2022年烧碱行业深度分析报告.pdf
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1、2022年烧碱行业深度分析报告正文目录1.烧碱:基础化工,应用广泛.51.1.分类:液碱与固碱.51.2.产业链:上游为原盐、下游应用广泛.61.3.工艺:离子膜法技术成熟.91.4.现状:我国自给率高.152.供给:产能增长受限,未来供给趋紧.162.1.我国为全球烧碱主要生产国.162.2.产能增长受限、集中度有望提升.162.3.产量增速放缓、库存低位运行.213.需求:下游整体向好,铝价高位带动增长.233.1.我国经济整体向好、化工品价格指数高企.233.2.氧化铝为主要下游,行业有望加速增长.263.3.电解铝需求稳定增长,下游领域齐发力.344.趋势:供需预期趋紧,价格进入上行通
2、道.414.1.烧碱价格历史复盘.414.2.价格处于上行通道,烧碱毛利上升速率快.425.相关标的.435.1.氯碱化工.435.2.镇洋发展.445.3.北元集团.456.风险提示.46图表目录图表1.液碱的外观形态.5图表2.片碱的外观形态.5图表3.桶装固碱的外观形态.6图表4.粒碱的外观形态.6图表5.氯碱工业产品种类众多.7图表6.氯碱工业产业链.7图表7.2021年我国各类原盐产能占比.8图表8.2021年烧碱行业为原盐下游主要消费之一.8图表9.我国盐矿分布情况.8图表1 0.我国烧碱生产工艺变迁.9图表1 1.小规模苛化法制烧碱流程图.10图表1 2.隔膜电解法示意图.10图
3、表1 3.隔膜电解法工艺流程图.11图表1 4.离子膜选择透过性示意图.12图表1 5.离子膜烧碱装置工艺流程示意图.12图表1 6.隔膜法与离子膜法成品碱单位成本对比.12图表1 7.产品各杂质含量分析.13图表18.2007-2009年吨产品直流电耗与综合能耗对比.13图表1 9.高性能离子膜DF2807结构.14图表2 0.氧阴极电解槽内部物料走向图.15图表2 1.氧阴极电解槽结构图.15图表22.2017-2021年液碱供需平衡表.15图表23.2018年中国烧碱产能占全球比例44%.16图表2 4.液碱产能年复合增长率为2.59%.17图表2 5.液碱有效产能年复合增长率为1.17
4、%.17图表26.2022年企业计划新增液碱产能情况.17图表27.2021年企业液碱新增产能情况.17图表28.2019年以前烧碱行业限制性政策文件.18图表29.2020年以来烧碱行业限制性政策文件.19图表30.2021年我国液碱行业产能CR10=20.23%.19图表31.2021年华东地区液碱产能占比近半.20图表32.2019年液碱生产企业产能淘汰情况.20图表33.低产能企业退出或向高产能企业转变.20图表3 4.液碱产量年复合增长率为1.15%.21图表3 5.片碱产量年复合增长率为0.93%.21图表3 6.液碱产能利用率整体平稳.21图表3 7.片碱产能利用率有所下滑.21
5、图表3 8.液碱库存整体低位.22图表3 9.片碱库存持续走低.23图表40.2021年烧碱下游消费结构.23图表41.2021年国内生产总值同比增加8.1%.24图表42.2021年全部工业增加值同比增长9.6%.25图表4 3.化学原料及化学制品制造业增加值同比变动情况.25图表4 4.化学纤维制造业增加值同比变动情况.25图表4 5.造纸及纸制造业增加值同比变动情况.26图表4 6.食品制造业增加值同比变动情况.26图表47.2019-2022年中国化工产品价格指数.26图表48.2021年氧化铝消费占比为29.32%.27图表49.2017-2021年氧化铝供需平衡表.27图表50.2
6、021年氧化铝进口占比为4.35%.28图表51.2021年氧化铝出口占比为0.16%.28图表52.2021年华东、华北地区氧化铝产能占比近三分之二.28图表5 3.氧化铝产能增长稳定.29图表54.2021、2022年企业预计新增氧化铝产能情况.29图表5 5.氧化铝产量年复合增长率为1.27%.30图表56.2021年氧化铝产能利用率为82.12%.31图表5 7.河南、山西氧化铝开工率下降较为显著.31图表5 8.氧化铝近期库存量稳定.32图表59.2021年氧化铝下游消费结构.33图表6 0.用于电解铝的氧化铝的消费量走势.33图表6 1.氧化铝价格企稳.33图表6 2.电解铝价格处
7、于历史高位.33图表6 3.电解铝一氧化铝价差走高.34图表64.2021年电解铝表观消费量为3989万吨.34图表65,2021年建筑地产占电解铝下游消费27%.35图表66.2021年速筑地产行业消耗电解铝1077万吨.35图表67.2021年房地产新开工面积同比降低11.40%.36图表68,2021年房地产施工面积同比增长5.20%.36图表69.2021年房地产竣工面积同比增长11.20%.36图表70.2021年房地产开发投资完成额同比增长4.40%.36图表71.2021年汽车产量同比增长3.40%.37图表72.2021年汽车销量同比增长3.81%.37图表7 3.新能源汽车产
8、销高速增长.37图表7 4.新能源汽车支持性政策文件.38图表75.2021年电力行业消耗电解铝478.69万吨.38图表76.2021年电网基本建设投资完成额4951亿元.39图表77.2021年电网基本建设投资完成额同比增长1.10%.39图表7 8.我国已速成及在建特高压工程.39图表7 9.我国光伏新增装机量预测.40图表8 0.工信部2018年先进铝材名单.40图表81.2013-2022年烧碱价格复盘.41图表82.2021年以来液碱成本稳定上涨.42图表83.2018年起扣除原盐成本后的利润变动情况.43图表84.2017-2020年公司主营产品产量.44图表85.2017-20
9、20年公司主营产品毛利润占比.44图表86.2021年营业收入同比增长36.32%.44图表87.2021年毛利率为31.87%.44图表88.2021年公司主营产品产能及在建情况.45图表89.2020年液碱产品营业收入占比41.69%.45图表90.2020年液碱产品毛利洞占比115.4%.45图表91.2021年公司主营产品产能、产量.45图表92.2021年烧碱产品营业收入占12.47%.46图表93.2021年烧碱产品毛利润占比29.26%.461.烧碱:基础化工,应用广泛1.1.分类:液碱与固碱烧碱,即氢氧化钠,具有强碱性、强腐蚀性和强吸湿性。烧碱的化学式为N aO H,别称苛性钠
10、、火碱。烧碱的化学特性表现为强碱性,并具有强腐蚀性和强吸湿性。腐蚀性方面,烧碱对皮肤、纤维、玻璃、陶瓷等均有腐蚀作用;吸湿性方面,烧碱易溶于水,溶解时大量放热,形成碱性溶液,同时也易与空气中的水蒸气和二氧化碳发生反应,潮解并变质。另外,烧碱具有中等毒性,燃烧分解产物可能产生有毒有害气体。根据外观形态不同,烧碱可分为液体烧碱和固体烧碱。液体烧碱简称液碱,即氢氧化钠溶液,表现为无色透明液体。按氢氧化钠质量分数又可分 为30%液碱、32%液碱、42%液碱、45%液碱、50%液碱等,取决于生产工艺的使用,目前市场生产的一般浓度为30-32%或40-42%。图 表1.液碱的外观形态图表2.片碱的外观形态
11、资料来源:佳博化工官网,东亚前海证券研究所资料来源:淄博化工官同,东亚前海证券研究所固体烧碱简称固碱,主要外观形态为片状。固碱表现为无色透明晶体,按氢氧化钠质量分数可分为73%固碱、95%固碱、96%固碱、99%固碱、99.5%固碱等系列产品,含碱量相对液碱更高。从外观形态上,固碱又可分为片碱和粒碱。我国的固碱市场以片碱为主,主要原因是片碱具有生产工艺简单、生产成本低、使用场景多、市场需求量大等优点。粒碱相对片碱制作工艺更为复杂,技术难度较高,价格也相对较高。另外,市场上有一种桶装固碱,使用时需要破桶,较为费力,且包装成本较高,因此已逐渐被片碱替代。图表3.桶装固碱的外观形态 图表4.粒碱的外
12、观形态资料来漉:隹博化工育网,东亚前海证券研究所 资料来诋:或德化工网,东亚前海证券研究所除形态不同,液碱与固碱下游应用领域相似。液碱与片碱本质为同种物质,仅外观形态和氢氧化钠浓度有所不同。相比片碱,液碱氢氧化钠浓度更低,价格也更低。在生产过程中,液碱通过后续加工处理可得到片碱。目前,烧碱生产企业多以液碱形式出货。因此在行业研究中,我们重点讨论液碱的市场情况,液碱一般指质量浓度3 2%离子膜液碱,片碱一般指质量浓度9 6%的固体烧碱。1.2.产业链:上游为原盐、下游应用广泛烧碱为氯碱工业核心产品,生产过程中副产品众多。氯碱工业的主要直接产品为烧碱,其余均为生产过程中产生的副产品,包括氯气、氨气
13、,三者以一定的比例同时产出。氯碱产业衍生品种类众多,包括高纯盐酸、工业盐酸、聚 氯 乙 烯(P V C)、次氤酸钠等,产品间关联度较大,下游产品多达上1 3 0 0余种,具有极高的经济延伸价值。氯碱工业具有漫长的发展史。氯碱工业指工业上通过电解饱和食盐水(N a C l溶 液)制 氯 气(C L)、氨 气(H2)、烧 碱(N a O H),并以它们为原料生产一系列化工产品。氯碱工业最早出现于1 8世纪,最初是通过二氧化镒和盐酸共同加热制取氯气,通过石灰石和纯碱反应制取烧碱。直 至1 9世纪末,随着隔膜法、电解技术的出现以及工业化的快速发展,氯碱工业逐渐兴盛。图表5.氯碱工业产品种类众多资料耒源
14、:中国氟碱工业协会,东亚前海证券研究所烧碱位于氯碱产业链的中游,其上游主要为原盐,下游应用广泛。烧碱产业链上游原材料为原盐,此外生产过程中还需用到水电资源。根据百川盈孚数据,每 生 产1吨烧碱需消耗1.4-1.6吨原盐、6吨水、2200-2600度电。同时,每 生 产1吨烧碱将伴随产生约0.88吨的液氯。烧碱的下游应用领域较多,主要包括氧化铝、化工、造纸、印染、石油、轻工等。图表6.氯碱工业产业链资料来源:百川盘.孚,东亚前海证券研究所烧碱行业上游原料主体为原盐。我国盐资源丰富,是全球最大的原盐生产国与消费国之一。其种类主要分为三种:海盐、井矿盐、湖盐,三者在我国的产能占比分别为59%、39%
15、、2%,海盐、井矿盐产量占比分别为34%、66%。原盐的产品销售主要依靠两碱行业,即烧碱与纯碱。2021年,原盐年度消费结构中,烧碱行业消费占比56.25%,占比过半,纯碱消费占比37.02%,其他占比6.73%。图表7.2021年 我 国 各 类 原 盐 产 能 占 比 图表8.2021年烧碱行业为原盐下游主要消费之一,海拉,井矿挂,湖技 纯 成 烧 碱 ”其他资料来源:百川蜜孚,东亚前海证券研究所 资料来源:百川盆孚,东亚前海证券研究所我国盐资源分布广,但分布极不均衡。我国盐矿主要分布于西南、中南、西北地区,集中于新疆、青海、四川、云南、湖北五个省。按照盐矿分类来看,矿井盐主要分布于云南、
16、四川,以及湖北、山东、江西、江苏、新疆、甘肃、青海等地;海盐主要产区包括山东、辽宁、江苏、浙江、广东等地,其中,山东及辽东湾盐区沿海地势平坦,是我国重要海盐产地。考虑到交通便利,我国烧碱生产企业同样集中于华南、华北及西北地区。图表9.我国盐矿分布情况资料来源:中国科学院武汉岩土力学研究所,东亚前海证券研究所烧碱下游应用行业广泛。烧碱下游消费领域繁多,主要包括氧化铝、轻工、印染、化工、粘胶短纤、造纸、石油等,其中,氧化铝为占比最大的消费领域,化工、轻工行业其次。在化工、轻工行业中,烧碱的应用并不局限于个别特定产品,而是在全行业有广泛应用,包括洗涤剂、肥皂、玻璃、有机化工、无机化工、化学药品等各类
17、产品均应用到烧碱。1.3.工艺:离子膜法技术成熟1.3.1.烧碱工艺变迁路线我国烧碱工业始于1929年,至今已有近百年历史。1 9 2 9年我国成立了第一家烧碱工厂上海天元电化厂投产,揭开了我国烧碱工业的发展篇章。烧碱生产企业由解放前的9家发展到今天的1 5 8家,烧碱生产装置功不可没。我国烧碱行业不断发展,无论是生产工艺还是生产设备均愈来愈先进。烧碱工业生产历史上共采用过两大类方法,即苛化法与电解法。苛化法是用纯碱水溶液和生石灰通过苛化反应而生成烧碱,而后被电解法取代。电解法是通过直流电电解食盐水生产烧碱,同时产生副产品氯气和氢气。根据电解过程中所使用的分离膜材质不同,电解法又可分为两类,即
18、隔膜电解法和离子膜电解法。目前,烧碱工业生产普遍采用的是离子膜电解法。图 表1 0.我国烧碱生产工艺变迁生产工艺主要使用时间原材料优点淘汰原因苛化法1 9 2 9年 至2 0 0 0年 天 然 碱(N a 2 c o 3)生产成本低、工艺简单天然碱矿资源有限隔膜电解法1 9 8 0年 至2 0 1 5年原 盐(N a C l)不需消耗天然碱资源生产强度小、产品纯度低、环境污染大、膜更换频率高等离子膜电解法2 0 0 3年至今原 盐(N a C D产品纯度高、能耗低、生产成本低等-资料来源:我国氯碱行业发展形甥的分析及建议张玉静,我国隔膜法烧碱的生产现状及发展趋势孙勤,金属阳极隔膜电解槽生产运行
19、总结金翔宇,东亚前海证券研究所1.3.2.传统工艺:苛化法与隔膜法苛化法制烧碱为传统生产工艺,主要运用于2000年以前。苛化法制烧碱以天然碱为原料,主要依靠天然碱矿资源,生产成本较低,经济效益高。2 0 0 0年以前,苛化法在我国应用非常广泛,加工工艺成熟。2 0 0 0年前后,由于我国碱矿资源有限、苛化法产量较小,国家政策予以限制,我国企业全面淘汰该生产工艺。天然碱苛化法制烧碱主要经历4个步骤:苛化、蒸发、盐析、固碱包装。在苛化阶段,苛化槽中需配置1 2%N a 2 c C h的纯碱溶液,加入生石灰,苛化温度控制在9 5-1 0 5摄氏度,不断搅拌发生苛化反应,而后过滤得到清卤液。在蒸发阶段
20、,制作合格的清卤液依次进行中浓蒸发和高浓蒸发,去除硫酸钠、碳酸钠和氯化钠杂质,获得高浓度氢氧化钠。在盐析阶段,高浓液进一步析出晶体、过滤,送入冷析桶,达标后的产品用间歇沉淀槽进行沉淀。最后一步即将得到的片碱进行包装。图 表11.小规模苛化法制烧碱流程图资料来源:苛化法制烧碱简介 成进发.东亚前海证券研究所在苛化法制烧碱被淘汰后的一段时间内,我国采用隔膜电解法替代苛化法生产烧碱。隔膜电解法是利用多孔渗透性的石棉隔膜作为隔层,以石墨为阳极,铁为阴极,把阳极产生的氯气与阴极产生的氢氧化钠和氢气分开,从而获得烧碱的一种方法。图表12.隔膜电解法示意图资料来源:世纪新能源网,东亚前海证券研究所隔膜电解法
21、主要工序包括盐水精制、盐水电解、电解液蒸发、氯气处理、氢气处理和废气吸收工序。精盐水质量要求较低,仅需进行一次精制。在电解槽中加入精盐水,从阳极室流入阴极室,在阳极室得到氯气、阴极室得到电解液和氨气。隔膜电解液中,氢氧化钠含量仅为10.8%,氯化钠含量 高 达 16.4%,因此隔膜法蒸发电解液时采用流程复杂的四效逆流蒸发技术,能耗高,操作难度大。由于蒸发过程中,将 产 生10%左右的固体结晶盐,对加热室磨损、腐蚀较严重,加热室平均寿命仅为3年左右,大大增加了隔膜烧碱成本。在处理氯气时,需经过氟气洗涤、冷却除雾、干燥、压 缩4道工序,在处理氢气时,需经过氢气洗涤、压缩、脱氧、干燥4道工序。图表1
22、3.隔膜电解法工艺流程图资料来源:隔膜法与离子膜法生产烧碱工艺对比分析乔玉元,东亚前海证券研究所隔膜电解法具有生产强度小、产品纯度低、环境污染大等缺点,目前已被取代。国内隔膜法使用小型槽作为电解槽,10万吨/年的生产规模需安装168至200个电解槽,占地面积大,不利于集中管理,且系统电能损耗量大。同时,因为我国采用固定盒式金属阳极隔膜电解槽及普通石棉隔膜,运行电流密度较低,直流电耗较高。在处理废弃物、废弃液时,隔膜法在更换隔膜时冲洗下的废液需经处理后才能排入附近水域;排出的碱性废水、含氯废水、电解槽内的料液应进行处理和循环使用;盐泥废渣可进行处理利用。然而对于以上废弃物,我国生产企业多直接未经
23、处理而废气排放。因此,隔膜法对环境污染严重,资源利用率低。1.3.3.主流工艺:离子膜法目前,离子交换膜电解法制烧碱工艺成熟,为主流生产方法。离子交换膜电解法是应用化学性能稳定的全氟磺酸阳离子交换膜,将电解槽的阳极室和阴极室分开,从而获得烧碱、氯气的一种方式。该法盐水电解后得到的电解液氢氧化钠浓度高,可直接作为液碱进行出售。离子膜法工艺流程与隔膜法类似。其流程同样包括盐水精制、盐水电解、电解液蒸发、氯气处理、氨气处理和废气吸收工序。与隔膜法不同,离子膜电解法对盐水要求更高,需进行二次精制。在盐水电解时,电解槽阳极加入精制盐水,阴极加入高纯水,经电解后在阳极室得到淡盐水和氯气,在阴极室得到电解液
24、和氢气。该步骤得到的氢氧化钠浓度高,一般可达3 2%,而氯化钠含量仅为0.004%。在电解液蒸发工序中,离子膜法流程更简,只需三效或二效蒸发即可。图 表1 4.离子膜选择透过性示意图图表1 5.离子膜烧碱装置工艺流程示意图资料来源:离子交换膜技术在氯碱行业的应用与发展王伟红,邢家悟.东亚前海证卷研究所资料来源:隔膜法与离子膜法生产烧碱工,对比分析乔玉元,东亚前海证券研究所离子膜电解法是电解法制烧碱的发展方向,优势显著。与隔膜法制烧碱相比,离子膜法制烧碱投资少、对环境污染小。成品碱的生产成本主要包括使用材料与动力成本。在隔膜法中,使用材料主要包括原盐、氯化钙、碳酸钠等;动力主要包括电和蒸汽。在离
25、子膜法中,原材料将氯化钙替换成氯化锁。在2009年,隔膜法盛行、离子膜法逐渐兴起,彼时,离子膜法成本就已胜过隔膜法,隔膜法成本为1456元/吨氢氧化钠,离子膜法单位成本 为1245元/吨氢氧化钠,较隔膜法成本低15%左右。图表16.隔膜法与离子膜法成品碱单位成本对比项目隔膜法离子膜法单位成本元/吨所占比重单位成本元/吨所占比重原材料32722.5%37830.4%直接材料22115.2%28322.7%氯化钙110.8%碳酸钠161.1%161.3%原盐19413.3%19916.0%氯化锁685.5%辅助材料1067.3%957.6%直接动力112977.5%84968.2%固定费用1721
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