توازن الكلور -القلوي وأثره على المنتجات الرئيسية في السلسلة الصناعية

1. مقدمة إلى صناعة الكلور القلوي

وتشكل صناعة الكلور والقلويات (صناعة الصودا الكاوية) عنصراً هاماً في الصناعة الكيميائية، التي تنتج المواد الخام الكيميائية الأساسية مثل الصودا الكاوية (NaOH)، وغاز الكلور (Cl2)، وغاز الهيدروجين (H2) عن طريق التحليل الكهربي للمحلول الملحي المشبع. وتقوم صناعة الكلور -القلوي، بوصفها تكنولوجيا أساسية لإنتاج المواد الكيميائية، بدور محوري في تطوير الصناعة الكيميائية الحديثة في جميع أنحاء العالم. والصودا الكاوية هي المنتج الرئيسي لهذه الصناعة، في حين يعتبر الكلور والهيدروجين من المنتجات الثانوية ويؤديان دوراً لا بديل عنه في مختلف المجالات الصناعية.

وفي الوقت الحاضر، تعتمد صناعة الكلور -القلوي بصورة رئيسية ثلاث عمليات إنتاج مختلفة، وهي طريقة الزئبق، وطريقة الغشاء، وطريقة الغشاء الأيوني. على الرغم من أن هذه العمليات الثلاث تشترك في نفس مبدأ التفاعل الكيميائي وتنتج نواتج من خلال تفاعل 2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+ H2، فإن لكل منها خصائصها العملية. ويستخدم أسلوب الزئبق الزئبق كقطب كهربائي لإنتاج هيدروكسيد الصوديوم عالي النقاء بكفاءة دون الكلور. غير أن هذه الطريقة تتطلب استخدام وانبعاث كميات كبيرة من الزئبق، مما يشكل خطراً كبيراً بالتلوث على البيئة. ومع تعزيز اللوائح البيئية في أوائل السبعينات، تعاقبت بلدان مثل اليابان والولايات المتحدة وأوروبا الغربية على سن قوانين للحد من انبعاثات الزئبق، مما شجع على تطبيق قوانين الحجاب الحاجز على نطاق واسع. وتفصل الطريقة الرقية غاز الكلور وهيدروكسيد الصوديوم بإضافة رقية في الخلية الإلكتروليتيكية للحد من خلط الشوائب. وعلى الرغم من أنها تقلل من استخدام الزئبق وانبعاثه مقارنة بطريقة الزئبق، فإنها لا تزال تعاني من مشاكل انخفاض نقاء المنتج وارتفاع استهلاك الطاقة. ومن أجل معالجة هذه القضايا، تم تصنيع طريقة غشاء التبادل الأيوني في اليابان والولايات المتحدة في عام 1975. ويجمع أسلوب الغشاء الأيوني بين مزايا أسلوب الزئبق والأسلوب الغشائي، الذي لا يتسم فقط بجودة منتج عالية واستهلاك منخفض للطاقة، ولكنه لا ينتج أيضاً انبعاثات مواد ضارة أثناء عملية الإنتاج، ليصبح عملية شائعة الاستخدام على نطاق واسع في صناعة الكلور -القلوي الحديثة.

2. الطلب على الصودا الكاوية والكلور

2-1 الصودا الكاوية

الصودا الكاوية، والمعروفة أيضًا باسم هيدروكسيد الصوديوم، هي مادة قلوية أكالة للغاية. هناك نوعان من الصودا الكاوية: الصلبة والسائلة. الصودا الكاوية الصلبة بيضاء وتأتي في شكل رقائق أو حبيبات، إلخ ؛ الصودا الكاوية السائلة هي سائل شفاف عديم اللون. سهل الذوبان في الماء لتشكيل محلول قلوي، لديه أيضا يذوب، يمتص ثاني أكسيد الكربون ويخضع للتلف.

الصودا الكاوية مادة خام كيميائية أساسية، ويشمل الطلب في مرحلة ما بعد الإنتاج الألومينا والصناعة الكيميائية وصناعة الورق والطباعة والصباغة وما إلى ذلك. تستخدم الصودا الكاوية على نطاق واسع في عملية صهر الألومنيوم في الصناعات المعدنية. عن طريق إذابة البوكسيت في محلول الصودا الكاوية عالي الحرارة، الألومينا عالية النقاء (Al2O3) يمكن استخراجها، ثم تنقية إلى مزيد من معدن الألومنيوم النقي من خلال التحليل الكهربائي. في صناعة الورق، يتم استخدام الصودا الكاوية لمعالجة لب الورق لإزالة المكونات غير السليلوزية وتحييد الأحماض العضوية، من أجل تحسين جودة ومتانة الورق. في صناعات النسيج والطباعة والصباغة، تستخدم الصودا الكاوية لإزالة الزيت والمواد اللاصقة والألياف الناعمة من سطح الأقمشة، وتليينها وجعل عملية الصباغة أكثر اتساقا، وبالتالي تحسين مظهر وقوام المنتجات النهائية.

الشكل: هيكل الطلب القلوي السائل (الصودا الكاوية السائلة) في عام 2023.

2-2 الكلور السائل

الصودا الكاوية، والمعروفة أيضًا باسم هيدروكسيد الصوديوم، هي مادة قلوية أكالة للغاية. هناك نوعان من الصودا الكاوية: الصلبة والسائلة. الصودا الكاوية الصلبة بيضاء وتأتي في شكل رقائق أو حبيبات، إلخ ؛ الصودا الكاوية السائلة هي سائل شفاف عديم اللون. سهل الذوبان في الماء لتشكيل محلول قلوي، لديه أيضا يذوب، يمتص ثاني أكسيد الكربون ويخضع للتلف.

يمكن تقسيم منتجات الكلور إلى منتجات كلور غير عضوية ومنتجات كلور عضوية. ومن هيكل الكلور في المراحل النهائية، يمكن ملاحظة أن منتجات الكلور غير العضوية تستهلك كميات أكبر من الكلور في إجمالي استهلاك الكلور. وفي الوقت الحاضر، فإن أكثر من نصف مجموع استهلاك منتجات الكلور في الصين هو من منتجات الكلور غير العضوية، ولا سيما الكلور غير العضوي والكلوريد وحامض الهيدروكلوريك، التي تؤدي دوراً هاماً في تركيب مبيدات الآفات والمواد الصيدلانية وغيرها من منتجات البوليمر المكلورة. حمض الهيدروكلوريك مادة خام هامة في الصناعة الكيميائية، وتستخدم في مجالات مختلفة مثل تنظيف المعادن وتحمض آبار النفط ؛ وتشمل منتجات الكلور العضوية البولي فينيل كلوريد، والإبيكلورو هيدرين، وما إلى ذلك، وهي مواد خام هامة من أجل البولي فينيل كلوريد. كواحد من العالم#يستخدم PVC على نطاق واسع في مواد البناء والأنابيب والجوانب والأبواب والنوافذ والأرضيات وغيرها من المجالات بسبب خصائصه الفيزيائية والكيميائية ممتازة. يعد متعدد كلوريد الفينيل أكبر منتج كلور عضوي في الصين والمنتج الرئيسي لتنظيم توازن الكلور القلوي.

الشكل: هيكل استهلاك النيتروجين السائل في عام 2023.

3. مقدمة بشأن توازن الكلور والقلويات

وفي عملية إنتاج صناعة الكلور والقلويات، يبلغ إنتاج الصودا الكاوية وغاز الكلور وغاز الهيدروجين 0.886:0.025، مما يعني أنه لكل طن يتم إنتاجه من الصودا الكاوية، يتم إنتاج 0.886 طن من الكلور في وقت واحد. ويمكن للكلور السائل أن يتبخر إلى غاز تحت الضغط العادي، الذي يمكن أن يسبب تسمم خطير عند استنشاقه في جسم الإنسان. وهو ذو تأثير مهيج قوي وقابلية للتآكل، وهو قابل للاشتعال والانفجار، وينتمي إلى البضائع الخطرة. ويصنف تخزين أكثر من 5 أطنان كمصدر خطر رئيسي، مع ارتفاع تكاليف النقل.

ولذلك، فإن كيفية استهلاك غاز الكلور كانت دائما قضية لا مفر منها في الصناعة. وتحدد مؤسسات إنتاج الكلور القلوي بصفة عامة معدل تشغيل إنتاج الكلور القلوي استناداً إلى طلب السوق على الكلور السائل في المراحل النهائية من الإنتاج، وهضم الكلور السائل في الموقع، وبيع الصودا الكاوية خارجياً. وعموماً، تعتمد مصانع الكلور -القلوي في المنطقة الشمالية الغربية من الصين طريقة الكلور القلوي الثابت، حيث يستخدم كلوريد البوليفينيل كمنتج رئيسي والصودا الكاوية كمنتج ثانوي. كما تعتمد مصانع الكلور والقلويات التي تدعم صناعة الألومينا في شنغهاي وشاندونغ نموذجاً لاستخدام القلوي لتحديد الكلور، مع اعتبار الكلور منتجاً ثانوياً.

وعندما يكون الطلب على الصودا الكاوية مرتفعاً في السوق، ستزيد مؤسسات إنتاج الكلور القلوي من إنتاجها للصودا الكاوية. غير أنه نظراً للإنتاج المشترك للصودا الكاوية والكلور السائل، مع زيادة إنتاج الصودا الكاوية، سيزداد إنتاج الكلور السائل وفقاً لذلك أيضاً. وإذا كان طلب السوق على الكلور السائل منخفضا نسبيا في هذا الوقت، فستواجه المؤسسات معضلة الهضم غير الفعال للكلور السائل. ولتجنب تراكم المخزون وتعطل إنتاج المصانع، قد تضطر الشركات إلى بيع الكلور السائل بأسعار منخفضة للغاية، وقد تضطر في الحالات القصوى إلى سداد تكاليف الشحن لضمان شحنه في الوقت المناسب. وفي هذه الحالة، تعوض الخسائر الناجمة عن بيع الكلور السائل بالأرباح المحققة من الصودا الكاوية، أي استخدام الصودا الكاوية لتكملة إنتاج الكلور.

وعندما يكون طلب السوق على الكلور السائل قويا، مما يؤدي إلى زيادة سعره، كثيرا ما تختار شركات الكلور -القلوي زيادة قدرتها الإنتاجية لتلبية الطلب المتزايد على إمدادات الكلور السائل. ومع تحسين الإنتاج، ستزداد حتماً الصودا الكاوية كمنتج مشترك زيادة كبيرة. ومع ذلك، بسبب عدم وجود زيادة متزامنة في الطلب في السوق على الصودا الكاوية، أو السوق#(39) تأخر استجابة التغيرات في الطلب، مرونة الطلب في سوق الصودا الكاوية منخفضة نسبياً، مما يجعل من الصعب استيعاب العرض المضاف حديثاً بسرعة. ويمكن أن يؤدي هذا الخلل في التوازن بين العرض والطلب إلى زيادة في الصودا الكاوية، مما يضع ضغطًا على سعرها. وفي بعض الحالات القصوى، قد تضطر الشركات إلى بيع الصودا الكاوية بسعر أقل من التكلفة من أجل الحفاظ على الإنتاج العادي للكلور السائل ومبيعاته، بل قد تشارك في دفع مبلغ عكوس لضمان عدم تأثير إنتاج الكلور السائل ومبيعاته، أي تكميل القلوي بالكلور quot ؛

4. العلاقة بين البدء والربح والسعر في توازن الكلور القلوي

وفقا للبيانات الفعلية، فإن معدل تشغيل الألومنيوم عموما أعلى قليلا من ذلك الصودا الكاوية، في حين أن معدل تشغيل الصودا الكاوية و PVC أكثر ثباتاً. ويرتبط ربح وحدة التحليل الكهربائي ارتباطاً سلبياً بأرباح كلوريد البوليفينيل ككل. ويتطلب إنتاج الألومينا كمية كبيرة من الصودا الكاوية، لذلك عندما يزيد معدل تشغيل صناعة الألومينا، فإن الطلب على الصودا الكاوية سيزداد أيضا وفقا لذلك، مما يشجع مؤسسات إنتاج الكلور القلوي على زيادة إنتاج الصودا الكاوية. بسبب حقيقة أن صناعة الألومينا هي واحدة من الصناعات الرئيسية للصودا الكاوية، ومعدل تشغيل الألومينا عادة ما يسبق قليلا معدل تشغيل الصودا الكاوية. ولذلك، فإن تعديل إنتاج الصودا الكاوية يكون عادة استجابة للتغيرات في الطلب والأرباح في المراحل النهائية من الإنتاج.

وفي الوقت نفسه، فإن التغييرات التشغيلية للصودا الكاوية و PVC غالبا ما تكون متسقة. والكلور السائل مادة خام هامة لإنتاج بوليفينيل الكلوريد، ويتم إنتاج الكلور السائل والصودا الكاوية معاً. وعندما تزيد المؤسسات إنتاج الكلور السائل لتلبية الطلب على بوليفينيل الكلوريد، فإن إنتاج الصودا الكاوية سيزداد أيضاً بصورة متزامنة. وعندما يزداد الطلب على الصودا الكاوية، يتم إنتاج الكلور السائل بشكل متزامن، حيث يستهلك كميات زائدة من خلال إنتاج كلوريد البوليفينيل. ولذلك، فإن التغيرات في إنتاج كلوريد البوليفينيل تؤثر مباشرة على معدل التشغيل العام لمؤسسات إنتاج الكلور -القلوي، مما يجعل اتجاه التغيرات في معدل تشغيل الصودا الكاوية وكلوريد البوليفينيل متماسكاً.

الشكل: معدل تشغيل المنتجات الرئيسية في سلسلة صناعة الكلور -القلوي

وفيما يتعلق بالعلاقة السلبية بين أرباح وحدات التحليل الكهربائي وكلوريد البوليفينيل، فعندما يكون الطلب في السوق قوياً وترتفع الأسعار، ستزيد مؤسسات إنتاج الكلور القلوي إنتاجها من الكلور السائل لتلبية الطلب على كلوريد البوليفينيل. وفي هذه الحالة، سيزداد إنتاج الصودا الكاوية أيضاً بسبب الإنتاج المشترك للكلور السائل والصودا الكاوية. وإذا لم يكن من الممكن زيادة الطلب في السوق على الصودا الكاوية بشكل متزامن في هذا الوقت، فإن الفائض في عرض الصودا الكاوية سيخفض من سعرها في السوق، مما يقلل من أرباح الصودا الكاوية ويؤدي إلى انخفاض في الأرباح الإجمالية لوحدة التحليل الكهربائي. وتعكس هذه الحالة فترة الربح المرتفع لكلوريد البوليفينيل المتعدد، الذي يصاحبه في كثير من الأحيان انخفاض في أرباح وحدات التحليل الكهربائي، مما يعكس وجود ارتباط سلبي بين الاثنين.

الشكل: أرباح وحدة التحليل الكهربائي وربح كلوريد البوليفينيل

ومن حيث السعر المطلق، لا يوجد ارتباط سلبي هام بين أسعار الصودا الكاوية وأسعار كلوريد البوليفينيل.

وعلى الرغم من أن الصودا الكاوية وكلوريد البوليفينيل من المنتجات المشتركة، فإن الطلب عليها في الأسواق الثانوية مدفوع بعوامل مختلفة. تستخدم الصودا الكاوية بشكل رئيسي في مختلف الصناعات مثل إنتاج الألومينا، وصناعة الورق، والمنسوجات، والهندسة الكيميائية. غالبًا ما يرتبط الطلب على هذه الصناعات ارتباطًا وثيقًا ببناء البنية التحتية وأنشطة التصنيع والتقلبات في التجارة العالمية خلال الدورة الاقتصادية. ويستخدم كلوريد البوليفينيل أساساً في إنتاج المنتجات البلاستيكية مثل مواد البناء والأنابيب والأبواب والنوافذ والأرضيات، ويتأثر الطلب عليه بشكل مباشر أكثر بسوق العقارات والاستثمار في بناء الهياكل الأساسية.

غالباً ما يختلف تأثير الدورات الاقتصادية على الصناعات المختلفة مع مرور الوقت. وقد تحدث التقلبات الدورية في صناعة البناء (التي تؤثر على الطلب على بوليفينيل الكلوريد) أولاً في فترة معينة من الزمن، في حين أن الصناعة التحويلية أو الصناعة الكيميائية (التي تؤثر على الطلب على الصودا الكاوية) قد تظهر تقلبات دورية مختلفة في الفترات اللاحقة. ويؤدي هذا الاختلاف الزمني إلى تقلبات مستقلة نسبياً في أسعار الصودا الكاوية وكلوريد البوليفينيل في مراحل معينة، بدلاً من ارتباط سلبي بسيط.

وخلال فترة التوسع الاقتصادي، عادة ما ينمو بناء الهياكل الأساسية والإنتاج الصناعي بشكل متزامن، مما يؤدي إلى زيادة الطلب على الصودا الكاوية وكلوريد البوليفينيل في الوقت نفسه. وحتى إذا ارتفع سعر كلوريد البوليفينيل وأدى إلى زيادة إنتاج شركات إنتاج الكلور القلوي، فإن سعر الصودا الكاوية قد لا ينخفض انخفاضاً كبيراً إذا كان الطلب على الصودا الكاوية يتزايد أيضاً، ولكنه قد يظل مرتفعاً أو حتى مرتفعاً. وفي هذه الحالة، قد ترتفع أسعار الصودا الكاوية وكلوريد البوليفينيل بشكل متزامن بدلاً من التعويض عن بعضهما البعض.

الشكل: الصودا الكاوية و PVC.

وكشركة هندسية ذات خبرة في مجال الكلور -القلوي (حقل الصودا الكاوية)، ويلتزم المركز بتوفير خدمات الارتقاء بمستلزمات إنتاج الكلور القلوي في جميع أنحاء العالم.