Equilíbrio cloro-álcalis e seu impacto nos principais produtos da cadeia industrial

1. Introdução à indústria de cloro-álcalis

A indústria de cloro-álcalis (indústria de soda cáustica) é um componente importante da indústria química, que produz matérias-primas químicas básicas, como soda cáustica (NaOH), gás cloro (Cl2) e gás hidrogênio (H2) por eletrólise de solução salina saturada. Como uma tecnologia fundamental de produção química, a indústria de cloro e álcalis desempenha um papel fundamental no desenvolvimento da indústria química moderna em todo o mundo. A soda cáustica é o principal produto dessa indústria, enquanto o cloro e o hidrogênio são considerados subprodutos e desempenham um papel insubstituível em vários campos industriais.

Atualmente, a indústria de cloro-álcalis adota principalmente três processos de produção diferentes, método de mercúrio, método de membrana e método de membrana iônica. Embora esses três processos compartilhem o mesmo princípio de reação química e gerem produtos através da reação de 2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H2, cada um deles tem suas próprias características em operação prática. O método do mercúrio usa mercúrio como eletrodo para produzir com eficiência hidróxido de sódio de alta pureza sem cloro. No entanto, este método requer o uso e a emissão de grandes quantidades de mercúrio, o que representa um risco significativo de poluição para o meio ambiente. Com o fortalecimento das regulamentações ambientais no início da década de 1970, países como Japão, Estados Unidos e Europa Ocidental introduziram sucessivamente leis para limitar as emissões de mercúrio, promovendo a aplicação generalizada das leis de diafragma. O método do diafragma separa o gás cloro e o hidróxido de sódio adicionando um diafragma na célula eletrolítica para reduzir a mistura de impurezas. Embora reduza o uso e a emissão de mercúrio em comparação com o método do mercúrio, ainda apresenta os problemas de menor pureza do produto e maior consumo de energia. Para resolver essas questões, o método da membrana de troca iônica foi industrializado no Japão e nos Estados Unidos em 1975. O método da membrana iônica combina as vantagens do método de mercúrio e do método de membrana, que não só possui alta qualidade do produto e baixo consumo de energia, mas também não produz emissões de substâncias nocivas durante o processo de produção, tornando-se um processo convencional amplamente utilizado na moderna indústria de cloro-álcalis.

2. Demanda a jusante de soda cáustica e cloro

2.1 Soda cáustica

A soda cáustica, também conhecida como hidróxido de sódio, é um álcali altamente corrosivo. Existem duas formas de soda cáustica: sólida e líquida. A soda cáustica sólida é branca e vem em flocos, grânulos, etc; A soda cáustica líquida é um líquido incolor e transparente. Fácil de dissolver em água para formar uma solução alcalina, também tem deliquescência, absorve dióxido de carbono e sofre deterioração.

A soda cáustica é uma matéria-prima química básica, e a demanda a jusante inclui alumina, indústria química, fabricação de papel, impressão e tingimento, etc. A soda cáustica é amplamente utilizada no processo de fundição de alumínio na indústria metalúrgica. Ao dissolver a bauxita em uma solução de soda cáustica de alta temperatura, a alumina de alta pureza (Al2O3) pode ser extraída e, em seguida, refinada em metal de alumínio puro por meio de eletrólise. Na indústria de papel, a soda cáustica é usada para processamento de celulose para remover componentes não celulósicos e neutralizar ácidos orgânicos, a fim de melhorar a qualidade e durabilidade do papel. Nas indústrias têxtil e de impressão e tingimento, a soda cáustica é usada para remover óleo, adesivos e fibras finas da superfície dos tecidos, amaciando-os e tornando o processo de tingimento mais uniforme, melhorando assim a aparência e a textura dos produtos acabados.

Figura: Estrutura de demanda de álcalis líquidos (soda cáustica líquida) em 2023

2.2 Cloro líquido

A soda cáustica, também conhecida como hidróxido de sódio, é um álcali altamente corrosivo. Existem duas formas de soda cáustica: sólida e líquida. A soda cáustica sólida é branca e vem em flocos, grânulos, etc; A soda cáustica líquida é um líquido incolor e transparente. Fácil de dissolver em água para formar uma solução alcalina, também tem deliquescência, absorve dióxido de carbono e sofre deterioração.

Os produtos de cloro podem ser divididos em produtos de cloro inorgânico e produtos de cloro orgânico. A partir da estrutura a jusante do cloro, pode-se ver que os produtos de cloro inorgânico consomem mais cloro no consumo total de cloro. Atualmente, mais da metade do consumo total de produtos de cloro na China são produtos de cloro inorgânico, principalmente cloro inorgânico, cloreto e ácido clorídrico, que desempenham um papel importante na síntese de pesticidas, produtos farmacêuticos e outros produtos de polímeros clorados. O ácido clorídrico é uma importante matéria-prima na indústria química, utilizada em diversos campos, como limpeza de metais e acidificação de poços de petróleo; Os produtos de cloro orgânico incluem cloreto de polivinila, epicloridrina, etc., que são matérias-primas importantes para o cloreto de polivinila (PVC). Como um dos mundos;#39; s cinco principais plásticos de uso geral, o PVC é amplamente utilizado em materiais de construção, tubos, perfis, portas e janelas, pisos e outros campos devido às suas excelentes propriedades físicas e químicas. O cloreto de polivinila é o maior produto de cloro orgânico da China e o principal produto para regular o equilíbrio de cloro alcalino.

Figura: Estrutura de consumo de nitrogênio líquido em 2023

3. Introdução para equilíbrio de cloro-álcalis

No processo de produção da indústria de cloro-álcalis, a produção de soda cáustica, gás cloro e gás hidrogênio é de 1:0.886:0.025, o que significa que para cada tonelada de soda cáustica produzida, 0.886 toneladas de cloro serão geradas simultaneamente. O cloro líquido pode vaporizar em gás sob pressão normal, o que pode causar intoxicações graves quando inalado para o corpo humano. Tem um forte efeito irritante e corrosivo, é inflamável e explosivo e pertence a mercadorias perigosas. O armazenamento de mais de 5 toneladas é classificado como uma fonte de grande risco, com altos custos de transporte.

Portanto, como consumir cloro gasoso sempre foi uma questão inevitável na indústria. As empresas de cloro e álcalis geralmente determinam a taxa operacional de cloro e álcalis com base na demanda do mercado a jusante por cloro líquido, digerem cloro líquido no local e vendem soda cáustica externamente. De um modo geral, as fábricas de cloro e álcalis na região noroeste da China adotam um modo alcalino fixo de cloro, com PVC como produto principal e soda cáustica como subproduto. As fábricas de cloro e álcalis que apoiam a indústria de alumina em Xangai e Shandong também adotam um modelo de uso de álcalis para determinar o cloro, com cloro como subproduto.

Quando a demanda por soda cáustica no mercado é alta, as empresas de cloro e álcalis aumentam sua produção de soda cáustica. No entanto, devido à coprodução de soda cáustica e cloro líquido, à medida que a produção de soda cáustica aumenta, a produção de cloro líquido também aumentará de acordo. Se a demanda do mercado por cloro líquido for relativamente baixa neste momento, as empresas enfrentarão o dilema da digestão ineficaz do cloro líquido. Para evitar o acúmulo de estoque e interrupções na produção da fábrica, as empresas podem ter que vender cloro líquido a preços extremamente baixos e, em casos extremos, podem ter que pagar os custos de envio para garantir o envio pontual. Nesse caso, as perdas causadas pela venda de cloro líquido serão compensadas pelos lucros da soda cáustica, ou seja, "usando soda cáustica para complementar o cloro".

Quando a demanda do mercado por cloro líquido é forte, levando a um aumento em seu preço, as empresas de cloro e álcalis geralmente optam por aumentar a capacidade de produção para atender à crescente demanda por fornecimento de cloro líquido. Com a melhoria da produção, a soda cáustica como coproduto inevitavelmente aumentará significativamente. No entanto, devido à falta de aumento síncrono na demanda do mercado por soda cáustica, ou o mercado ' s resposta atrasada às mudanças na demanda, a elasticidade da demanda do mercado de soda cáustica é relativamente baixa, dificultando a absorção rápida da oferta recém-adicionada. Esse desequilíbrio entre oferta e demanda pode levar a um excesso de soda cáustica, pressionando para baixo seu preço. Em alguns casos extremos, as empresas podem ser forçadas a vender soda cáustica a um preço inferior ao custo para manter a produção e vendas normais de cloro líquido, e até mesmo fazer pagamentos reversos para garantir que a produção e as vendas de cloro líquido não sejam afetadas, ou seja, "suplementar álcalis com cloro".

4. A correlação entre start-up, lucro e preço no equilíbrio cloro-álcali

De acordo com dados reais, a taxa de operação da alumina é geralmente ligeiramente superior à da soda cáustica, enquanto a taxa de operação da soda cáustica e do PVC é mais consistente. O lucro da unidade de eletrólise está negativamente correlacionado com o lucro do PVC como um todo. A produção de alumina requer uma grande quantidade de soda cáustica, portanto, quando a taxa operacional da indústria de alumina aumenta, a demanda por soda cáustica também aumenta de acordo, promovendo empresas de cloro-álcalis para aumentar a produção de soda cáustica. Devido ao fato de que a indústria de alumina é uma das principais indústrias a jusante de soda cáustica, a taxa de operação da alumina geralmente precede ligeiramente a taxa de operação da soda cáustica. Portanto, o ajuste da produção de soda cáustica geralmente é uma resposta a mudanças na demanda e nos lucros a jusante.

Enquanto isso, as mudanças operacionais da soda cáustica e do PVC costumam ser consistentes. O cloro líquido é uma matéria-prima importante para a produção de PVC, e o cloro líquido e a soda cáustica são coproduzidos. Quando as empresas aumentam a produção de cloro líquido para atender à demanda por PVC, a produção de soda cáustica também aumenta de forma síncrona. Quando a demanda por soda cáustica aumenta, o cloro líquido também é produzido de forma síncrona, consumindo o excesso por meio da produção de PVC. Portanto, as mudanças na produção de PVC afetam diretamente a taxa operacional geral das empresas de cloro e álcalis, fazendo com que a tendência de mudanças na taxa operacional da soda cáustica e do PVC tenda a ser consistente.

Figura: Taxa de operação dos principais produtos da cadeia da indústria de cloro e álcalis

Em relação à correlação negativa entre os lucros das unidades eletrolíticas e do PVC, quando a demanda do mercado por PVC é forte e os preços sobem, as empresas de cloro e álcalis aumentam sua produção de cloro líquido para atender à demanda por PVC. Nesse caso, devido à coprodução de cloro líquido e soda cáustica, a produção de soda cáustica também aumentará. Se a demanda do mercado por soda cáustica não puder aumentar de forma síncrona neste momento, o excesso de oferta de soda cáustica reduzirá seu preço de mercado, reduzindo assim o lucro da soda cáustica e levando a uma diminuição no lucro geral da unidade de eletrólise. Esta situação reflete o período de alto lucro do PVC, que muitas vezes é acompanhado por uma diminuição nos lucros das unidades eletrolíticas, refletindo uma correlação negativa entre os dois.

Figura: Lucro da unidade de eletrólise e lucro do PVC

Em termos de preço absoluto, não há correlação negativa significativa entre os preços da soda cáustica e os preços do PVC.

Embora a soda cáustica e o PVC sejam coprodutos, sua demanda de mercado a jusante é impulsionada por diferentes fatores. A soda cáustica é usada principalmente em várias indústrias, como produção de alumina, fabricação de papel, têxteis e engenharia química. A demanda dessas indústrias geralmente está intimamente relacionada à construção de infraestrutura, atividades de manufatura e flutuações no comércio global durante o ciclo econômico. O PVC é utilizado principalmente na produção de produtos plásticos, como materiais de construção, tubos, portas, janelas e pisos, e sua demanda é mais diretamente afetada pelo mercado imobiliário e pelo investimento em construção de infraestrutura.

O impacto dos ciclos econômicos em diferentes setores geralmente varia ao longo do tempo. As flutuações cíclicas na indústria da construção (afetando a demanda de PVC) podem ocorrer primeiro em um determinado período de tempo, enquanto a indústria manufatureira ou química (afetando a demanda de soda cáustica) pode exibir diferentes flutuações cíclicas em períodos subsequentes. Essa diferença de tempo resulta em flutuações relativamente independentes nos preços da soda cáustica e do PVC em determinados estágios, em vez de uma simples correlação negativa.

Durante o período de expansão econômica, a construção de infraestrutura e a produção industrial geralmente crescem de forma síncrona, levando a um aumento na demanda por soda cáustica e PVC ao mesmo tempo. Mesmo que o preço do PVC suba e leve as empresas de cloro e álcalis a aumentar a produção, se a demanda por soda cáustica também estiver crescendo, o preço da soda cáustica pode não diminuir significativamente, mas pode permanecer em um nível alto ou até mesmo subir. Nesse caso, os preços da soda cáustica e do PVC podem subir de forma síncrona, em vez de se compensarem.

Figura: O prive de soda cáustica e PVC

Como uma empresa de engenharia experiente no campo de cloro-álcalis (campo de soda cáustica), A BPC está comprometida em fornecer serviços de atualização para clientes de cloro e álcalis em todo o mundo.