金昱等,都取得了明显节能降耗效果。其中新疆天业的PVC装置废水利用率达80%以上,使每吨PVC
新鲜水消耗量下降50%。很多电石法PVC企业综合利用电石渣制水泥、制砖等,大大提高了资源利用率,增加了
经济效益。
  2.执行《氯碱行业准入条件》
  国家发改委2007年11月7日正式公布了《氯碱行业准入条件》,明确规定:禁止采用普通金属阳极、石黑
阳极和水银法电解槽,鼓励采用离子膜电解槽和30m2以上节能型金属阳极隔膜电解槽,鼓励采用扩张阳极、改
性隔膜、活性阴极、小极距等先进技术;鼓励采用乙烯氧氯化法PVC生产技术替代电石法PVC生产技术等。当前,
国内烧碱市场严重供大于求,因此,要按照宏观调控的要求进行总量控制,按准入条件严格控制新上氯碱项目。
  三、依靠自主创新和科技进步,推动产业优化升级
  1.引进国外先进适用技术,改造和提升我国氯碱传统技术
  我国先后从日本、美国、英国、意大利、德国等国家引进了数十种离子膜法电解装置,总产能超过800万t/a,
不仅促进了我国离子膜法电解装置的产业化升级,而且彻底淘汰了水银法电解装置,还替代了部分能耗高、污染
严重的隔膜法电解装置,使我国电解技术得到极大的提升。不少企业还引进了许多氯碱产品的先进适用技术,包
括乙烯氧氯化法生产PVC、甲醇氯化法制甲烷氯化物、醋酸丙烯酯法制环氧氯丙烷、醋酐催化氯化工艺生产氯乙
酸、酮连氮水合肼生产技术、气相法白炭黑生产技术等。此外,还引进先进生产装置,包括扩张阳极、改性隔膜
电解、戈尔膜盐水过滤器、大型密闭电石炉等先进装置。
  通过引进国外先进技术,淘汰我国氯碱行业传统落后的生产工艺和设备,促进了节能降耗、提高了产品质量,
降低了生产成本,提升了氯碱产业整体水来。
  2.提高自主创新能力,着力解决制约氯碱产业发展的核心技术和关键技术
  制约氯碱行业发展的核心技术和关键技术问题,需要尽快解决。诸如离子膜法烧碱所用离子交换膜的制造技
术、戈尔膜盐水过滤器技术、乙烯氧氯化法制氯乙烯技术等目前掌握在国外少数商家手中,需要时只能靠引进,
严重影响我国氯碱行业的发展。我们要靠本国自主创新、研发具有自主知识产权的专利技术,建立以企业为主体、
以市场为导向,产学研相结合的技术创新体系,提高自主创新能力。目前,用于氯碱的全氟离子交换膜材料已列
入国家“863”计划重大科技项目、全氟离子膜工程技术研究已列入“十一五”国家科技支撑计划重点项目。山
东东岳集团和上海交通大学已研发成功全氟离子交换膜,50t/a全氟磺酸树脂工业化试验装置已经投产,计划“十
一五”期间将氟树脂规模扩大到3万t/a。
  3.统筹利用好国内和国际两种技术资源、两个市场
  我国氯碱工业历经半个多世纪的曲折发展,取得了长足进步,烧碱和PVC的生产能力均位居世界第一,但我
国还不是世界氯碱生产技术强国,不论是从国外引进的技术还是国产化技术,与世界先进水平都存在差距。
  电解技术方面,目前我国尚有300万t/a固定金属阳极普通石棉隔膜电解装置,与国外金属阳极隔膜法电解
槽直流电耗相差约300kW·h/t(碱),蒸汽消耗相差约1.5~2t/t(碱),盐耗相差约0.15t/t(碱);离子膜法电
解槽所用离子交换膜全部依赖进口,且吨碱直流电耗比国外先进水平高170kW·h左右,汽耗高0.17~0.27t。目
前发达国家全部采用乙烯法生产PVC,而我国PVC在生产仍以电石乙炔法为主,乙烯法只占20%左右,且与国外
先进水平相比,乙烯法PVC企业的乙烯单耗比国外高2.5%~5.1%、氯气消耗高3.5%。面对这些差距,要依靠本
国力量,增强自主创新能力,围绕氯碱产业升级和结构调整,建立可持续发展的共性技术、关键技术开发运行机
制,集中力量重点突破能在市场中脱颖而出的关键技术和关键产品。
    要坚持自主创新与技术引进并重,在消化、吸收国外先进技术的基础上再创新、提高国产化水平。要理性引
进国外前沿、先进的氯碱技术,如新型高电流密度、低直流电消耗的大型现代离子膜法电解装置,以及工业化氧
(空气)阴极离子膜法电解槽等。同时,要引进国外先进的管理技术、管理经验和高素质人才,创造条件吸纳外
资和技术,合作建厂,提升我国氯碱产业水平。
    靠引进技术不可能建成氯碱技术强国,必须有自主的原始科技创新和技术集成创新的核心技术。要大力支持
采用国产化离子膜法电解技术,把大量重复引进国外离子膜法电解成套技术装备的热情转移到振兴氯碱制造业,
完善和提高国产离子膜法电解技术装备制造水平,加强技术管理,降低能源资源消耗,提高离子膜烧碱生产技术
水平方面上来。世界发达国家正在争相研发氧(空气)阴极离子膜法电解高新节能技术,吨碱直流电耗可降至
1600kW·h左右,我国也涉足该项目的研发,继中科院大连化物所之后,上海天原(集团)有限公司与清华大学
合作也在开展此项研究,研究期限暂定6年,具体分为3个阶段进行,前期研究工作包括氧阴极离子膜法食盐电
解小型试验和氧气扩散电极的研究等2个子项目,可望“十一五”末有突破性进展。
  只要我们统筹利用好国际、国内两种技术和两个市场,坚持技术引进和自主研发并重,拥有一批自主知识产
权的原始科技创新和技术集成创新的核心技术,拥有大批氯碱领域的先进适用技术,坚持科学发展,就能够使我
国由世界氯碱生产大国真正成长为世界氯碱技术强国。
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