PVC生產成本經濟分析

劉勇先，康金福，祖全水，朱中舉

（青海鹽湖鎂業有限公司，青海 格爾木 816000）

國內聚氯乙烯及燒堿化工的生產企業中，多采用電石法PVC生產工藝路線，占國內聚氯乙烯生產總量的比例75%左右。2016年聚氯乙烯行業年會和化工信息部的統計，2016年全國聚氯乙烯企業的產能可達2 400～2 700萬噸/年。但由于聚氯乙烯近幾年，受到國內行業整合、產能過剩、下游產品開發速度緩慢和國際經濟波動走勢的綜合影響，價格一直萎靡不振，多在5 600～6 400元/噸PVC之間波動。一些企業受能源和市場價格的影響，一直處在停產或低負荷運行狀態。目前，聚氯乙烯國內產量約為1 500萬噸/年，開工率在65%左右。電石市場價格在3 000～3 300元/噸之間波動。按照生產消耗1.5噸電石/噸PVC計算，每年國內聚氯乙烯行業耗電石約在2 250萬噸。在聚氯乙烯電石法PVC生產工藝中，電石原料的消耗占聚氯乙烯生產成本近70%的比例。所以，各企業在PVC生產中，為了占據市場競爭優勢，都從原料、能源消耗、設備選型、安全環保等方面進行創新和工藝優化，來降低PVC生產成本，提高經濟效益最大化。

根據2017年的生產數據統計，從控制電石、堿液、汞觸媒消耗、提高聚合轉化率等方面采取的措施進行分析探討，來降低PVC生產經濟成本。

一、PVC成品噸耗電石經濟分析成本控制

（一）根據盤點的數據分析PVC成本增長

根據46.5萬噸PVC樹脂/年，按照耗1.5噸電石/噸PVC進行計算。每年可消耗電石約為：46.5×1.5=69.75萬噸。按照2017年幾個月的生產運行數據統計，PVC產量及電石消耗統計（如表1所示）。PVC年累計產量為10 330噸，電石累計總消耗為22 835.58噸，則PVC成品耗毛電石為22 835.58/10 330=2.211噸，遠遠超出了設計折標電石消耗1.41噸電石/噸PVC的指標。但考慮VCM單體部分庫存量和送至其他裝置的單體量共計2 707.73噸，實際只有10 867.54噸單體生產出PVC樹脂產品，按照1.052噸VCM/T.PVC計算，產出PVC樹脂10 330噸。在按照年電石總消耗量和單體總產量可以計算出噸單體耗電石為：22 835.58/13 575.27=1.682，1.682噸電石/噸VCM計算，電石消耗為：10 867.54×1.682=18 279.202噸；按照390m3乙炔/噸VCM計算，可推算出乙炔消耗氣量：10 867.54×390=4 238 340.6m3，則按照電石 2 85l/kg發氣量（300L/kg折標）計算，耗電石14 871.37噸。14 871.37/10 330=1.440噸電石/PVC。與設計給出的電石消耗比，實際電石折標消耗比設計多1.440-1.410=0.030噸/噸PVC。根據PVC產量10 330噸，因電石消耗增加，可以計算出PVC成本增長為：0.03×10 330=3 099×3 000=92.97 萬元。

表1 某幾個月PVC消耗電石統計表

（二）減少因發氣量分析的偏差對PVC成本增長的影響

在PVC裝置PVC生產運行中，由于分析工在電石傳送皮帶上取樣，電石傳送皮帶寬帶800mm，傳送能力為270T/h，速度1.25M/s，所取的電石料樣基本上都是，無灰份、矽鐵比較好的電石料塊，發氣量分析結果基本都在295～310L/kg，比實際電石發氣量要高。而經過5分鐘間隔多次取樣方法，在經過混合后，將電石料樣破碎5～7mm直徑料塊，在通過分析，結果發氣量為285～290L/kg。兩種取樣方式，造成分析結果平均相差10L/kg。下面通過實驗，來比較分析不同電石料塊直徑下的發氣量。

1.電石料塊經破碎后，直徑Φ≤5mm以下篩分電石料夾雜粉末的分析樣50g，經過分析發氣量為285l/kg，按照折標計算：285/300=95%。

2.在取破碎后，直徑在Φ≤5～7mm的電石料樣50g，經過分析結果發氣量為290l/kg，按照折標計算：290/300=96.67%。

3.在取經破碎后篩分直徑在Φ≤9～12mm以上的電石料樣50g，經過分析結果發氣量為295l/kg，按照折標計算：295/300=98.33%。

通過實驗分析可以得出結論：電石料塊越小發氣量越低。并可以看出，當電石發氣量不同時，每相差5L/kg發氣量，折標電石消耗量就相差1.67%。

下面通過實例進行分析計算，因電石發氣量的不同，對PVC成本造成的影響。

按照PVC裝置年耗電石量，分析電石發氣量誤差相差10L/kg，即3.34%，可以計算得出增加電石消耗量：22 835.58×1.67%×2=762.708噸。按照電石3 000元/噸進行成本計算，可增加PVC制造成本228.8124萬元。如果在電石取樣或分析發氣量過程中，因取樣的方法不具科學代表性和分析誤差等原因，都會導致電石消耗的增加。如果按照鹽湖鎂業PVC裝置，每年46.5萬噸PVC產量計算，電石消耗69.75萬噸，因分析發氣量比實際高出10L/kg。可計算電石消耗對PVC成本的影響為：69.75×0.033 4×3 000=6 988.95 萬元/年。經濟效益可觀，所以分析電石發氣量所帶來得誤差必須進行消除。對供電石廠家而言，在做電石發氣量時取塊電石，分析結果發氣量高，對供應商有利，對生產企業不利。但如果取粉化的電石或粉末比較多的電石做發氣量，分析結果發氣量比較低，對供應商來說不利，對生產企業有利。為了使電石發氣量具有科學性、公平性。在電石分析取樣時，取電石顆粒直徑在7～9mm的顆粒，在按照顆粒與粉末所占的質量比例進行混合，在做發氣量是比較科學合理的。

表2

通過實驗數據進行科學分析，實驗分析數據（如表2所示），分析結果是在矽鐵和灰分按照8%扣除后，取電石樣進行電石破碎，粒徑在5～18mm的電石顆粒進行試驗得出的數據。

分析工從電石廠送過來的乙炔電石皮帶上進行取樣，電石料塊直徑一般在40～60mm之間，但是由于電石的破碎過程中產生的粉塵及電石風化。會帶有大量的粉末及細小顆粒。分析工在皮帶上，分多次用手抓取收集電石料樣，裝進封閉的塑料袋內，在送進分析室，通過電石破碎機及將料塊破碎篩分，取出三種不同的顆粒電石料樣，分別為50g。分別是直徑在9～12mm以上的電石料樣和直徑在5～7mm及5～7mm以下的粉末及電石料塊混合樣。在實驗室內，保持實驗溫度在常溫狀態下進行，目的是減少實驗分析帶來的誤差。

標準狀況下大氣壓是101.325KPA，即760mmHg。

第一步，將配制好的次氯酸鈉鹽水樣加入分析發生系統，對設備進行了系統置換。

第二步，將三種不同的分析樣，分別加入分析發生系統。當氣罐緩慢升高直到不在上升時為止；一般控制反應時間在10—15分鐘使電石完全反應為止。在通過壓差液位計進行壓差平衡，在乙炔氣發生分析氣罐的高度升降標尺上，讀出上升高度值，實驗室為551.8mm，則公式為：

760/101.325=551.8/X，得出X=73.55KPA

根據實驗室的溫度9℃，在此溫度下，在溫度與飽和蒸汽分壓表中，讀出相應的壓力為0.867KPA。通過自動測試壓力表測出，大氣壓力為551.8mmHg，根據公式導出壓力為73.55-0.867=72.683KPA。通過分析公式得出電石發氣量：0.640 8×616×72.683×293.2/101.325×（273.2+9）=295L/kg。

其他兩個樣也通過此方法可以分別得出電石發氣量285l/kg、290L/kg。結合PVC的生產實踐和分析，我們廠決定上兩套電石自動取樣器裝置，配套破碎及篩分裝備，電石粒徑徑在5～7mm，在經過生產實踐運行發現。以前分析取樣多在皮帶上取好的電石料塊，電石發氣量295～305L/kg，現在通過自動取樣器的料樣分析顯示發氣量在285～290L/kg，相差3.34%。通過電石取樣自動化系統改造，電石的消耗比改造前下降了很多。同時，減少了分析工在電石皮帶上，隨意取樣的不科學性；同時還存在安全隱患的問題。

通過具體數據進行分析說明：

改造前電石的單耗，電石的矽鐵及灰分按照8%進行扣除，22835.58×0.92=21 008.734噸，將發氣量進行折標計算電石消耗量 21 008.734×3.34%=701.692噸，即 21 008.734-701.692=20 307.042噸/10 330=1.966噸電石。

改造后加電石自動取樣器電石的單耗在1.55噸，單耗量相比差1.966-1.55=0.416噸，0.416×10 330=4 297.28噸電石，按電石價3 000元計算，可減少PVC成本消耗1 289.184萬元。而自動取樣器報價4萬元/套，在加上破碎及篩分裝備，5分鐘自動取1次樣，投資只需要20萬元。但是投用后為企業創造的經濟效益是可觀，降低了PVC成本的消耗，從根本問題上消除安全隱患，對生產時時控制起到了有利保障。

二、采取其他有效措施降低PVC成本消耗

第一，提高發生器的反應溫度及渣漿乙炔回收。采用乙炔回收技術，對電石渣漿內乙炔氣進行回收。將電石渣漿中飽和的乙炔氣進行回收至乙炔氣柜，可以減少乙炔氣體的損失。同時，控制發生器的反應溫度在80℃以上，保證了電石的反應更加完全，提高了電石的利用率。

第二，提高VCM工序乙炔轉化率及變壓吸附技術的應用。精確控制乙炔和氯化氫的配比，并嚴格控制轉化器反應溫度，保證轉化反應后乙炔含量在0.02%以下。再通過變壓吸附技術的應用，回收富集的乙炔和氯乙烯氣，又送回轉化系統反應，減少了尾排排放量。采用低汞觸媒，延長了轉化反應催化劑的使用周期，既節約了能源浪費，同時又減少了應排放超標對環境的污染。

第三，采用法國阿科瑪聚合技術提高聚合收率及PVC品級率。一般聚合收率控制在85%～90%左右，控制單體回收壓力比較低，提高了VCM的回收量，減少了單體的損失和消耗。在通過42塊篩板汽提塔技術、丹麥尼魯硫化床干燥技術的采用，提高了PVC樹脂的優級品率，降低了PVC成本控制。以上是青海鹽湖鎂業有限公司采用的各種有效控制措施，減少了電石消耗、單體消耗，將PVC的成本消耗降到了同行業先進水平，提高產品的市場競爭力，為企業創造巨大的經濟效益和社會效益。