第三章 氯碱行业
氯碱行业是指用电解饱和工业盐水溶液的方法来制取烧碱、氯气和氢气，并以它们为原料生产一系列化工产品的行业，例如使用氢气、氯气合成的氯化氢与乙炔制聚氯乙烯（PVC）。宁夏地区基于本地优势的电石产业基础，已发展成我国重要的氯碱生产基地之一，现已形成烧碱85万吨、聚氯乙烯75万吨的生产能力。
一、生产原理及主要工艺
1．烧碱、氯气、氢气生产原理及主要工艺
氯碱行业的电解工艺主要有隔膜电解法、水银电解法和离子交换膜制取法。水银法电流效率高，产品质量好，但污染严重，易发生炸槽事故；隔膜法生产效率低，产品质量差，所用石棉污染环境，对人体有危害；离子交换膜制取法电流效率高，产品品质好且无污染，但膜与机框的成本高。
当前大多数的氯碱化工企业使用制法为离子交换膜制取法，首先将经过化验的原盐在盐水车间加水加温融化为饱和食盐水或从卤水井中采集的卤水进行精制（去除盐水中的钙、镁、水不溶物等杂质），得到符合工艺要求的精盐水（需化验精盐水中的钙、镁等杂质是否达到标准）。然后精盐水进入电解车间的电解槽（反应方程式：2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑），在出口阴极产出NaOH（电解液），阳极产出Cl2（氯气）和H2（氢气）。这两种气体可以在合成车间经合成炉燃烧生成HCl（氯化氢）。HCl可以溶于水做成盐酸销售，更多是输送到氯乙烯单体车间与从乙炔车间送来的乙炔合成氯乙烯单体作为聚氯乙烯的原料。
图3-1 离子交换膜制取法流程示意图
离子交换膜制取法生产过程详解：
（1）盐水处理。其任务是将盐水中的钙、镁、硫酸根、有机物等杂质浓度降低到一定程度，制成精盐水，满足进离子膜电解槽的要求。
（2）电解。在电解槽中通过直流电电解，通过电解生产出烧碱液体、氯气及氢气，烧碱送至蒸发区或罐区，氯气和氢气分别送至氯气处理装置和氢气处理装置。
（3）氯气处理。其任务是将电解来的湿氯气冷却、干燥、加压输送。
（4）液氯及充装。其任务是将氯气处理来的干燥氯气通过氟利昂冷凝机组进行液化后送入液氯贮槽，然后用液氯液下泵将液氯充至钢瓶内或直接送用户。
（5）氢气处理。其任务是将电解来的湿氢气冷却后加压输送到用户。
（6）氯化氢合成及盐酸。其任务是将液化尾氯（原氯）与氢气在合成炉内燃烧反应，生成氯化氢气体，用水吸收后成高纯盐酸或工业盐酸。
（7）烧碱蒸发。其任务是将浓度为32%的离子膜碱液蒸发浓缩，成为浓度高达48%左右的烧碱后送往成品碱罐区。
2．聚氯乙烯（PVC）生产原理及主要工艺
聚氯乙烯可由上一步生产的氯气和氢气为原料进一步生产出来。其生产方法主要为电石法与乙烯法。在中国的企业中电石法的生产方式占了2/3左右，这里主要介绍电石法。
电石法是以电石CaC2为主要原料，首先在乙炔车间的发生器中与水发生反应生成乙炔气C2H2。从合成车间生产的氯化氢气与乙炔气按一定比例转化合成氯乙烯单体（反应方程式：HCl+C2H2 C2H3Cl）。氯乙烯单体经过精馏塔分馏，在不同温度中将其中不同沸点的物质去掉，得到氯乙烯单体，经压缩机由气相变为液相存储于单体储槽中。
上述单体可以作为商品出售，也可以进入聚合釜，在引发剂、分散剂、水、蒸汽的作用下，反应成聚氯乙烯。从聚合釜出来的物料须经碱洗塔进行碱洗去掉一些短链分子，再经过水洗塔去掉碱含量，最后经过离心器去掉水分，经过干燥塔干燥得到最终产品聚氯乙烯（PVC）。经化验后按等级入库。
图3-2 电石法过程示意图
二、区内该行业用电特性与电力成本
1．用电特性
图3-3 某35千伏接入用户4日用电曲线对比图
青铜峡市地区该行业某35千伏接入用户分别在春、夏、秋、冬四季中各取一日用电曲线对比图（见图3-3）。
以上为宁夏地区该行业具代表性企业用电曲线，氯碱行业生产用电的特点是电力为主要原料，耗电量大，不受峰谷平时段与季节性影响，24小时生产，电压等级高，用电连续平稳，冬季生产因取暖等设备运行使电量增加。生产过程中的电解槽耗电量最高。
2．用电成本
电力成本占企业生产成本的50%至80%，企业普遍采用网购电方式，电力供应情况和电价对氯碱产品的生产成本影响很大。
三、该行业对环境影响分析
1．大气污染
聚氯乙烯制取过程中，会产生氯乙烯废气，污染环境且对人体有害。
2．水污染
聚氯乙烯制取过程中会产生含氯废水、含氯乙烯废水等，如不得当处理，排放后会污染周边水系，影响周边用水安全。
3．固体污染
制烧碱过程会产生盐泥、电石法聚氯乙烯生产过程的电石渣、吸附工段的石棉绒。随意丢弃处理会污染土地与环境。
四、区内该行业主要原料来源及销售途径
1．主要原料来源
主要原料为原盐（工业用盐）与电石。原盐来源主要为外省购入，以青海、内蒙古为主，电石大多为就近购买。
2．产品销售途径
产品以烧碱与聚氯乙烯（PVC）为主，烧碱主要销售于本地或周边的氧化铝行业，其次销售于造纸、化纤、化工、医药等行业，聚氯乙烯（PVC）主要销往华东、华南地区，多以房地产行业为主。