我國的純堿工業(yè)始于1917年范旭東先生在天津成立的永利堿廠,是我國乃至亞洲最早成立的純堿廠,也是我國成立最早的化工企業(yè)之一,距今已經(jīng)有百年的悠久歷史。純堿也是我國化學(xué)工業(yè)的搖籃,培養(yǎng)了一批重要的化工專家,我國“現(xiàn)代化工的先驅(qū)”侯德榜博士就起身于純堿生產(chǎn)。改革開放以來,我國純堿行業(yè)通過“三老三新”龍頭純堿企業(yè)的建設(shè),“東堿西進(jìn)”、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整等一系列措施,行業(yè)取得了突破性進(jìn)展,在國際上始終保持較強(qiáng)競爭力,具有許多成功的經(jīng)驗在石化行業(yè)內(nèi)推廣。
根據(jù)我國純堿產(chǎn)能的變化及技術(shù)的進(jìn)展,我國的純堿工業(yè)的發(fā)展歷程可分如下幾個階段:
?。?)改革開放前為探索發(fā)展階段
二十世紀(jì)初,中國實業(yè)家范旭東及制堿專家侯德榜博士在塘沽建設(shè)了永利制堿公司(天津堿廠的前身),為亞洲最早的堿廠,采用氨堿工藝。
1950-1966年恢復(fù)生產(chǎn)和聯(lián)堿攻關(guān)階段。1950年產(chǎn)量就達(dá)到16萬噸。建國后,在國民經(jīng)濟(jì)恢復(fù)時期,國家給大連堿廠和永利堿廠提供了三次改擴(kuò)建的機(jī)會,使兩廠的生產(chǎn)規(guī)模和工藝技術(shù)均上了一個大臺階,成為當(dāng)時我國純堿工業(yè)的兩大支柱。1952年國家在大連化學(xué)廠(現(xiàn)大連化工集團(tuán)公司)建立了“侯氏堿法”的中間試驗車間,對該工藝不斷攻關(guān)完善,按此工藝設(shè)計的大型生產(chǎn)裝置1962年投產(chǎn)。1964年通過了國家級鑒定,命名為“聯(lián)合制堿”。
1967-1977年的不穩(wěn)定發(fā)展階段。聯(lián)合制堿工藝成熟后,我國開始大規(guī)模新建小聯(lián)堿(能力2-4萬噸/年),到1980年前我國建成投產(chǎn)了十多家小純堿企業(yè),多數(shù)采用聯(lián)合制堿工藝。
?。?)1978-1989年的大發(fā)展階段
1977年的撥亂反正以及八十年代初的改革開放,我國的純堿需求迅速增加。但我國純堿企業(yè)普遍存在設(shè)備老化、廠房嚴(yán)重失修等狀況,生產(chǎn)受到嚴(yán)重影響,我國開始了長達(dá)15年的依賴進(jìn)口的歷史。為從根本上扭轉(zhuǎn)純堿供不應(yīng)求的被動局面,國家采取了一系列重大措施發(fā)展純堿工業(yè):一是批準(zhǔn)了幾個老廠恢復(fù)性大修的緊急方案,既保住了原有生產(chǎn),又使老廠的生產(chǎn)、技術(shù)、管理水平提高了一大步;二是針對當(dāng)時已經(jīng)存在的若干小型廠,采取了“樹樣板、攻四關(guān)、再推廣”和“整頓提高、合理配套、過好四關(guān)、擇優(yōu)改造”的方針,并確定了以4萬噸/年為最低規(guī)模的產(chǎn)業(yè)政策。從此,小聯(lián)堿廠走上了健康發(fā)展的軌道。其中條件較好的工廠得以改造提高,成為純堿生產(chǎn)的重要力量。我國的純堿產(chǎn)量穩(wěn)步增加。但1978-1988年的10年間,我國的純堿產(chǎn)量增長率也只有7%,仍不能滿足國內(nèi)的需求,年進(jìn)口量最高時達(dá)國內(nèi)總消費量的30%。因此國家進(jìn)一步確定在原鹽產(chǎn)地建設(shè)大型堿廠的計劃,確定采用氨堿工藝,以國產(chǎn)為主,引進(jìn)個別單機(jī),建設(shè)三大堿廠(濰坊、唐山、連云港),以滿足國內(nèi)需求。1989年,三大堿廠分別建成投產(chǎn),能力分別為60萬噸/年。
(4)1990-1997年間8年的高速增長階段
三大堿廠投產(chǎn)后,在九十年代初,又投產(chǎn)了采用氨堿工藝的內(nèi)蒙吉蘭泰、廣東南方和新疆哈密三個中型廠。企業(yè)的挖潛改造也積極進(jìn)行,我國純堿產(chǎn)量呈現(xiàn)較快速的提高,1989-1997年間,我國純堿產(chǎn)量的增幅達(dá)到11.5%。不僅滿足了國內(nèi)需求,而且結(jié)束了連續(xù)十五年大量進(jìn)口純堿的歷史,成為凈出口國,出口量逐年增加。氨堿企業(yè)逐漸在我國純堿工業(yè)中占主導(dǎo)地位。
三大堿廠的建設(shè)是我國純堿工業(yè)大發(fā)展的一個重要標(biāo)志。它不僅一舉扭轉(zhuǎn)了我國長期供應(yīng)不足的局面,且由于規(guī)模大,技術(shù)水平高,對我國純堿工業(yè)整體技術(shù)水平的提升起到了促進(jìn)作用,也使我國步入世界純堿生產(chǎn)重要國家之列。
?。?)1997-1999年的結(jié)構(gòu)調(diào)整階段
進(jìn)入1997年,受純堿產(chǎn)量增幅過快及國內(nèi)市場疲軟等形勢的影響,純堿出現(xiàn)較嚴(yán)重的滯銷,且由于企業(yè)間的無序降價競銷行為,1997-1998一年的時間里,純堿出廠價格跌幅達(dá)15%,達(dá)到1990年以來的最低點。1998年,全行業(yè)有50%的企業(yè)處于虧損經(jīng)營、停產(chǎn)或半停產(chǎn)狀態(tài),全行業(yè)利潤比最高年份(1996年)降低60%。純堿產(chǎn)量在此期間出現(xiàn)了徘徊。
但同時,激烈的市場競爭促進(jìn)了純堿工業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整。在短短的三年間,相繼有10余家小堿廠關(guān)閉或轉(zhuǎn)產(chǎn),我國由最高時60多家生產(chǎn)企業(yè)減少到50多家。此外,雙環(huán)集團(tuán)兼并了武漢氨廠。內(nèi)蒙古伊化集團(tuán)統(tǒng)一了內(nèi)蒙古所屬的數(shù)家純堿生產(chǎn)企業(yè),并兼并或控股了河南的天然堿生產(chǎn)企業(yè)及青海的德令哈堿廠,成為全國最大的跨地區(qū)純堿企業(yè),同時開始擴(kuò)建內(nèi)蒙古查干諾爾化工廠和河南安棚堿業(yè)公司,天然堿能力分別達(dá)到30萬噸/年。
?。?)2000年至2012的又一輪“大發(fā)展熱潮”
1999年底始,我國純堿市場形式好轉(zhuǎn),純堿價格大幅度回升,國內(nèi)開工率提高。許多企業(yè)在挖潛改造提高產(chǎn)量的同時,也制定了大規(guī)模發(fā)展純堿計劃。在此期間山東?;儔A產(chǎn)能增至280萬噸/年,唐山三友增至230萬噸/年,2008年和2009年純堿價格達(dá)到歷史峰值,以及“東堿西進(jìn)”戰(zhàn)略的實施,使得西部(青海?。┘儔A獲得較大發(fā)展,分別投產(chǎn)了四個百萬噸純堿裝置,使得我國純堿裝置產(chǎn)業(yè)布局基本合理。這段時期成為繼三大堿廠建成后我國純堿工業(yè)的又一輪大發(fā)展時期。
?。?)2012-2017年又一輪結(jié)構(gòu)調(diào)整階段
進(jìn)入2011年,受純堿產(chǎn)量增幅過快及國內(nèi)市場疲軟等形勢的影響,純堿出現(xiàn)較嚴(yán)重的滯銷,2012-2015年全行業(yè)40%以上的企業(yè)處于虧損經(jīng)營,堿產(chǎn)量在此期間出現(xiàn)了徘徊。但同時,激烈的市場競爭促進(jìn)了純堿工業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整。在短短的三年間,相繼有10余家小堿廠關(guān)閉或轉(zhuǎn)產(chǎn),我國純堿企業(yè)由55家生產(chǎn)企業(yè)減少到39家。由于青海四家純堿企業(yè)產(chǎn)能釋放,有效生產(chǎn)能力略有增長,產(chǎn)量維持在
1990-2017年我國純堿行業(yè)產(chǎn)量、進(jìn)出口及表觀消費情況表,萬噸
年份 |
產(chǎn)量 |
進(jìn)口量 |
出口量 |
表觀消費量 |
自給率 |
1980 |
161.3 |
31.0 |
0.4 |
191.9 |
84.1% |
1985 |
200 |
105.7 |
0.4 |
305.3 |
65.5% |
1990 |
374.6 |
21.1 |
8.7 |
387 |
96.8% |
1995 |
589 |
7.5 |
51.5 |
545 |
108.1% |
2000 |
778 |
13.5 |
99.7 |
691.8 |
112.5% |
2005 |
1240 |
7 |
177 |
1070 |
115.9% |
2010 |
2047 |
0.2 |
158.2 |
1889.0 |
108.4 |
2015 |
2617 |
0.1 |
220 |
2397.1 |
109.2% |
2017 |
2738 |
14.4 |
152.5 |
2600 |
105.3% |
截至2017年底,我國已形成的純堿有效生產(chǎn)能力約3215萬噸/年,與1980年相比增長了17倍;從20世紀(jì)90年代開始,我國的純堿從“凈輸入”轉(zhuǎn)變成為“凈輸出”,進(jìn)入21世紀(jì),我國純堿的凈出口維持在150萬噸以上,近八年自給率維持在105%到110%之間。產(chǎn)業(yè)總體供需結(jié)構(gòu)從“滿足內(nèi)需型”向“內(nèi)需為主、輸出為輔型”轉(zhuǎn)變。我國純堿產(chǎn)量已居世界首位,產(chǎn)品能夠滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求,已在國際市場上占有重要的地位。
我國主要大型純堿企業(yè)集中在渤海灣周圍和青海海西州,基本都靠近大型鹽場,能夠滿足大型純堿裝置需要的原鹽和水資源供應(yīng)。“十二五”以來,我國純堿生產(chǎn)重心向西轉(zhuǎn)移,地域產(chǎn)業(yè)特色形成。目前我國純堿大型生產(chǎn)基地包括萊州灣區(qū)域和青海海西州,所占比例超過15%,我國共有19個省級行政區(qū)建有純堿生產(chǎn)企業(yè),基本覆蓋了全國消費市場,產(chǎn)能布局完全可以滿足下游產(chǎn)業(yè)的需求。
我國純堿工業(yè)技術(shù)裝備相對先進(jìn)。自主研究開發(fā)的重大技術(shù)和設(shè)備有:變換氣制堿工藝,自然循環(huán)外冷式碳化塔,聯(lián)堿二過程采用液氨直冷和逆料流程,自身返堿煅燒爐,固相水合法及液相水合法重質(zhì)純堿技術(shù)和設(shè)備,石灰純堿法精制鹽水,內(nèi)冷吸氨塔等。引進(jìn)的重要技術(shù)和設(shè)備有:真空蒸餾技術(shù)和新型蒸吸工藝和設(shè)備,篩板碳化塔,重堿二次分離技術(shù)和設(shè)備,擠壓法重質(zhì)純堿技術(shù)和設(shè)備,大型固相水合機(jī),重質(zhì)純堿煅燒/冷卻爐等。純堿設(shè)備逐步實現(xiàn)了大型化。例如:∮3m/∮3.4m碳化塔,∮3m和∮3.6m煅燒爐,840m3結(jié)晶器,20m2濾堿機(jī),大型二氧化碳壓縮機(jī)等。DCS生產(chǎn)控制系統(tǒng)的研究和推廣,自動包裝機(jī)日益普及,生產(chǎn)自動化水平大幅度提高。目前我國大型純堿企業(yè)設(shè)備大型化比較普及,由于資金有保障,國產(chǎn)和引進(jìn)技術(shù)消化較快,接近了世界先進(jìn)水平。
純堿行業(yè)通過鼓勵“精料”(粒度均勻、品位高、含泥沙少的石灰石;精制原鹽等)生產(chǎn),從源頭減少污染物產(chǎn)生量。在政策引導(dǎo)下充分發(fā)揮市場調(diào)節(jié)作用,以優(yōu)勢產(chǎn)能替代落后產(chǎn)能。發(fā)揮龍頭企業(yè)帶動作用,推進(jìn)全行業(yè)技術(shù)進(jìn)步。加強(qiáng)末端治理,管理節(jié)能等全生命周期節(jié)能減排,通過其他釋放二氧化碳裝置結(jié)合純堿裝置,實現(xiàn)二氧化碳減排等一系列措施,行業(yè)綠色發(fā)展特征較為明顯。
純堿行業(yè)取決于生產(chǎn)要素條件、產(chǎn)品市場、支撐產(chǎn)業(yè)、競爭結(jié)構(gòu)與競爭環(huán)境,以及機(jī)遇、政府作用等6大因素,其中前4項因素是影響產(chǎn)業(yè)競爭力的決定因素,同時與另兩項因素緊密聯(lián)系。占據(jù)世界人口五分之一的13億中國人,造就了全球最大的純堿消費市場,同時我國純堿生產(chǎn)要素組合條件較好,通過相關(guān)政策引導(dǎo),使得我國純堿行業(yè)在世界合成堿行業(yè)具有較強(qiáng)的競爭力,但從生產(chǎn)成本、銷售體系方面相比美國天然堿在出口市場仍有一定的差距。
改革開放以后,我國純堿市場短缺,我國純堿工業(yè)面臨了一次大的發(fā)展機(jī)遇。如何發(fā)展我國的純堿工業(yè),可選擇的方案很多。首先對大化、天堿和青島三個老廠進(jìn)行了“恢復(fù)性大修”,使我國純堿工業(yè)的三只“老母雞”煥發(fā)了青春。面對純堿短缺的局面,國家有關(guān)部門在廣泛聽取意見后,確定了“純堿建設(shè)以大型企業(yè)為主”的方針,而氨堿法易于大型化,確定采用氨堿工藝建設(shè)了三大堿廠,為我國純堿工業(yè)的迅速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。試想,如果不上三大堿廠,要增加180萬噸能力,需要上45個4萬噸/年的小聯(lián)堿,純堿工業(yè)不會有今天的局面和今天的國際地位。大型企業(yè)建設(shè)為主是值得全石化行業(yè)廣泛推廣的經(jīng)驗。
純堿產(chǎn)業(yè)集中度演變情況
年份 |
純堿 |
|
---|---|---|
CR0.1 |
CR0.2 |
|
2005 |
0.57 |
0.78 |
2010 |
0.62 |
0.81 |
2015 |
0.61 |
0.80 |
2017 |
0.62 |
0.82 |
我國純堿行業(yè)有重視科學(xué)技術(shù)開發(fā)和交流的優(yōu)良傳統(tǒng)。侯德幫博士當(dāng)年沖破國際索爾維集團(tuán)的壟斷,寫成并公開發(fā)表《純堿制造》一書,把制堿的秘密公布于世,在世界上引起了巨大影響。后大膽探索,歷經(jīng)數(shù)栽開發(fā)成功聯(lián)堿法(侯氏制堿)。當(dāng)前我國純堿行業(yè)內(nèi)有比較規(guī)范的交流活動,企業(yè)之間即有競爭,又有相互交流。新技術(shù)新成果能夠在全行業(yè)迅速推廣,促進(jìn)了我國純堿工業(yè)的迅速發(fā)展。
長期以來,原鹽和純堿分屬輕工和化工系統(tǒng),經(jīng)常出現(xiàn)相互掣肘的局面。在純堿行業(yè)的努力下,逐步實行了鹽堿聯(lián)合。到目前為止已有多數(shù)企業(yè)實行了鹽堿聯(lián)合,有力地促進(jìn)了鹽業(yè)和堿業(yè)的共同發(fā)展。
氨堿法以鹵水為原料,具有明顯優(yōu)勢,按噸純堿耗真空鹽1.5噸、耗鹵水5m3、真空鹽價格250元/噸計算,采用真空鹽生產(chǎn)純堿的企業(yè)原料成本高約300元/噸,目前江蘇、內(nèi)蒙古等地純堿企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)部分鹵水制堿,有效提高了裝置競爭力。
雖然氨堿法具有建設(shè)規(guī)模大、產(chǎn)品質(zhì)量高等特點,但排放大量廢液和廢渣,需要豐富的原鹽、石灰石、焦炭、水等資源供應(yīng),且需要長期堆存廢渣和排放廢液的場所、以及比較大的環(huán)境容量及運輸條件。因此適應(yīng)此條件的企業(yè)廠址比較適合在沿海具有荒灘的地區(qū),或西北資源豐富、具有排污條件的地區(qū)。我國氨堿法純堿主要布置在萊州灣和青海地區(qū)。聯(lián)堿需要配套建設(shè)合成氨,導(dǎo)致同純堿規(guī)模下投資較大。但具有鹽利用率高,沒有廢渣和廢液排放和產(chǎn)品能耗低等優(yōu)點,比較適合全國多地區(qū)布點。因此,我國一方面采用氨堿工藝建設(shè)大型純堿裝置的同時,尤其是隨著煤氣化技術(shù)的進(jìn)步,我國采用聯(lián)堿工藝改擴(kuò)建了多家大型和中型企業(yè)。天然堿具有產(chǎn)品質(zhì)量高、生產(chǎn)成本低的優(yōu)勢,我國在天然堿的開發(fā)和加工取得了長足進(jìn)展,成為我國純堿工業(yè)的一支重要力量。結(jié)合資源和區(qū)位特點,多種工藝并存發(fā)展純堿工業(yè),是我國純堿獲得較快發(fā)展的一個重要方面。
從發(fā)達(dá)國家純堿消費量變化歷程來看,其純堿消費量隨著人均GDP達(dá)到6000美元,將維持一段時間的下降趨勢。我國純堿消費量由于人口眾多、新型城鎮(zhèn)化的建設(shè)以及工業(yè)發(fā)展速度相對較快,這一市場現(xiàn)象可能延后出現(xiàn),2017年我國人均GDP8800美元,隨著下游市場的增速放緩和下游產(chǎn)品循環(huán)利用率的提高,“十三五”期間可能出現(xiàn)純堿消費量保持現(xiàn)有水平,2035年前出現(xiàn)純堿消費下降的可能,對純堿行業(yè)的發(fā)展造成較大影響。
產(chǎn)品質(zhì)量有待進(jìn)一步提高。聯(lián)堿裝置受工藝本身(母液循環(huán))限制以及母液精制技術(shù)落后等因素制約,聯(lián)堿產(chǎn)品質(zhì)量與氨堿產(chǎn)品有一定差距;氨堿裝置產(chǎn)品質(zhì)量雖然高于聯(lián)堿,但距世界發(fā)達(dá)國家水平仍有差距;我國重質(zhì)純堿比例為45%,遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家約80%的水平。
三廢排放問題仍未得到根本解決。約1500萬噸/年氨堿工藝裝置每年產(chǎn)生7000多萬m3廢液和300多萬噸廢渣。部分中小聯(lián)堿企業(yè)廢水排放量大,氨氮超標(biāo)。純堿企業(yè)三廢排放問題沒有得到全面解決,必須引起足夠重視,否則將嚴(yán)重影響我國純堿行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
氯化銨市場需要進(jìn)一步開拓。2017年我國聯(lián)堿法純堿生產(chǎn)工藝聯(lián)產(chǎn)氯化銨1400萬噸。受含氯的影響,其市場消費在許多地區(qū)受到限制,隨著環(huán)保政策趨近,硫銨產(chǎn)量大幅度增加,使得氯化銨市場競爭力進(jìn)一步削弱,如果解決不好氯化銨的銷路問題,將嚴(yán)重影響我國聯(lián)堿企業(yè)的健康發(fā)展。
我國純堿企業(yè)在平均生產(chǎn)規(guī)模、平均技術(shù)水平、裝置自動化水平、勞動生產(chǎn)率、企業(yè)管理制度等方面與國外先進(jìn)水平仍有較大差距,部分聯(lián)堿企業(yè)合成氨裝置存在原料路線不合理、生產(chǎn)工藝落后等問題。
我國周邊的東南亞、中東以及東歐地區(qū)近年經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快,每年也需要輸入大量純堿。“一帶一路”戰(zhàn)略的實施,以及外需擴(kuò)大給我國純堿產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來了良好的出口市場條件。出口是我國純堿行業(yè)平衡國內(nèi)市場的重要手段,也是我國純堿國際競爭力的主要體現(xiàn)。對于出口到東南亞和南美市場,美國具有傳統(tǒng)的市場優(yōu)勢。在我國不斷強(qiáng)化出口渠道等努力下,出口量不斷增加。美國天然堿具有質(zhì)量好及完善的物流體系等優(yōu)勢,我國純堿出口企業(yè)坐落在東部沿海,有利于遠(yuǎn)洋運輸。因此從出口形勢來看,我國純堿出口量將具備一定的競爭能力,但需防范當(dāng)?shù)匦陆儔A裝置的沖擊。
目前隨著行業(yè)新一輪上升周期的到來,我國純堿市場擬改擴(kuò)建的企業(yè)開始有所增加,但考慮到純堿消費市場增速放緩,2035年前有出現(xiàn)純堿需求下降的可能。因此,應(yīng)協(xié)調(diào)好產(chǎn)能增長與需求增長的關(guān)系,防止純堿產(chǎn)能過快增長而出現(xiàn)嚴(yán)重過剩期。
原鹽生產(chǎn)的相對集中和東部經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,導(dǎo)致東、北部地區(qū)純堿企業(yè)規(guī)?;潭冗h(yuǎn)高于中、西、南部地區(qū)。西部具備充足完善的純堿生產(chǎn)原料和能源資源。而目前我國西部純堿產(chǎn)量僅占全國的16%。隨著西部大開發(fā)進(jìn)程的不斷加快,西部地區(qū)純堿需求預(yù)計將有較大提高。隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快,預(yù)計純堿市場將還將迎來1~2個需求高峰,但純堿行業(yè)已步入成熟期,有成本競爭力的產(chǎn)能才能立于不敗之地。建議綜合考慮原料供給(考慮能源和鹽資源的成本比例約為2:1,因此簡單認(rèn)為鹽資源地建設(shè)純堿裝置不一定是合理方案)、要素配置(水、電、汽、土地、環(huán)保容量)、下游市場,開展純堿行業(yè)布局規(guī)劃研究工作。
我國氯化銨幾乎全部來自聯(lián)堿企業(yè),1噸純堿聯(lián)產(chǎn)1噸氯化銨。預(yù)計2020年,我國氯化銨產(chǎn)量將超過1800萬噸/年。目前約90%的氯化銨用來生產(chǎn)復(fù)混肥,而未來復(fù)混肥將向高濃度發(fā)展,低濃度復(fù)混肥料產(chǎn)量呈下降趨勢,氯化銨用量將相應(yīng)減少,嚴(yán)重影響我國聯(lián)堿企業(yè)的生存和發(fā)展。因此,要加大氯化銨銷路問題的研究力度,包括增加干銨能力、增加粒狀氯化銨能力、增加直接施肥比例、增加出口等措施,積極探討氯化銨分解的可操作性。
氨堿法以鹵水為原料,具有明顯優(yōu)勢。熱法聯(lián)堿可以實現(xiàn)制鹽和純堿裝置的聯(lián)合,按照純堿耗真空鹽1.15噸、耗鹵水4.5m3、真空鹽價格250元/噸計算,采用真空鹽生產(chǎn)純堿的企業(yè)原料成本高約230元/噸。因此采用全鹵制堿可有效降低純堿生產(chǎn)成本,提高純堿裝置競爭力。
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