氯堿系列產品計劃系統優化與分析比較

張宇峰

（無錫化工集團，江蘇 無錫 214000）

1 氯堿系統的成本核算

氯堿系統核心屬電化學，電解食鹽水一步產生比例固定的氯、堿、氫3種產品，以及下游的氯衍生或堿衍生品等。

其核心反應的特點決定了最初的三種產品共享了電解成本。目前通常以電解方程式的出產質量比，撇開氫，以氯、堿二者計，將電解成本的53%劃分給堿，47%劃分給氯。

但這種拆分的數據，用以財務統計報表方便，以此評價和經營電解就不太適合。因為電解產物是以固定比例產生的，以100份重量計，每產生53份堿，必然同時產生47份氯，氯和堿當然也不能互相轉化。堿賺氯虧時，每53份賺錢的燒堿，必伴隨47份賠錢的氯。電解部分能否贏利賺錢，取決于這53份堿和47份氯的加和整體情況，而非單獨哪個產品。

這種聯合，實際上可歸結為目前的電解單元ECU評價。在評估一個電解單元的贏利情況時，就是以單元電解得到的所有產品的實際產值（包含了符合電解出產比例的氯、堿、氫）減掉電解成本來評估電解的獲利情況。在這個評價中，并不對電解成本按照氯和堿進行拆分。

對于電解初級產品氯、堿、氫的正確評價，尚且不可以割裂的成本數據進行分析，對于其下游的氯產品比如前面的氯乙酸產品，在評估下游的氯衍生產品時，氯的成本是不能割開帶入。

割開帶入是財務報表統計的要求，不是項目評估的要求，以分割的成本報表進行評估會導致決策錯誤，電解不能分割的成本，下游產品也不可以分割成本。

如：氯成本1 005元/t（按電解成本53%劃歸燒堿，47%劃歸氯計），輔以其他材料及水電制造費用等，氯乙酸成本約4 953元/t。產品氯乙酸售價4 500元/t，毛利虧損453元/t。以6萬t/a裝置計，年虧損額達2 718萬元。

2 產品優化評估的方法示例及比較

2.1 方案優化的目的和基礎

利潤是企業生存的根本，ECU分析是能正確評價電解利潤的方法，而對于包含次級產品、衍生產品的廣義氯堿整體裝置，以類似ECU分析，按整體情況評估，才是正確的方式。

正確評價的建立，也是產品優化經營的基礎。不讓盈利的項目減產或停產，讓有潛力的產品增加產量，好的產品正確評價就是優化經營。

氯堿裝置產品眾多，關系復雜，產品又常作為中間原料生產另一品種，各種成本轉移和成本共享。對這些產品，以正確評估為基礎，討論其產量關系，取得系統利潤最大化，是優化方案的目的。

以30萬t/a離子膜燒堿裝置的簡單情況為例，這個簡化的氯堿系統也有可調節的余地，更優化的生產比例。

2.2 計算前提

產品體系：32%燒堿、氯、氫氣、31%合成鹽酸、10%次氯酸鈉。

生產能力：30萬t/a 32%燒堿，1萬t/a 10%次氯酸鈉，20萬t/a 31%合成鹽酸。

相關方程式：

電解：2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H2；

氯氫合成：H2+Cl2=2HCl；（水吸收氯化氫制鹽酸）；

次氯酸鈉制取：2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O；

其中，氯可出售，也可作原料用于生產鹽酸和次氯酸鈉。氫氣可出售，也可用于生產鹽酸。燒堿可出售，也可用于生產次氯酸鈉。是否要轉化，轉化多少，是優化計劃中需要決定的。

設定電解滿負荷生產，則前三者初始數量固定，鹽酸和次氯酸鈉的產量為變動量。

2.3 計算表達式的確定

以 P 代表產量，各產品產量為：PNaOH，PCl，PH，PHCl，PNaClO；

選取 PHCl和 PNaClO作為主動變量：x=PHCl，y=PNaClO。

結合方程式關系和消耗情況，可以歸結如下：

設定產品成本為C，各產品按照產品成本消耗測算取值：

在x，y的取值范圍內，可以直接明顯地觀察到該系統的最高點，氯堿裝置毛利直觀圖見圖1。

2.4 系統圖

對各組x，y，pro作圖，可直接觀察到當前價格下，系統毛利pro最高點時的情況。

圖1 氯堿裝置毛利直觀圖

毛利最高時：x=200 000，y=10 000，最高毛利33 626.7萬元。

對應優化產量方案見表1。

表1 示例優化產量方案

2.5 圖中最低點及中間點，與最優化方案比較

以兩個偏離最優解的操作點作為比較，見圖2。

圖2 優化方案和對照組比較

以30萬t/a規模氯堿裝置計，在生產裝置自身未進行擴產改進和技術革新的情況下，相較最高點的最優方案，最低點損失毛利1 330.2萬元，中間點損失毛利665.1萬元。

3 系統有衍生產品項目時利用優化模型避免錯誤判斷示例

3.1 氯乙酸（MCA）項目

以氯堿－氯乙酸系統，其中氯衍生產品氯乙酸（MCA）規模為6萬t/a，氯堿規模30萬t/a離子膜燒堿為例。

氯乙酸（MCA）以醋酸和氯為原料進行反應，而后結晶分離得到產品氯乙酸。氯乙酸母液和氯乙酸副產鹽酸作為氯乙酸的附屬品，其價值在產品成本中扣除，不再列出。

3.2 分割氯成本的財務報表評價

該報表將氯成本從電解割開引入氯乙酸。如氯乙酸成本約4 953元/t。產品氯乙酸售價4 500元/t，毛利虧損453元/t。以6萬t/a裝置計，年虧損額2 718萬元。

3.3 整體優化評估方式

類似ECU的整體評估，將氯乙酸裝置納入氯堿體系中，優化計劃情況見表2。

表2 氯堿－氯乙酸優化方案

比較有無氯乙酸生產的整體系統，可見，氯乙酸正常生產時整體系統增加毛利34 134.6－31 525.9=2 608.7（萬元）。

3.4 結果說明與比較

兩種測算方式效益差別明顯，分割測算數據表明虧損了2 718萬元/a，而整體評估數據表明盈利 2 608.7 萬元/a，兩者差異 2 608.7－（－2 718）=5 326.7（萬元/a）。后者對氯乙酸項目開停后，對該氯堿整體的所有產品（包含氯堿電解）進行了匯總，客觀上對整體盈利情況的把握是更準確的。

前一種方式測得的虧損額不小，實際上，有企業因為這種原因，真的停止過裝置生產。從系統整體來看，這種停產在本例而言，不但沒止損扭虧，反而給這家企業帶來了2 608.7萬元/a的損失。

當然，所謂的“財務報表錯誤”也非真的出錯，其錯處是用錯了地方，不應用以指導及評估項目，該報表在評估項目效益上的不可行，主要來自于氯堿電解成本無法拆分的事實。在財務體系上來說，把成本人為分割后的燒堿的報表，氯的報表聯合起來看，匯總的數字與電解實際情況相符，總體上不影響企業財稅事務的準確性。

4 整體優化衡量復雜衍生產品系統示例

4.1 示例項目情況簡介

某些衍生產品也會同時產生幾種產品，導致評估的混沌。以氯衍生產品氯甲烷為例。主原料甲醇和氯。產品一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、副產鹽酸、氯（為便于各方案比較，設到裝置區的原料氯的量固定，多余的氯出售。由于二氯甲烷、三氯甲烷耗氯量不相等，產品比例不同時，總耗氯也不同。多余氯銷售所得計入系統內。鹽酸為系統副產）。氯甲烷生產工藝框圖見圖3。

圖3 氯甲烷生產工藝框圖

設定氫氯化反應規模5萬t/a，依出產二氯甲烷、三氯甲烷的比例不同，各種氯甲烷總產量約8～10 萬t。

氯甲烷系統的二氯甲烷和三氯甲烷的出產比例可以調節，另外一氯甲烷也是一種商品，這些都是實際優化可以運用的調節余地。

四氯化碳由于行業政策，不作為產物銷售，價格設定為零。

4.2 示例項目優化方案及對照組

氯甲烷優化方案及對照組見表3。

表3 氯甲烷優化方案及對照組

優化方案以生產三氯甲烷為最優選擇。

所謂優化策略主要對盈利重點提供傾向性，指導生產時需結合實際，熱氯化反應不可能全部生成三氯甲烷，二氯/四氯甲烷會同時存在。策略結果傾向于完全生產三氯甲烷，表明在實際生產中，應用這個優化方案時，應通過生產調節，盡量多生成三氯甲烷。

兩個對照組，一家在適合生產三氯甲烷的情況下，反而盡量生產二氯甲烷，造成的毛利損失為1 431萬元/a。

4.3 當產品市場價格發生變化時優化策略的變化

三氯甲烷價格變動時的優化方案見表4。

當三氯甲烷價格由2 700元/t降至2 600元/t、2 500元/t，其他產品價不變時，產品計劃的最優傾向由三氯甲烷轉為一氯甲烷又轉為二氯甲烷，見下劃線產品。

由于簡化了氯化氫平衡及考慮鹽酸完全脫吸裝置，副產鹽酸產量數據有時為零。此處也可參照各單位氯甲烷副產鹽酸的實際處理方式來設定。

表4 三氯甲烷價格變動時的優化方案

5 結語

上文氯甲烷例為獨立系統，該部分也可整合入氯堿組成完整體系進行統一分析，類似于氯乙酸作為氯衍生產品的情況。

對于完整的關聯性氯堿體系，整合為一個較大系統可以更好地利用中間體，整體上相關物料會在全系統中自然平衡，觀察氯堿-氯乙酸系統的氯，氯甲烷系統的一氯甲烷，他們在下游產品具有更好盈利時，在最優方案里會優先分配到該產品作為中間體被使用。有機硅和有機氟都位于氯甲烷產業鏈的下游，一氯甲烷和三氯甲烷是聯接產業鏈的中間體，它們優化時，也會更好地分到合適的產品中去。

氯堿裝置整體系統優化可以在總體上更好地評估裝置效益，避免錯誤決策。也可以提出有利于增加系統效益的生產計劃，更好地利用現有裝置。在不改變裝置的前提下，增加效益，減少不自知的潛在損失。整體優化也能對新建有關聯性的項目提供建設建議。