1.2.2 烧碱的用途
烧碱是重要的基础化工原料,被广泛应用在化学工业纸浆生产和造纸、印染和化纤、冶金、肥皂和洗涤剂、环保等国民经济重要行业。
在化学工业领域,烧碱是大量化学反应中不可缺少的重要物质，同时也是生产聚碳酸醋、超级吸收质聚合物、沸石环氧树脂、磷酸钠、亚硫酸钠和大量钠盐的重要原材料之一在纸浆和造纸工业领域,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。
在印染和化纤工业领域,烧碱也有广泛应用。在印染工业中,烧碱可作为软水剂,提高印染环节的上色率和均匀度并加快着色速度。在化纤工业中,烧碱可作为退浆剂,洗除棉纤维中无机盐类杂质:也可作为煮炼剂,去除大部分的天然杂质;也可被用作丝光剂,精炼提纯纤维素,改进织物的外观,提高织物的吸湿性。
在冶金工业领域,烧碱可以把矿石中的有效成分转变成可溶性的钢盐，以便除去其中不溶性的杂质。例如,烧碱溶液加温可以溶出铝土矿中的铝元素,得到铝酸钠溶液,溶液与残渣(赤泥)分离后,降低温度,加人氢氧化铝作晶种,经长时间搅拌.铝酸钠分解析出氢氧化智.洗净,并在 950 -1200C 温度下嫂烧便得氧化铝成品。
在日常洗涤工业领域,肥皂、香皂和其他种类的洗涤用品对烧碱需求较大。肥皂属于高级脂肪酸的钠盐，一般是用油脂在略为过量的烧碱作用下进行皂化而制得的。烧碱也被用于生产各种洗涤剂、洗衣粉等。
在环保领域,烧碱主要用于水处理行业,通过中和反应降低水的硬度、调节水的 PH 值,可以和废水中的酸性物质发生中和反应生成无害的盐和水,也可通过吸附沉淀消除水中的重金属离子。
1.3 烧碱的生产工艺
烧碱生产主要为电解法。电解法主要原料为原盐,电解法相较于苛化法.在供应稳定性 及价格方面都有较大优势电解法主要原料为原盐,根据电解槽结构、电解材料和隔膜材料的区别,电解法又分为隔膜法、水银法和离子交换膜法。水银法由于对环境污染较大已被淘汰。隔膜法由于能耗较高及产品质量较低的原因,国内也基本淘汰,仅有个别厂家保留隔膜碱装置用来配套自身下游产品，一般不对外销售。离子交换膜法是当今世界的主流生产方法,中国市场以离子交换膜法为主,产能在中国烧碱总产能中占比达 99.65%。此方法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，其工艺流程主要分为整流、盐水精制、电解、氯氢处理、液碱慕发、固碱生产六道工序
(1)整流
整流是将电网输入的高压交流电转变成供给电解用的低压直流电的工序,其能耗主要是变压 整流时造成的电损以整流效率来衡量。整流效率主要取决于采用的整流装置
(2)盐水精制
将原盐化盐后按传统的方法进行盐水精制，主要是将工业盐用水溶解并除去有害离子和固体杂质,制成供电解用的精制饱和盐水。一次盐水精制,采用膜过滤器(不预涂),把次精盐水经微孔烧结碳素管式过滤器进行过滤后,再经整合离子交换树脂塔进行二次精制,使盐水中钙、镁含量降到0.002%以下
(3)电解
将二次精制盐水电解,于阳极室生成氯气,阳极室盐水中的钠离子通过离子膜进入阴极室与阴极室的 OH -生成氧化钠,H 直接在阴极上放电生成氢气。电解过程中向阳极室加人适量的高纯度盐酸以中和返迁的 OH -，阴极室中加人所需纯水。当阴极室生成的高纯烧碱浓度为 30% -32%,可以直接作为液碱产品,其化学方程式为:
2NaCl 2H,0 =2Na0H H, Cl,
(4)氯氢处理
氯气处理工序包括氯气洗涤、冷却除雾、干燥、压缩;氢气处理包括氢气洗涤、压缩、脱氧、干燥。
(5)液碱蒸发
将电解槽生产的液碱通过蒸发系统用蒸汽加热,将一部分水分蒸出。离子膜电解工序生产电解液为 32% 离子膜碱可以直接对外销售,也可以通过两个蒸发器,加热蒸发水分后得到浓度为 50% 的成品液碱,用于较长距离运输或生产固碱
(6)固碱生产
将蒸发获得的液碱生产成固碱,一般采用传统的大锅熬煮法或较为先进的熔盐法两种工艺。其主要消耗是燃料(煤、重油、氢气)。固碱生产原料一般为 50% 液碱,较 32%液碱节省设备及能耗费用,50% 液碱生产 99% 固碱的成本(消耗燃料及人工等费用)约为 450 -500 元/吨。
1.4 烧碱产业链
从产业链的角度,烧碱作为基础性原材料,是氯碱企业生产的主要产品之一,其主要原料为原盐和电力。原盐价格波动幅度有限,对烧碱价格影响不大,电力价格因受国家的宏观调控而相对稳定,基本可被视作固定变量。烧碱下游主要是氧化铝、印染纺织、造纸及精细化工等行业。
1.5 烧碱的包装
出的烧碱产品外包装上应有明显牢固的标志,内容包括企业名称、地址、产品名称、执行标准号规格型号、生产日期和批号、净质量、生产许可证编号及《危险货物包装标志》( CB190 -2009)中规定的“腐蚀性物品”标志，固碱还应有《包装储运图示标志》( GBT191 -2008)规定的“怕雨”标志液碱产品生产厂家均有专门存放液碱的储罐.运输中用专门槽车或贮槽装运,包装容器不应污染产品。此外灌装时应操控流速,且有接地装置,防止静电。
1.6 烧碱的危化品管理
烧碱被《危险货物品名表》( GB12268 -2012)划为第 82 类碱性腐蚀品,属八级危险品,危规编码:1823,具有极强的腐蚀性。从事烧碱生产 贸易、运输等业务,需要具有危险品经营许可证。
烧碱稳定性和危险性:烧碱( 液碱、固碱)产品稳定,有强烈刺激性和腐蚀性。粉尘会刺激眼睛和呼吸道,腐蚀鼻中隔;直接接触皮肤和眼睛会引起灼伤;误服可造成消化道灼伤,粘膜糜烂、出血、休克。
安全防护措施:操作人员工作时必须穿戴工作服、口罩防护眼镜、橡皮手套、橡皮围裙、长简胶靴等防护用品;应以中性和疏水软膏涂于皮肤上;工作现场严禁吸烟、进食和饮水,生产车间应通风良好
1.7 氯碱平衡
在氯碱装置中,烧碱和氯气会同时产出，一般生产 1 吨烧碱会同时产出 0.886 吨氯气。氯气被吸入人体后会造成身体严重中毒,有刷烈刺激作用和腐蚀性,在日光下与其它易燃气体混合时会发生燃烧和爆炸
由于烧碱和液氯联产,但两者消费领域不同,决定了两者同时生产或供给时,其需求并不能完全协调一致,因此烧碱和液氯市场价格存在一种联动关系。这种供应相关、需求独立的关系在通用化学品中并不常见。一般情况下,烧碱和液氯的价格周期性波动趋势呈现背离状态
烧碱和液氯的价格波动从根本上是受所在行业供需情况影响,但是烧碱和液氯是按固定比例联产,在存储和运输方面,液氯储运不便,必须在生产出之后短时间内消耗掉,而烧碱相对液氯更易储存和长距离运输。在需求方面,液氯的需求主要受配套下游消耗装置的制约,而烧碱产品多外售因此,氯碱行业的开工率主要受液氯需求影响,液氯需求会影响液氯的供给,进而影响烧碱的供给,造成烧碱和液氯市场价格的周期性背离波动。
液氯因其不易储运及与烧碱联产影响,市场价格波动频繁。在烧碱主要生产及消费地区,当烧碱需求较旺盛或者烧碱价格较高时,氯碱厂家为了保证烧碱的供应,大多保持高位生产。而联产产生的液氯多会出现供大于求的情况,氯碱生产厂家多采取降价等措施处理多余液氯,甚至会出现倒贴运费销售的情况来保证烧碱的生产
从 2011 -2022 年国内氯碱价格波动情况来看,大多数情况下液碱和液氯价格呈负相关,即液碱价格上涨时,烧碱企业增加液碱供应,导致液氯供应过剩,液氯价格下降。反之,液碱价格下降时,烧碱企业减少液碱供应,导致液氯供应不足，液氯价格上涨。液碱和液氯价格的负相关关系，是市场通过调整氯碱价格以达到氯碱平衡状态的表现
