烧碱专题系列：一文读懂烧碱产业链

期货研究报告|商品研究 烧碱专题系列 ——一文读懂烧碱产业链 2023年9月04日 •分析师-吕杰 •Lvjie@cmschina.com.cn •联系电话：0755-8278176 •执业资格号：F3021174Z00122822 目录 contents 01烧碱简介 02烧碱工艺及产业链 03烧碱供需及贸易 04期货合约草案 01烧碱简介 中国化工产业分类 我国化工产业门类众多 •按是否含有碳元素，可分为有机化工和无机化工。 •按原料来源，可分为石油化工、煤化工、天然气化工和盐化工。 •石油化工、煤化工、天然气化工同属于能源化工。 盐化工相对独立 •是无机化工的重要板块。 •是指利用盐或盐卤资源，加工成烧碱、纯碱、盐酸、氯化铵、氯气、氢气等产品，并进一步深加工的化工产业。 •涉及国民生活、工业生产的方方面面。 烧碱（SodiumHydroxide） •俗称苛性碱、苛性钠。 •化学名称氢氧化钠，化学式NaOH。 •属于八级危化品中8.2类碱性腐蚀品，呈强碱性。 •有固体和液体两种形态。 •固体烧碱是白色片状、粒状晶体。 •液体烧碱为无色透明的NaOH水溶液，主流规 格为32%、50%两种浓度。 •固体和液体烧碱只是状态不同，用途基本一致。 主流型号 其他型号 液碱 32%50% 30%42%45%48% 固碱 99% 73%95%96%99.5% •是一种基础化工原材料，与纯碱同为“三酸 两碱”中的两碱，属于盐化工产业。 NaOH 折百 •概念来自于现货市场，由于烧碱浓度规格众多，为统一数据口径，使用现货折百概念。 •指将液体烧碱按照实际氢氧化钠含量进行干吨折算，将水分重量剔除。 •32%液碱折百换算方式：折百质量（实际氢氧化钠质量）=液碱质量×32% •50%液碱折百换算方式：折百质量（实际氢氧化钠质量）=液碱质量×50% •固碱不需折百。 •之后讨论烧碱均为折百烧碱。 烧碱与纯碱的关联性 •烧碱和纯碱的原料均属于盐化工产业。 •烧碱与纯碱的上游原材料均为原盐，我国90%以上的原盐都用于纯碱和烧碱。其中， 烧碱消耗占比约55.8%，纯碱消耗占比约38.2%。 •烧碱与纯碱的产能分布具有高度重合性。烧碱集中在山东、内蒙古、新疆、江苏、浙江等地，纯碱集中在江苏、河南、青海、山东、河北、湖北等地。 烧碱和纯碱价格相关性较高 •由于烧碱和纯碱的上游相同，下游也有重合，烧碱和纯碱价格的相关性较高，相关系数为0.7，走势基本趋同。 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 华北地区烧碱与纯碱价格变化情况 华北地区轻质纯碱市场主流价（元/吨）华北地区32%液碱市场主流价（元/吨） 液碱 •罐容一般在4000～7000立方米/罐。 •32%液碱使用普通碳素钢储罐，内层涂有抗腐蚀保护膜。 •50%液碱储罐使用含镍不锈钢储罐，且大多具备保温装置。 •根据液碱储罐的大小，企业决定自制或进行外 购。 •仓储费1.2～1.7元/吨/天。 固碱 •多采用袋装包装。 •存储在通风、干燥、清洁的库房，不得与易燃物和酸类存储。 •密封阴凉状态下可保质18个月。 •仓储费1～1.4元/吨/天。 固碱 汽运 烧碱运输液碱 •管道运输、汽运、铁运、水运。 水运 •园区内采用管道运输，300公里内采用汽运，距离较远可采用船运或铁路运输。 •32%液碱使用普通碳素钢储罐槽罐车。 铁运 •50%液碱储罐需使用含镍不锈钢储罐槽罐车。 （跨省运输有限制？ •液碱、固碱运输车辆均需配备危险品标识和押运员。 需具备危险化学品运输资质（“三证齐全”） •承运公司：危险货物道路运输许可证。 •车辆：危化品运输车辆营运证。 •人员：驾驶人员、押运人员上岗资格证。 烧碱行业现行国标 •由国家市场监督管理总局中国国际标准化管理委员会发布。 《中华人民共和国国家标准工业用氢氧化钠》（GB/T209-2018） 项目 型号规格 IS（固碱） IL（液碱） Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅲ 指标 氢氧化钠≥ 98.0 70.0 50.0 45.0 30.0 碳酸钠≤ 0.8 0.5 0.5 0.4 0.2 氯化钠≤ 0.05 0.05 0.05 0.03 0.008 三氧化二铁≤ 0.008 0.008 0.005 0.003 0.001 02烧碱工艺及产业链 纯碱苛化法 苛化法 天然碱苛化法 隔膜电解法 电解法 离子交换膜法 工业法 •工业上生产烧碱的方法有苛化法和电解法两种。 •苛化法按原料不同分为纯碱苛化法和天然碱苛化法;电解法可 分为隔膜电解法和离子交换膜法。 •纯碱苛化法、天然碱苛化法：将纯碱（天然碱）、石灰分别制成纯碱溶液、石灰乳，于99~101℃进行苛化反应，苛化液经澄清、蒸发浓缩制得烧碱。 Na2CO3+Ca(OH)2→2NaOH+CaCO3↓ •隔膜电解法：利用电解反应将氯化钠（食盐）转化为氢氧化钠和氯气。使用隔膜将电解池分隔成阳极室和阴极室，在阳极室中，氯离子（Cl-）被氧化成氯气（Cl2）并释放；而在阴极室中，水分子（H2O）被电解分解，产生氢气（H2）和氢氧化钠（NaOH）。隔膜是一种具有选择性通透性的薄膜，允许离子在电解过程中通过，但阻止了其他物质的混合。2NaCl+2H2O[电解]→2NaOH+Cl2↑+H2↑ 工业法 离子膜电解法 •用离子交换膜来分割阳极和阴极。 •是目前世界主流生产工艺，我国烧碱99%以上产 能采用该工艺。 •整流：将高压电变为可使用的低压直流电； •盐水精制：去除各种杂质，制成饱和食盐水； •电解：生成32%液碱、氯气、氢气； •氯氢处理：处理并收集产生的氯气、氢气； •收集成品：冷却并收集产成品32%液碱。 NaCl+2H₂O→2NaOH+H₂↑+Cl₂↑ 优势 •能耗低：相比隔膜电解法，电解能耗更低，降低了生产成本。 •更高的纯度：离子膜的选择性通透性，可以更有效地阻止其他离子的混入。 •操作灵活性：离子膜交换法操作相对简单，可以更灵活地控制生产过程和产品质量，同时减少维护和更换隔膜的频率。 液碱蒸发、固碱生产 •液碱蒸发：32%液碱蒸发得到50%液碱。 •固碱生产：50%液碱进一步蒸发，得到固碱。 •蒸发的装置有单效升膜、单效旋转薄膜、双效顺流、双效逆流和三效顺流。目前国内大多采用双效顺流和三效顺流流程。双效顺流流程的特点是设备要求材质不高，造价投资相对较低，工艺易于操作控制；三效顺流流程的特点是多次利用蒸汽，蒸汽消耗较低。 •32%碱生产50%碱成本约150元/吨，50%液碱生 产99%片碱成本约500元/吨，32%碱直接生产片 碱成本约800元/吨。 •液碱与固碱仅外观形态和氢氧化钠浓度有所不同，下游应用领域相似。相比片碱，液碱氢氧化钠浓度更低，价格也更低。 7000.00 6000.00 5000.00 4000.00 3000.00 2000.00 1000.00 0.00 不同装置蒸发消耗定额 项目 单效 双效 三效 蒸汽，t 1.1-1.2 0.7-0.8 0.5-0.6 水，t 12-15 7-9 5-6 烧碱不同规格价格情况（元/吨） 山东:烧碱(32%离子膜)出厂价(低端价)山东:烧碱(50%离子膜碱)市场价(主流价)山东:烧碱(99%片碱)出厂价(低端价) 生产1吨烧碱需要 •电力2300～2400度，约占总生产成本的60%。。 •原盐1.4～1.6吨，约占总生产成本的20%。 生产1吨烧碱同时 •产出0.886吨氯气 •工业中把氯气液化成液氯以便于运输。氯碱企业一般根据氯碱的下游市场需求决定氯碱的开工率，就地消化液氯，对外销售液碱。 •产出0.025吨氢气 中国化工产业分类 盐化工业剖析 •行业的基石为制盐业。 •行业的主体是纯碱工业和氯碱工业。 •行业的未来发展方向是精细化工。 烧碱处于产业链中重要地位 •与纯碱、平板玻璃、PVC等同处于盐化工产业。 •是盐化工中氯碱工业的重要产品。 电力 •用电价格基本保持稳定。 •2021年，国际能源价格形势不容乐观,企业用电价 格有所上涨。 •电价存在地区差异，西北地区拥有丰富的煤炭资源，因此西北地区的用电价格普遍较华北和华东地区低。 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 2014年至今部分地区电价 煤炭 •受去产能政策影响，南方以及东北等大部分非主产地产能在2019年底基本关停，煤炭供应缺口进一步加大，局部地区供需矛盾加剧。 •2021年国内煤炭供需呈现紧平衡态势，煤炭供应压力较大，且针对煤矿领域的安全、环保等各项政策举措进一步趋紧。在国家控制煤炭进口总量的背景下，煤炭价格明显上涨。 •2023年，国内供应增加、进口煤到货量大且需求不 及预期，动力煤现货价格还有一定回落空间。 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 电价：西北电价：华北电价：华东 CZCE：动力煤主力合约结算价（元/吨） 自备电厂 •电力成本占烧碱总生产成本的60%左右，电价变动对烧碱企业的生产有重大影响。 •我国西北地区由于煤炭资源丰富，拥有自备电厂的氯碱企业占比高达90%以上；华北地区次 之，占比70%左右；华东地区比重也超50%。 •除了政策支持外，降低生产成本是企业自备电厂的主因。但近两年，随着煤炭价格大幅上涨，发电成本也随之走高，实际成本在0.3-0.5元/千瓦时。 •随着自备电厂发电规模的增加，发电成本会降低，而小规模的自备电厂成本较高。 烧碱企业成本分布 其他,8% 国内烧碱企业用电来源 水,9% 全部自备电 全部外购 网电 网电+自 备电 电力,60% 3% 原盐,2 原盐 •原盐按照盐场生产方式分为井矿盐、湖盐、海盐。 •从历史数据来看，原盐价格长期稳定,全国大部分地区价格维持在200～500元/吨。 •2020-2022年，受疫情、台风影响，进口盐、海盐供给下降明显，原盐价格有所上涨；2023年，原盐市场供应较为充足，需求端较为疲软，原盐价格下行。 原盐产量小幅下降 •在国家双碳政策背景下，部分海盐制盐区改造为光伏产业，随着沿海/湖地区滩涂资源保护区逐渐扩大，制盐区域产量缩减。 原盐表观消费量保持高位 •下游两碱持续发展带动原盐需求不断上升，原盐表观 700 600 500 400 300 200 100 0 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 2013年至今我国原盐价格走势 市场价(平均价):原盐(湖盐):西北地区市场价(平均价):原盐(井矿盐):西南地区市场价(平均价):原盐:东北地区市场价(平均价):原盐:华东地区 市场价(平均价):原盐:华南地区市场价(平均价):原盐:华中地区 原盐产量与表观消费量 消费量持续增长。0 2017-01-012018-01-012019-01-012020-01-012021-01-012022-01-01 原盐产量（年）原盐表观消费量（年） 140 120 100 80 60 40 中国原盐进口与出口数量 1000 900 800 700 600 500 400 300 2010-01 2010-09 2011-05 2012-01 2012-09 2013-05 2014-01 2014-09 2015-05 2016-01 2016-09 2017-05 2018-01 2018-09 2019-05 2020-01 2020-09 2021-05 2022-01 2022-09 2023-05 200 原盐进口来源（分产销国） 600 500 400 300 2