氢氧化钠溶液的作用（烧碱基础知识烧碱的生产工艺与主要用途）
原创 zjqzyz.com（作者：国贸期货研究院 陈琛）
烧碱学名氢氧化钠，“三酸两碱”中的两碱（另一个是纯碱）。烧碱一般是固体和液体两种形态。
烧碱，学名氢氧化钠（Sodium hydroxide，SH），也称苛性钠、火碱，是一种无机化合物，化学式 NaOH。烧碱与纯碱同为“三酸两碱”中的两碱，属于盐化工产业，是现代化工业的基础性产业之一。
烧碱具有强碱性，腐蚀性极强，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，吸收二氧化碳发生变质。烧碱可作酸中和剂、配合掩蔽剂、沉淀剂、沉淀掩蔽剂、显色剂、皂化剂、去皮剂、洗涤剂等，用途非常广泛。
烧碱一般是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 NaOH 水溶液，常温下呈现为无色透明液体。根据氢氧化钠质量分数不同又可分为 30%液碱、32%液碱、45%液碱、50%液碱和 73%固碱、95%固碱、96%固碱、99%固碱、99.5%固碱等系列产品。
其中，液碱通常的规格为 32%液碱和 50%液碱，由于其存储运输存在一定的门槛，通常运输半径较小，一般不超过 300KM。固碱是由液碱蒸发加工后得到的，形状上又可分为桶装固碱、片碱、粒碱等。片碱生产成本低于粒碱，且工艺更简单，应用更广泛，因此国内以片碱为主。市场上另有一种桶装固碱，包装成本较高，使用过程繁琐且费力，已逐渐被片碱替代。片碱的一般主流规格为 99%片碱。片碱由于形态改变后，改善了运输能力，利于长途运输，因此国内西北地区的生产企业主要以片碱生产为主。
我国烧碱生产工艺包括苛化法和电解法，电解法又可分为水银法、隔膜法、离子交换膜法。苛化法主要以纯碱溶液与石灰（固体或石灰乳）为原料。
在 19 世纪末电解法出现之前，苛化法一直是世界上生产烧碱的主要方法。但由于苛化法制得的烧碱纯度低、经济效益差，目前只有少数国家有小规模的生产。目前烧碱生产主要为电解法，因电解法生产烧碱产品稳定性较高，且经济性高于苛化法。电解法主要原料为原盐，相较苛化法，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，电解法又分为水银法、隔膜法、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，不做对外销售。离子交换膜法技术是当今世界的主流生产方法，占比大约为 99%。
离子交换膜法的具体生产工艺分为六道工序：整流、盐水精制、电解、氯氢处理、液碱蒸发、固碱生产（可选）。
离子交换膜法主要的上游消耗为电力、原盐和水；其中，生产一吨烧碱大约需要 2300-2400 度电，需要 1.4-1.6 吨原盐，其分别占到烧碱生产成本的60%和 20%。因此，在核算烧碱的成本和利润时，通常会重点关注电价波动和原盐的价格走势。
同时，在烧碱的生产环节，伴生有氢气、氯气等产品，生产 1 吨烧碱同时产生 0.886 吨氯气，0.025 吨的氢气。氯气不易存放，且有毒性，因此目前的氯碱企业通常配套耗氯装置，其中 PVC 是主要的耗氯产品，占到氯气消耗量的40%左右。
烧碱作为重要的基础性原料，下游应用十分广泛，主要包括氧化铝、印染、化纤、化工等领域。其中氧化铝是烧碱的第一大消费行业，占到了烧碱消费市场的近 30%；印染、化纤行业消费占比 16.2%；化工行业，消费占比13.8%；水处理，消费占比约为 8.4%；制浆造纸，消费占比约为 8%；其余消费占比较小且分散，其中新兴的锂电行业未来有望提升烧碱消费。
氧化铝是一种高硬度的无机化合物，常温下呈现为白色无定形粉状物，不溶于水、易溶于强酸和强碱，分为冶金级和非冶金级。冶金级氧化铝主要用于生产电解铝，非冶金级氧化铝应用于材料、医药等行业。氧化铝最主要的原料为铝土矿，生产 1 吨氧化铝需要用到 2.3 吨铝土矿和 150 千克烧碱。将铝土矿与烧碱加热发生反应生成铝酸钠，将铝酸钠加水稀释并冷却可得到氢氧化铝，再经高温煅烧制得氧化铝。目前氧化铝是烧碱的消费主要增量来源，随着近几年氧化铝产能的持续扩张后，烧碱的消费有望小幅提升。不过也要注意，国家目前制定了电解铝的产能红线，这样就限制了氧化铝需求的瓶颈，进而也将形成该行业的耗碱天花板。
烧碱的第二大消费需求主要是分布在印染和化纤行业中，目前整理耗碱呈现稳定。其中印染是最早期的烧碱主要消费去处，不过随着近些年重视环保和产业升级，印染行业的规模持续收缩，且通过技术革新等手段降低了耗碱量。
在印染中，烧碱主要作为软水剂以提高印染环节的上色率和均匀度，同时也用来去除油脂和小纤维等杂质。 一般来讲，印染一百米织物标准碱耗为 0.8-1.2公斤。化纤耗碱主要是涉及粘胶短纤生产，作为再生木质纤维素，粘胶短纤的发展也非常快速，对烧碱的需求稳步提升。在化纤行业中，粘胶短纤的生产会用烧碱来洗除木纤维中的杂质。同时也可用来精炼提存纤维素，改进织物外观。一般来讲，生产一吨粘胶短纤需要消耗烧碱 0.5 吨。
纸浆制造环节中的烧碱使用，其主要目的是用来润胀纤维，有利于打浆或是药液浸渍的顺利进行，节省能耗等。一般来讲，制浆造纸中，生产一吨产品大约会消耗烧碱 80 公斤。目前制浆造纸大约年消耗烧碱量在 300 万吨左右。
精选报告来源：文库-远瞻智库