電石發氣量對PVC生產成本的影響及控制措施

劉 浩

（新疆中泰化學股份有限公司，烏魯木齊 830009）

1 電石生產對成本影響理論依據

1.1 電石發氣量與電石純度之間關系

依據反應式CaC2+2H2O→C2H2＋Ca（OH）2，1 kg純電石與水反應生成406.2 g 乙炔氣，而標況下乙炔氣體積為22.4 L/mol，則常壓下20 ℃時，1 kg 純電石可發出372.3 L 乙炔氣。由此可以計算不同純度下電石的發氣量。例如：電石純度在80%，發氣量為297.84 L/kg。

由此可以看出，電石發氣量高低與電石純度成正比關系。也就是說電石純度越高，電石發氣量越高，PVC 的生產成本越低。

1.2 電石工藝耗電機理

當電石發氣量在300 L/kg 時，電石純度為80.6%；依據熱量平衡式CaO＋3C=CaC2＋CO-466 kJ，則生產1 t 發氣量為300 L/kg 電石，理論耗電量為1 000×0.806÷64×466 000÷3 600 000＝1 630（kW·h）。

中泰礦冶實際電耗平均在3 311 kW·h，遠遠高于此理論值，原因主要有以下幾個方面：（1）電石生產許多副反應消耗很多熱量；（2）電石爐氣及粉塵帶走部分熱量；（3）變壓器、電極及爐體的熱量損失。

1.3 電石、石灰相平衡與電耗、發氣量關系

實際生產中電石發氣量高低、電耗高低與原料配比及操作密切相關，因為電石生產過程中，電石與石灰存在共熔點問題，電石電耗與發氣量之間并不完全成正比關系，只是電石純度在69%（發氣量為260 L/kg）以上時，電石純度越高，電耗也越高、發氣量也就越高，此時發氣量與電耗可成正比。

2 實際生產中電石工藝電耗與成本關系

假定Y 為電石電耗，X 為電石發氣量（X≥260 L/kg），K 為系數，則存在如下關系：Y≈K·X。將2013年1-11月該公司1＃、2＃ 電石爐生產數據進行收集，統計數據見表1。

表1 2013年1～11月1#、2#電石爐生產數據

表2 不同電石單位運行成本

通過對中泰礦冶工藝電耗及電石發氣量大量數據進行驗證，K 取值范圍為11.40～11.50較為合理。

2013年1-11月中泰礦冶電石工藝電耗kW·h-1與生產成本（元）見圖1，從圖中可以看出，礦冶電石生產成本的高低與工藝電耗基本存在正比關系，存在部分波動的主要原因為生產不穩定。

圖1 2013年礦冶電石電耗生產成本曲線

3 不同發氣量電石的使用對公司成本影響

3.1 發氣量高低對聚氯乙烯樹脂成本影響

根據聚氯乙烯樹脂生產原理，假設電石發氣量為A L/kg，每月所使用的電石為B kg，若乙炔氣轉化率為0.85，則乙炔氣產量為A×B×85%（L），則單體產量為A×B×0.85÷356（kg），假定聚合收率為0.95，則樹脂產量為A×B×0.85×0.95÷356（kg），則電石單耗為356÷（A×0.85×0.95）。

根據上述公式，以2013年全公司電石采購均價2 472元，核算使用不同發氣量的電石生產1t PVC，按消耗的電石費用折算出的單位運行成本，見表2。

從上表可以看出，公司使用發氣量高的電石，成本降低較明顯。例如同樣生產1 t PVC，使用發氣量為290 L/kg 的電石要比使用260 L/kg 的電石單位運行成本節省出3.16元。由此可見，發氣量對生產成本影響較大。

3.2 低發氣量電石對聚氯乙烯樹脂成本其他方面的影響

該公司規定每噸PVC 運渣成本不能超過34.96元。每生產1 t PVC 產生含水率40%的電石渣約3 t，噸渣運費為10元。根據單耗來看，采用發氣量260 L/kg 與290 L/kg 的電石生產1 t PVC，產生的電石渣相差0.176 t，將造成拉渣成本相差1.76元。

若使用發氣量低的電石，勢必造成PVC 生產渣漿工序板框數增多，設備負荷增大，工人勞動強度加大，初步核算負荷增加50%左右，由此帶來的生產降負荷，產量降低等負面效應難以估量。

4 電石生產措施及要求

4.1 生產高發氣量的電石，降低公司總生產成本

對使用電石的單位而言，每提高一個發氣量降低PVC 單位成本8～12元，若以降低8元/t 電石采購成本核算，礦冶電石每提高一個發氣量，公司總成本降低4元。從公司總體利益考慮，要求中泰礦冶生產出高發氣量的電石（至少在285 L/kg 以上）。

2013年全年公司通過采取以下措施，提高電石發氣量，降低生產成本。

（1）嚴把原材料采購、檢驗及入庫關。對主要原材料（焦炭、蘭炭、石灰石等）的采購質量提出嚴格要求，原材料到貨后按照相關標準嚴格分析，對于有疑問的，重新監測分析，對于不合格或達不到使用標準的，嚴格執行扣減制度，必要時車車取樣、車車分析。

（2）工藝技術控制。在確保安全生產的前提下，發氣量穩中有升，不斷調整焦炭和蘭炭配比，以降低生產運行成本。焦炭：蘭炭配比從以前的3∶7調整為現在的7∶3，除此之外，定期組織人員學習、培訓生產過程的工藝技術，包括燒制時間、出料時間的控制，工藝改進等，提高操作人員的操作水平。在正常生產運行中嚴格控制操作工藝指標參數。

（3）管理措施。生產運行利潤實行日報、周報、月報、季報監控制規定，每日對總體生產運行成本進行測算，每周總結、測算，找出成本上升或下降的原因，根據找出的原因，提出下周生產過程中的預防和整改措施，每月定期總結1次，召開專項經濟運行分析總結會，系統全面地分析及提出下月生產任務，使整個生產運行管理理念上升為生產經營管理理念。

通過一系列具體措施，有效控制了生產成本，中泰礦冶電石的平均發氣量（加權平均值）達到了296 L/kg，達到并超出預期設定的指標值。

4.2 嚴格控制風化率在5%以下

電石的風化特性決定電石只要暴露在空氣中，就會發生持續不斷的風化反應，并且單位重量的電石粒徑越小，表面積越大，風化速度越快。隨著電石的風化，其自身的使用價值也會逐漸消失，所以需要控制電石的日破碎量及風化率，要根據使用需求安排破碎，不能過早破碎造成風化量加大，控制風化率在5%以下，采取了以下措施降低風化。

（1）嚴格控制總庫存量。在實際生產過程中嚴格控制中泰礦冶電石總庫存量不超過2 000 t，避免因庫存太高，造成局部風化。

（2）合理規定拉運量及卸車量。該公司每天的生產量約在3 500 t，規定物流總公司每天拉運電石不少于3 500 t，同時，使用單位每天卸電石不少于3 500 t。也就是說，生產量、拉運量和使用量要達到平衡，最大化降低積庫、壓庫現象。

（3）定期清理電石庫灰分。規定每半月定期對電石庫清理一遍，嚴禁在風化的電石上再行堆放新生產的電石，如遇裝置局部停車或電石庫存量較少時，隨時不定期進行清理。

通過以上措施，最大化避免因庫存太大、拉運不及時，造成電石風化、成本上升的不利局面，并在實際運行過程中取得了良好的效果。

5 經濟效益評價

根據上述成本分析，提出控制子公司（中泰礦冶）的電石發氣量應大于285 L/kg，同時控制風化率在5%以下的要求。

經過1年的實際運行，2013年共生產電石123.1萬t，平均發氣量為296 L/kg，較2012年同比發氣量提高7 L/kg，初步測算降低PVC 總生產成本3 400多萬元，取得了良好的經濟效益。