烧碱学名氢氧化钠(Sodium Hydroxide),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,吸收二氧化碳发生质变。烧碱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,按存在形态分为液碱和固碱广泛应用于金属冶炼、纸浆、印染、化纤、水处理、石油精制、棉织品整理、煤焦油产物的提纯、食品和木材加工以及机械和化学工业等方面。2022年,我国烧碱市场规模近 1000亿元。
烧碱有固体和液体两种形态,固体烧碱呈白色,有块状、片状、棒状、粒状,质脆:液体烧碱为无色透明液体。
纯的无水氢氧化钠(固碱)为白色半透明、结晶状固体极易溶于水,溶解度随温度的升高而增大,溶解时放出大量的热。烧碱水溶液有涩味和滑腻感,呈强碱性,能与酸性物质反应,具备碱的一切通性。
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,洗除棉纤维中无机些类杂质:也可作为者炼剂,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滚性的钠盐,以便除去其中不滚性的杂质。例如,烧碱溶液加温可以溶出铝土矿中的铝元素,得到铝酸钠滚液,溶液与残渣(赤泥)分离后,降低温度,加入氢氧化铝作晶种,经长时间搅挫,铝酸钠分解析出氢氧化铝,洗净,并在 950-1200°C 温度下慢烧,便得氧化铝成品。
在日常洗涤工业领域,肥卓、香卓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。一般是用油脂在略微过量的烧碱作用下进行卓化而制得的。烧碱也被用于生产冬种洗涤剂、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基和水,也可通过吸附沉淀消除水中的重金属离子。
工业烧碱是由饱和食盐水经电解法而得其化学方程式为:2NaCl+2H20 =2NaOH+H2↑ +Cl2↑。电解法中的离子交换膜法技术是世界主流生产工艺,我国亦不例外。此方法选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,其工艺流程依次涵盖整流、盐水精制、电解、氯氢处理、液碱蒸发、固碱生产六道工序。
产业链方面,烧碱上游主要原料是原盐和电力,二者占企业生产总成本的比例分别约为 20% 和60%。部分氯碱工厂建有自备电厂,因此,煤价变化对烧碱价格具有显著影响原盐并非稀缺资源.根据其生产开采方式的不同,主要分为海盐、井矿盐、湖盐三种类型,价格波幅有限,对烧碱影响权重不如电力。
中游来看,与烧碱联产而出的还有液氯和氢气,其中氢气比例较小,烧碱与液氯产出比例为 1:0.886,二者属于标准的伴生品组合。液氯在工业生产中的用途亦极为广泛和重要,其主要下游为 PVC,消费占比高达四成。
下游来看,烧碱主要用于生产氧化铝,消费比例稳定在二成,其余用途如前文所示,涉及化工、纸业、化纤和印染等其中,氧化铝是铝产业链中不可或缺的上游原材料,建筑业是其最大的应用终端,其余终端包括机械、交通、电力和家电。
全球烧碱市场的核心生产区域是亚洲、北美和欧洲。
2011 -2022 年间,全球烧碱产能和产量整体呈上升态势,其中,产能从 2011 年的 8260 万吨上升至 2022 年的10245 万吨,年均复合增长率为 2% ;产量从 2011 年的 6443万吨上升至 2022 年的 8632 万吨,年均复合增长率为 3%。在 2020 年世界公共卫生事件影响下,全球产能利用率降至76%,整体上看全球烧碱产能利用率亦呈现上升趋势。
分区域来看.在全球烧碱市场中。亚测是最主要的烧碱生产区域,产能占比 66.4%,其次是北美洲和欧洲,产能占比分别为 15.9%和 13.9% ;南美洲、非洲和大洋洲最低,产能占比分别为2.5%1.2%和 0.2%。
从需求端来看,全球烧碱消费总量也呈现逐年上升态势。数据方面,2022 年,全球烧碱市场总消费量为 8780 万吨,较 2015 年增长 1788 万吨,年均复合增长率 3.31%。
分区域来看,全球烧碱消费地与产区基本一致,均主要集中在亚洲、欧洲和北美洲。
其中,亚洲是烧碱消费量最大也是增速最快的区域2022 年消费量合计为 4983 万吨,占全球总消费量的 57%较 2015 年增长 959 万吨。消费地区主要集中在中国、印度韩国和日本;东南亚区域消费主要依赖进口,约占全球总消费量的 5%。
欧洲的烧碱消费量仅次于亚洲,2022 年为 1282 万吨,上全球总消费量的 15%,较 2015 年增长 356 万吨。增长点主要集中在化工、纸浆、食品、皂业和水处理等方面。与中国需求结构分布略有不同的是,欧洲地区氧化铝行业烧碱消耗占比不大,仅占烧碱消费量的 4%。
2022 年北美的烧碱消费为 1022 万吨,占全球总消费量的 12%,主要集中在美国,主要下游包括无机化工、有机化工、纸浆和造纸。
全球各国烧碱供需的不平衡以及区域产品价差的存在使得液碱和固碱的国际贸易都较为活跃,其中,最主要的贸易品是 50% 液碱。2022 年,全球烧碱贸易量约为 1694 万吨,其中液碱约为 1530 万吨,固碱约为 164 万吨。
从具体流向上来看,全球烧碱的流出地主要为生产较为集中的美国、东北亚、西欧和中东地区。1 号流出地美国,主要流向为南美洲、大洋洲、加拿大和欧洲一些地区。2 号流出地东北亚,主要流向为大洋洲、东南亚、非洲和北美洲等地区。3 号流出地西欧,主要的流向为欧洲区域。4 号流出地中东,主要流向为大洋洲、非洲和东南亚。
中国烧碱产能及产量区域分布与大多数工业品相似,主要有两大特点,靠近原料产地或靠近消费地。截至 2022 年底,中国烧碱产能 4762.9 万吨,产量 3980.5 万吨,产能利用率 83.6%。如图所示,从总体供需来看,2011 -2022 年间市场发展基本呈现先提速、后放缓、再加速的历程。
2022 年烧碱装置产能和产量分布最多的是华北地区全国占比分别达 34%、35% ;排名二、三的是西北和华东地区。
上述地区中,华北、华东地区同属产销集中地,烧碱下游害求旺成。其中,华北地区下游氧化铝行业较集中,华东地区下游纺织印染、造纸行业等比较发达。西北地区则凭着主富的原盐、煤炭等资源获得了显著的生产成本优势,叠加人力成本优势,导致近年来新增产能较多,但该地区烧碱下游需求严重不足,因此一般生产固碱外运至西南、华东、华南等地区。
国内烧碱下游需求领域中,氧化铝行业占比最大,对烧碱的消费占比基本稳定在三成左右,2022 年对烧碱的害求量为 1085.7 万吨,占比 29.7% ;其次是印染化纤、化工、水处理、造纸(纸浆)轻工业( 除造纸)、医药和钾电等行业。
从区域分布来看,华北地区烧碱需求量最大,为 1304.4万吨,占比 35.7% ;华东地区烧碱需求量次之,为 869.5 万吨,占比 23.7%;华南和华中地区需求量排名第三和第四,分别为 500.7 万吨和 382.5 万吨,占比 13.7% 10.5%。分省份来看.需求量排名前十的省(市、自治区)分别是:山东、山西、广西、江苏、浙江、江西、广东、河北、河南、四川,需求合计2832.8 万吨,占全国烧碱总需求量的 74.43%。其中,山东省消费需求规模最大,占比高达 21.17%,明显高于其他地区。
在对外贸易方面,中国一直是烧碱的净出口国。2011 -2014 年,我国烧碱出口数量基本稳定在 200 万吨左右;2015年,国内供给侧改革及环保趋紧导致总供给明显下降,出口相应显薯萎缩:2016 -2018 年为国内烧碱景气周期,内贸价格持续上涨引致出口企业更多关注国内市场,出口量逐年下降,2019 年隆至 114.74 万吨;2020 -2022 年,国际市场需求明显提振,出口再次活跃。相较于出口而言,我国进口烧碱量偏少,通常在 5 万吨/年以下。2022 年进口量仅为 0.89 万吨,创下历史最低进口量。2022 年出口量 325.82 万吨,在国际需求的拉动下、欧洲能源危机的刺激下达到历史新高,出口与产量比值达到 8.18%,扭转自2011 年的 8.76% 递减至2021 年的 3.17%的困境。
氯碱行业属于安全环保检查重点关注的行业,一方面烧碱是具有强腐蚀性的高危化学品,另一方面其副产品液氯更是有剧毒和腐蚀性,在常压下可气化形成气体,人体吸入后会导致中毒。同时,氯碱生产过程中有废气、废水排放。因此,安全环保检查是影响企业生产经营的重要因素,相关检查一般在春季和冬委较为严格。另外,通常情况下,氯碱企业每2~3 年大检一次。其中,大型氯碱企业装置检修一般分产线停车,并非所有产线同时停车,通常历时 1 个月,中小规模氯碱厂家停车检修一般历时 7-14 天。
概括而言,氯碱企业根据市场行情、环保政策变化和液氯市场需求等开展检修和调整。特别是较大规模的氯碱企业检修会直接影响到烧碱的总供应量,对市场产生较大影响。
从 2018 -2022 年烧碱的月度开工率看,3 -5 月份企业生产积极性相对较高,6 -8 月份正值夏季,为液氯需求淡季,氯碱厂家为了控制液氯库存,会及时调整氯碱装置开工情况,行业开工率普遍偏低,9 月份开始至年底,企业生产积极性相对更高。因此,生产旺季集中在上半年的 3 -5 月份以及下半年的9 -12 月份。
烧碱上游关注原盐和电力变化。其中,烧碱生产成本与电价和煤炭价格高度相关,因此煤电价格的变化对烧碱价格具有明显影响。相较而言,原盐并非稀缺资源,价格波幅有限,对烧碱影响权重不如煤电。
下游方面,消费占比约三成的氧化铝,是最大的下游需求,对烧碱价格影响较大,需要长期深入跟踪。
安全环保检查是影响氯碱企业生产经营的重要因素,相关检查一般在春季和冬季较为严格,通常情况下,氯碱企业每 2-3 年大检一次。大型氯碱企业装置检修一般历时1个月,中小规模氯碱厂家装置检修一般历时1-14天。装置检修会直接影响到烧碱的总供应量,从而影响烧碱的市场价格。
3-5月份企业生成积极性相对较高。
6-8月份正值夏季,为液氯需求淡季,氯碱厂家为了控制液氯库存,会及时调整氯碱装置开工情况,行业开工率普遍偏低。
9 月份开始至年底,企业生产积极性相对更高。
生产旺季集中在上半年的 3 -5 月份以及下半年的 9 -12 月份。
氯气是影响烧碱价格的重要因素,氯碱行业的核心问题是如何保持“氯碱平衡”。
在氯碱工艺中,烧碱和氯气会按固定比例联产而出,其中氯气通常以液氯形式存在,一般生产 1 吨烧碱会同时产出0.886 吨液氯。然而,二者下游的主要产品却不尽相同,分别为氧化铝和 PVC,其余消费领域也存在明显不同,因此二者消费端受不同因素影响,关联性较低。这种供应高度相关、需求相对独立的关系在通用化学品中并不常见,也决定了二者同时生产或供给时,其需求并不能完全协调一致。
比如,在实际生产中,当烧碱因下游需求向好,价格上涨时,氯碱企业会提高开工率并增加烧碱供应,此时联产出的液氯产量被动增多,而液氯属于剧毒危化品,不易存储且不适宜远距离运输,当液氯下游需求量未能同步提升或者尚未及时反应时就很容易出现液氯端供给过剩、液氯价格下降的情况,极端情况下还会出现液氯“负价格”,即氯碱企业以补贴运费等形式清理液氯库存来保证烧碱的正常产销,这种形式称为“以碱补氯”,反之则称为“以氯补碱”。国内氯碱价格走势呈现极为明显的负相关关系。
氯碱产业的发展历史表明,烧碱和液氯的需求平衡是相对短暂的,不平衡才是常态。这种烧碱和液氯价格的周期性波动趋势时常呈现背离的状态,对氯碱产业企业提出了更高的要求,即必须全面研究烧碱和氯气两端供需情况,并进行综合研判