铸就氯碱工业发展新篇章
——改革开放30年氯碱行业技术进步主要成就

文/张 鑫

铸就氯碱工业发展新篇章
——改革开放30年氯碱行业技术进步主要成就

文/张 鑫

改革开放30年，我国氯碱行业技术进步有目共睹，主要体现在以下几个方面。

1.生产工艺不断优化

30年期间，我国烧碱生产工艺结构正在逐步发生变化，先进的离子膜烧碱产量呈逐步增长态势。据行业统计，2007年我国离子膜法烧碱的产量占总产量的比例超过50%。1978年我国尚没有离子膜烧碱，到2000年我国离子膜法烧碱比例只有24%，与此同时，能耗比较高、污染比较大的水银法、石墨阳极工艺基本被淘汰，普通金属阳极法工艺所占比例逐步减少。

在聚氯乙烯生产中，由于我国石油资源短缺，天然气资源受限，经过30多年的努力，目前已经自行开发出规模大型化的成套工艺技术和装备。另外，乙烯氧氯化法和糊状法、本体法聚氯乙烯在我国均有生产装置。

离子交换膜法制碱技术是70年代中期出现的具有划时代意义的电解制碱技术，在世界上应用较为广泛，已被世界公认为技术最先进和经济上最合理的氢氧化钠生产方法，是当今制碱技术的发展方向。离子膜电解制碱具有节能、产品质量高、无汞和石棉污染，故应时而生。

1986年，盐锅峡化工厂引进日本旭化成离子膜法电解技术揭开了我国氯碱工业规模化、工业化生产离子膜法烧碱的新篇章。随着改革开放的深入，国内许多氯碱企业纷纷引进先进技术。20多年来，先后有数十家氯碱企业从日本、美国、英国、意大利、德国等国家的世界8大驰名公司引进了数十种离子膜法电解槽，总产能超过1300万吨/年。1984年，北京化工机械厂引进了旭化成、旭硝子离子膜法电解槽制造技术、阳极活性涂层、活性阴极等技术，采用这些引进技术先后制造了复极槽和单极槽。经过多年的技术转换、消化、吸收和创新，北京化工机械厂制造的具有自主知识产权的国产化离子膜法电解槽已达到世界同类产品的先进水平。1993年7月，沧州大化集团首家采用了北京化工机械厂制造的MBC-2.7型复极式离子膜法电解槽，为推广国产化离子膜法电解槽开创了先河。截至2007年，北京化工机械厂共制造承揽788万吨离子膜电解槽工程项目，占据中国离子膜烧碱产能的半壁江山。

面对日益高涨的原油价格、环保要求的不断提高、“十一五”节能减排目标的实现，发展离子膜烧碱已经成为氯碱企业调整产品结构、节能降耗、保护环境、增强市场竞争力的主要措施，绝大多数企业都将离子膜法工艺作为扩建或改造项目的首选工艺，国内新建烧碱装置中，基本都采用离子膜法生产工艺。

北京化工机械厂国产的离子膜电解槽装置

①盐水精制技术的发展 在氯碱生产中，盐水的质量是关键所在，直接关系到耗电量和离子膜的使用寿命。

目前氯碱企业采用的一次盐水精制工艺已由传统的道尔澄清桶+砂滤器工艺转化成了薄膜液体过滤工艺(表面膜过滤技术)。传统工艺自20世纪 40年代至 20世纪末基本没有大的改进，精盐水质量也无进一步的提高。近几年，随着烧碱生产能力的不断增长，电解技术的不断进步，特别是离子膜电解槽的广泛应用，对盐水质量的要求越来越高，从而使膜分离技术在氯碱盐水生产中得到较多的应用与较大的发展，这也改变了盐水工序操作的不稳定性和抗干扰能力弱的问题，此外表面膜过滤技术应用于烧碱盐水精制工序使得我国烧碱生产走向大型化道路。

②大型国产化聚氯乙烯成套技术装备 由于我国富煤少油，为节约国家石油资源，近十几年聚氯乙烯新建项目大部分都采用电石法生产工艺。改革开放30年来，我国电石法成套装置规模也由最初的5万吨/年PVC生产线发展到现在20万吨/年PVC生产线。以天津大沽化工股份有限公司是我国氯碱行业龙头企业，经过40年的发展，特别是近10年来的消化吸收国外先进技术，自主创新，开发设计了拥有自主知识产权的成套全自动20万吨/年PVC生产线的工艺技术，实现了我国大型PVC生产从工艺到设备的全套国产化。在成套工艺装备中，如生产工艺密闭化、热水入料工艺、反应过程中连续注水工艺、粗料预测、紧急事故终止技术、20万吨/年汽提塔装备和20万吨/年的内热式沸腾干燥床等技术装备极大地提高了聚氯乙烯生产的自动化水平、安全和环保水平和节能降耗水平。复杂，设备投资高，是生产PVC树脂的主要设备。我国PVC聚合釜技术发展经历了从30m3、70m3到目前的135m3的大型聚合釜的转变,装置生产强度也由30m3的5000吨/年提高到135m3的67000吨/年，提高了15倍。锦西化工机械（集团）有限责任公司自主研发的LF135型聚氯乙烯聚合釜工艺技术，具有生产能力大、设计指标高、釜内抛光和组装精度高、外观和内在质量好。此外，在聚合釜的设计标准和制造工艺上取得了重大突破，其中有半管夹套设计、直叶桨式搅拌器、上传方式、扭矩变矩器调速及大轴径机械密封等均为世界领先技术。该聚合釜各项技术指标达到了世界先进水平，标志着我国大型PVC研制已达到世界先进水平。

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天津大沽化工股份有限公司两套20万吨/年聚氯乙烯产装置

LF135型聚氯乙烯聚合釜

1978年我国烧碱生产装置产能平均规模只有1万吨，5万吨以上企业只有8家，到2007年我国烧碱生产装置产能平均规模达到11万吨，达到20万吨以上企业的产能占全行业36%，5万吨以上已经占到全行业产能93%。

1981年我国聚氯乙烯生产装置产能平均规模不到1万吨，到2007年我国聚氯乙烯生产装置产能平均规模达到10万吨，达到30万吨以上企业的产能占全行业35%，5万吨以上已经占到全行业产能95%。

3.原材料、能源消耗显著降低

随着改革开放步伐的不断加快，我国氯碱行业通过产业结构调整和重视新技术研发与引进，节能降耗水平也在不断提高。行业平均吨碱交流电耗从1981年的2607度/吨下降到2007年的2391度/吨，吨碱耗蒸汽从1981年的4.6吨/吨下降到2007年的1.8吨/吨。特别是一批新技术、新设备的研发与引进，使得我国氯碱行业整体竞争力水平有了显著提高。

①加快发展离子膜法烧碱 采用离子膜法电解工艺每吨烧碱的蒸汽消耗为0.6～0.8吨，只有隔膜法的25%～30%。近年来，随着离子膜法烧碱产能的不断增加，烧碱生产工艺结构也发生了很大改变，烧碱的综合能耗也有了显著下降。

②金属阳极改造促进节能降耗 扩张阳极与改性隔膜是近年来氯碱工业中电解过程改进的新技术之一。扩张阳极主要是将阳极与阴极间的极间距缩小到3mm，从而使电压降降低。所谓改性隔膜是在优质的石棉隔膜中加入一定量的能耐高温，耐电槽环境化学腐蚀和机械磨损的热塑性聚合物，再通过高温结成或具有弹性、强度且形状稳定的隔膜。采用扩张阳极与改性隔膜可使槽电压下降0.21V，已知槽电压每降低0.1每吨碱可以节约直流电70kW·h。

③蒸发科技进步促进降低汽耗 烧碱蒸发消耗大量蒸汽，蒸汽的消耗占烧碱能耗的1/4～1/3，直接影响着烧碱成本，况且国内现有流程之汽耗又高出国外先进水平1倍以上，故蒸发的科技进步和技术改造是烧碱节汽的关键。随着蒸发科技进步，双效发展为多效，自然循环发展为强制循环，顺流发展为逆流，已成为蒸发节能技术发展的方向。

4.循环经济推动行业环保升级

氯碱工业产品种类多，生产中排放的废气、废液、废渣也较多。因此加大对三废的治理力度，采用清洁生产工艺，把三废消除在生产过程中，按照循环经济“减量化、再利用、资源化”的原则，实现从开环的末端治理到闭环的全过程控制，系统的节约资源和减少排放物，是氯碱行业环保工作的重点。

30年期间，在全行业的共同努力下，氯碱生产中环境治理和综合利用技术的开发和推广取得较大进展。循环经济清洁生产有力的推动了行业环保升级。在2005年国家发改委安排的循环经济第一批试点企业中，四川宜宾天原股份有限公司、新疆天业股份有限公司、河北冀衡化学股份有限公司、宁夏金昱元氯碱化工有限公司榜上有名。

①膜法脱除硫酸根离子技术 目前在烧碱生产过程中，由于原盐带入和除掉水中的游离氯添加的Na2SO3生产的SO42-离子，造成SO42-在系统中的累积。进入电解槽的盐水中的SO42-含量必须控制在7g/l以下，多余的SO42-必须从系统中除去。脱除SO42-的方法有投加BaCl2法（钡法）、投加CaCl2法（钙法）和冷冻法，钡法操作费用高且污染环境，冷冻法投资大。目前，采用膜法脱硫酸根可以大大减少有害物质的排放，对氯碱行业实现清洁生产有着重要的意义。

②干法乙炔发生工艺 我国PVC行业经过十年来的蓬勃发展，至今生产能力已达1000万吨/年。从生产原料来看，仍然是电石法、进口单体和乙烯法共存。2007年电石法聚氯乙烯产量约700万吨。电石法在国内聚氯乙烯行业中占有极其重要的地位。我国的资源结构也决定了电石法PVC还将长期存在并将进一步快速发展。

目前国内PVC行业普遍使用湿法乙炔发生装置，全年排出电石渣多达1000万吨，产生电石渣浆将近9000万吨。这对环境形成了巨大的压力。节能降耗和消除污染成为PVC发展的迫切需要。开发干法乙炔生产工艺是提高收率、降低污染的重要途径。

相比湿法乙炔工艺而言，干法乙炔工艺无需沉降及压滤处理，可节省大量的设备投资，减少了占地面积，设备投资更为经济；运行费用低，无需渣浆处理的人工费用和设备运行费用；乙炔收率高，由于加料是连续的，无需置换，加料时没有乙炔气体排出；排出的电石渣是干的，没有溶解损失；节约水资源，干法工艺所需要的水量只有0.7吨/吨PVC，其余全部循环使用，所加入的水为废次氯酸钠；电石渣处理费用低，电石渣用于生产水泥无需干燥，即节约设备投资又减少生产成本。

干法工艺节水7吨/吨PVC，700万吨电石法PVC节水4900万吨，产生经济效益约9800万元（水价按照2元/吨计算），年创效益约12亿元。

③PVC离心母液回收利用技术 PVC生产消耗大量纯水的同时产生大量较难生物降解的有机废水。废水主要污染物为细小颗粒的PVC，以SS形式存在；其他是少量的VCM单体和少量残留助剂，废水中的添加剂是产生COD的主要来源。PVC生产工艺要求参与聚合的水质为去离子水，所产生的离心母液废水也近似于含杂质的软化水，此废水的特点是温度、浊度高，硬度、氯根低，是一种经处理后回收利用价值很高的工艺废水。如果全行业采用该技术年可回收聚氯乙烯母液3100万吨（按照800万吨/年氯乙烯产量及80%回收率计算）。

④电石渣综合利用技术 2007年全国电石法聚氯乙烯产量按照700万吨计算，产生的电石渣约1100万吨（干基），各氯碱企业开发了各种电石渣的用途：如用电石渣做环氧丙烷和氯酸钾的重要原料、用电石渣处理废氯气做次氯酸钙等，但随着电石法PVC产量的不断增加，其他用途已不能满足要求。电石渣的主要出路是生产水泥，以电石渣为主要原料生产水泥是一种变废为宝的措施，既缓解了水泥市场供不应求的局面，又使固体废弃物得到了综合利用。

新疆天业股份有限公司电石渣制水泥装置

⑤VCM精馏尾气变压吸附工艺 氯碱行业排放废气主要是工艺废气、燃烧废气、锅炉窑炉废气、有机氯化物、氯化氢、二氧化硫、氮氯化物如PVC精馏尾气、氯苯氯化尾气等都含有有机氯化物及氯化氢气体，对大气环境造成污染。尤其是PVC生产过程中产生的含氯乙烯精馏尾气的排放，不仅造成经济上的浪费、生产成本的增加，更重要的是氯乙烯是致癌物质，排入空气中，严重污染环境，危害人们身体健康（我国聚氯乙烯生产企业遍布除海南、西藏以外的各省、自治区）。因此减少尾气排空中氯乙烯的含量相当重要，也一直是氯碱行业环保工作中的重点，近几年在我们共同努力下，通过推广使用VCM精馏尾气变压吸附工艺，尾气中氯乙烯的排放量大幅度下降。排放指标已由1995年前后的全行业平均8%～10%下降到目前全行业平均的1%～2%。

5.满足下游行业需求不断开发新品种

氯碱产品作为基本化工原料，在我国国民经济和人民生活中得到广泛应用，消费领域主要有轻工、纺织、石油化工、医药、冶金、电力、农业、军工等。30年前，烧碱生产一直不能满足国内需求，聚氯乙烯更是严重供不足需。改革开放30年不仅国内产量不断提高，以满足下游行业发展需求，而且，氯碱产品品种也不断开发成功。目前，我国氯产品种类也达到了上千种，形成一些相当规模的氯产品生产体系。例如，甲烷氯化物、石蜡氯化衍生物、环氧氯丙烷、氯苯及其衍生物等。

聚氯乙烯产品是我国最重要的耗氯产品。通过20多年我国聚氯乙烯科技工作者的不断努力，聚氯乙烯产品品种由改革开放前的10几种，发展到目前的一百多种，其中通用树脂SG1-SG8共8个型号，自主开发专用型树脂包括低聚合度PVC、高聚合度PVC、糊用掺混PVC、交联PVC、共聚PVC树脂、食品级和医用级PVC树脂、蓄电池隔板和PVC热塑性弹性体等品种。

6.产品质量水平不断提高

近年来，我国氯碱行业积极推进新型工业化的进程，采用名牌战略促进行业产业结构调整，氯碱行业新技术和新产品不断涌现，产品种类不断增加，产品质量也不断改善，出口创汇产品品种越来越多，市场竞争力也不断增强。2005年9月，天津大沽化工股份有限公司、上海氯碱化工股份有限公司等6家企业的烧碱产品被中国名牌战略推进委员会授予中国名牌称号。2007年9月沈阳化工有限公司、新疆天业股份有限公司等7家企业的聚氯乙烯产品荣获了中国名牌产品的称号。

此外，大部分氯碱企业产品都获得了各个省市名牌产品称号、部门企业产品还获得了国家免检产品称号。