中国报告大厅网讯，随着国家 “双碳” 目标的持续推进，高耗能行业的节能降碳改造已成为产业升级的核心任务。离子膜烧碱作为氯碱行业的关键产品，其生产过程的能源消耗与碳排放水平直接关系到行业绿色转型成效。当前，国家已出台多项政策明确离子膜烧碱行业的能效标杆与碳排放核算标准，同时行业内也在积极探索余热利用、设备升级、工艺优化等技术路径，以实现碳减排目标。基于《氯碱行业离子膜法电解工艺碳排放核算标准》，对10万 t/a 离子膜烧碱装置的碳排放量进行精准核算，并针对性研究可落地的节能降碳措施，对推动2025年离子膜烧碱行业实现低碳发展具有重要实践意义。以下是2025年离子膜烧碱行业趋势分析。
国家层面已形成多维度政策体系引导离子膜烧碱行业节能降碳。2023年，国家发展改革委等部门发布《工业重点领域能效标杆水平和基准水平(2023 年版)》，其中明确 30% 离子膜法液碱能效标杆水平为 315 kgce/t，基准水平为 350 kgce/t;对拟建项目要求对照能效标杆水平建设，能效介于标杆与基准水平之间的存量项目需加强绿色低碳技术应用，能效低于基准水平的存量项目原则上应在 2025 年底前完成技术改造或淘汰退出。2024 年 5 月，生态环境部会同相关部委制定《关于建立碳足迹管理体系的实施方案》，从产品碳足迹核算标准、边界、方法、数据质量等方面提出规范要求，并推动团体标准向行业或国家标准转化。
在行业标准层面，2022 年 12 月发布、2023 年 3 月实施的团体标准《氯碱行业离子膜法电解工艺碳排放核算标准》(T/CCASC 6005-2022)，对离子膜烧碱碳排放核算边界、要求和方法作出具体规定，明确以标杆值法确定离子膜法电解工艺吨碱碳排放基准值为 1.45 t，并通过碳资产管理方法和减排措施提供技术支持。后续对 10 万 t/a 离子膜烧碱装置的碳排放量核算及节能降碳措施研究，均以该新版标准为核心依据。
二、离子膜烧碱生产工艺流程解析离子膜烧碱生产需经过多道工序实现原料转化与产品提纯，具体流程如下：电解后的淡盐水与回收的碱性废水、机封水一同进入配水槽作为化盐用水，在化盐池溶解原盐形成饱和盐水;盐水精制阶段，通过加入未脱氯淡盐水、氢氧化钠、碳酸钠，结合浮上桶配套膜过滤技术，去除菌藻类、腐殖酸等有机物及钙镁离子，制得一次精盐水;一次精盐水经盐酸调整 pH 值后进入螯合树脂塔进行二次精制，通过螯合树脂吸附去除微量金属离子，得到符合电解要求的二次精盐水。
二次精盐水经预热后送往电解槽，在直流电作用下，电解槽阳极室产生氯气和淡盐水，淡盐水需经脱氯、氯酸盐分解及膜法脱硝工序处理后循环作为化盐用水，氯气则送往氯气处理工序，经冷却脱水、浓硫酸干燥后送往下游用户;阴极室产生氢氧化钠和氢气，为控制出槽阴极氢氧化钠质量分数在 30%~32%，需在阴极加入适量纯水，氢氧化钠经冷却后作为成品碱送往贮罐，氢气经冷却脱水后用于氯化氢合成及其他下游环节。此外，开停车或氯气处理产生的废氯气、事故氯气，通过碱液循环喷淋吸收反应生成次氯酸钠;部分氯气进入液化器与冷媒进行热交换，冷凝液化后成为液氯产品。
三、离子膜烧碱生产碳排放核算边界、要求与 10 万 t/a 装置核算结果 (一)核算边界界定依据《氯碱行业离子膜法电解工艺碳排放核算标准》(T/CCASC 6005-2022)，离子膜烧碱碳排放核算边界为：从能源和物料经计量进入生产工序开始，到成品计量入库的整个生产过程，不包含辅助生产系统和附属生产系统。具体涵盖原盐或盐卤等原材料、电力及蒸汽等能源经计量进入生产单元，电解用交流电进入整流变压器前计量开始，经盐水制备、精制、电解、烧碱蒸发、固碱加工至成品烧碱计量入库，以及氯气处理、氢气处理后送出相关生产单元的所有生产用能设备设施，核心涉及盐水精制、电解、氯气处理、氢气处理等工序。
(二)核算核心要求核算边界内的碳排放总量为进出边界的碳源流产生的排放量，离子膜法电解工艺联产的烧碱、氯气、氢气中，氯气与氢气处理过程的碳排放量由烧碱产品承担，烧碱产量需折 100% 计算;液氯作为商品直接销售或企业自用于其他装置时，需承担液化及包装过程的碳排放量。
核算边界内回收利用的二氧化碳，需根据实际回收利用量从碳排放总量中扣除。
核算边界内产生的氢气、余热及化学反应热等输出边界后作为能源使用时，该部分能源不纳入碳排放量核算。
核算边界内使用自身配套的绿色能源时，该部分能源不纳入碳排放量核算。
四、离子膜烧碱生产节能降碳关键技术与实施效果结合《氯碱行业离子膜法电解工艺碳排放核算标准》(T/CCASC 6005-2022)及《烧碱行业节能降碳改造升级实施指南》推荐方向，针对离子膜烧碱生产过程，可通过余热梯级利用、核心设备改造、工艺优化等技术路径实现碳减排，具体措施及效果如下：
(一)出电解槽烧碱余热利用技术某离子膜烧碱生产采用特定型号电解槽，烧碱出槽温度控制在 88℃，高温高浓度烧碱易对储罐、槽车及管道造成腐蚀，常规需通过换热器冷却至 40℃以下;同时，电解槽为控制出槽碱液浓度，需在进槽循环碱液中加入脱盐水，脱盐水需从室温加热至 88℃左右，需消耗蒸汽。通过技术改造，在成品烧碱板式换热器前增加一台换热器，利用出电解槽的高温碱液先对脱盐水加热，加热后的脱盐水再并入循环碱，成品烧碱后续通过原有换热器冷却至储存温度。
从能耗计算来看，电解槽脱盐水加入量与烧碱产量存在固定比例，脱盐水流量约为 12.5 m³/h，从常温 20℃升温至 60℃，每吨脱盐水需吸收热量 Q=4.186×1000×40=167440 kJ，折合 0.6 MPa 蒸汽约 61 kg。以 10 万 t/a 100% 烧碱计算，通过该技术可节省蒸汽消耗，对应减少二氧化碳排放量 1849 t。
(二)烧碱蒸发二次蒸汽冷凝液余热利用技术部分离子膜烧碱生产采用二效蒸发工艺生产 48% 烧碱，对二次蒸汽冷凝液进行电导率和水质含盐分析后发现，其水质与脱盐水接近。通过技术改造，将二次蒸汽冷凝液收集后输送至电解工序，作为电解槽阴极补充水使用，不仅减少了脱盐水用量，且回收的冷凝液温度较高，可降低蒸汽消耗量。为保障电解槽安全运行，在冷凝液输送管路安装在线 pH 值和电导率分析仪，确保水质达标。
(三)高温湿氯气预热盐水技术离子膜烧碱生产中，进电解槽的盐水温度要求≥75℃，而出电解槽的湿氯气温度高且夹带部分水蒸气，蕴含较大热量。通过技术改造，采用高温湿氯气对盐水进行预热，可实现能量回收与工艺需求的匹配。以 10 万 t/a 烧碱装置为例，盐水流量约 130 m³/h，饱和盐水密度约 1.17 kg/L，比热容为 3.89 kJ/(kg・℃)，将盐水温度由 57℃预热至 63℃，经热量计算可节约蒸汽约 1.25 t/h，年减少蒸汽用量 1 万 t;同时，高温湿氯气温度可下降约 15℃，有效降低氯气处理系统的运行负荷。
(四)氯化氢合成炉化学热量回收技术氯化氢合成是离子膜烧碱配套生产的重要环节，氢气与氯气在合成炉燃烧反应生成氯化氢时会释放大量热量。早期合成炉采用循环水移热，后续发展为热水型合成炉(副产热水用于盐水加热或溴化锂机组用热)，当前先进的副产低压蒸汽合成炉可生产 0.30~0.40 MPa 蒸汽，1 t 氯化氢可副产 0.6~0.75 t 蒸汽，该蒸汽不仅可用于一次盐水和电解盐水加热，还可供应氯乙烯装置盐酸解吸、聚合装置脱盐水加热及流化床、汽提塔供热。
某 10 万 t/a 离子膜烧碱装置配套 4 台氯化氢合成炉，满足 10 万 t/a PVC 装置对氯化氢气体、工业盐酸及高纯盐酸的需求。通过采用自动点火技术与副产蒸汽合成炉(替代原有合成炉)，副产蒸汽压力提升至 0.6 MPa 以上，年可副产 0.6 MPa 饱和蒸汽 7.2 万 t，可完全替代烧碱生产所需蒸汽，减少因热力消耗产生的全部二氧化碳排放量 4634 t，使烧碱单位产品碳排放量降至 1.36 t/t。
(五)膜极距电解槽节电改造技术《2025-2030年中国离子膜烧碱市场专题研究及市场前景预测评估报告》指出，电解槽是离子膜烧碱生产的核心设备，其用电量占生产总电耗的 90% 以上。膜极距电解槽通过缩短阴阳极间距，可有效降低槽电压，该技术于 2019 年列入《产业结构调整目录》中石化行业鼓励类并推广。某 10 万 t/a 离子膜烧碱装置通过膜极距电解槽改造，烧碱工艺电耗降低 98 kW・h/t，装置年减少用电量 980 万 kW・h，对应减少二氧化碳排放量 5700 t。
(六)氯气压缩机节电升级改造技术部分离子膜烧碱生产中，氯气压缩原采用液环式压缩机，以浓硫酸为压缩介质，压缩气量 1600 m³/h。因设备运行年久，运行能力下降，需开启 4 台、备用 1 台才能满足 10 万 t/a 烧碱装置的氯气压缩需求，输送压力为 0.10~0.35 MPa，配套电机额定功率 185 kW，4 台同时运行时实际耗电量达 740 kW，电耗较高。
通过调研行业先进技术，计划采用 3 台离心式氯气压缩机进行升级改造，单台按 6 万 t/a 烧碱产量匹配，开启 2 台、备用 1 台即可满足生产负荷需求。所选 LYJIII-0.35/2800 型氯气压缩机配套电机功率 220 kW，改造后每小时可减少用电量 300 kW・h，年减少用电量 240 万 kW・h，折合减少二氧化碳排放量 1394 t。
(七)三效逆流离子膜烧碱蒸发浓缩技术传统离子膜烧碱蒸发多采用二效蒸发工艺，而三效逆流蒸发工艺通过充分利用二效蒸汽的热量，可显著降低蒸汽消耗。目前，三效逆流降膜蒸发工艺已广泛应用于烧碱蒸发领域，与二效碱蒸发技术相比，吨碱汽耗平均由 0.72 t 降至 0.52 t，即生产 1 t 50% 的 NaOH 溶液可节约蒸汽约 0.2 t，有效减少热力消耗及对应碳排放量。
(八)氯酸盐分解新技术应用当前离子膜烧碱装置多采用加酸控制 pH 值并升温的方式，实现淡盐水中氯酸盐分解，该工艺存在盐酸、烧碱及蒸汽消耗较高的问题。通过研究新技术，在淡盐水中加入还原剂与氯酸盐反应，可减少盐酸用量，同时降低烧碱和蒸汽消耗。以 10 万 t/a 烧碱装置为例，采用该技术后蒸汽用量降低约 0.7 t/h，年可节约蒸汽消耗，对应减少二氧化碳排放量 1663 t。
五、2025年离子膜烧碱行业节能降碳发展方向与总结2024年6月，国家已出台炼油、合成氨、钢铁、水泥等四个行业的节能降碳专项行动计划，围绕产业结构优化、节能改造、设备更新、能源低碳转型、资源循环利用、数字化升级等方面部署重点任务，并对二氧化碳减排作出具体规定。作为高耗能产品，离子膜烧碱行业即将面临明确的节能降碳任务，推动生产过程碳减排成为行业绿色发展的核心议题。
从离子膜烧碱生产的能源消耗结构来看，电力是主要能源消耗，热力产生的二氧化碳排放量仅占总排放量的 3%~5%，因此，减少用电量是降低离子膜烧碱产品碳排放量的关键方向。未来可重点探索两大技术路径：一是氧阴极电解槽耦合绿电制氢技术，通过氧阴极技术制取烧碱和氯气，结合绿电制取氢气，大幅降低生产用电量;二是二氧化碳吸收技术，例如在盐水精制环节采用石灰芒硝烟道气技术，既能固定排放烟气中的二氧化碳，又能减少一次盐水精制过程中碳酸钠的用量，实现 “减排” 与 “降耗” 的双重效益。
综合来看，当前通过余热利用、核心设备改造、工艺优化等技术，已可实现 10 万 t/a 离子膜烧碱装置单位产品碳排放量从 1.447 t/t 向 1.36 t/t 的下降，且后续仍有较大优化空间。2025年，随着政策要求的进一步收紧、绿色能源替代率的提升及新技术的落地应用，离子膜烧碱行业将逐步形成 “政策引导 - 标准规范 - 技术落地 - 效益提升” 的良性循环，推动行业向低碳化、高效化方向持续转型。
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