PVC生產(chǎn)成本經(jīng)濟(jì)分析

劉勇先，康金福，祖全水，朱中舉

（青海鹽湖鎂業(yè)有限公司，青海 格爾木 816000）

國內(nèi)聚氯乙烯及燒堿化工的生產(chǎn)企業(yè)中，多采用電石法PVC生產(chǎn)工藝路線，占國內(nèi)聚氯乙烯生產(chǎn)總量的比例75%左右。2016年聚氯乙烯行業(yè)年會(huì)和化工信息部的統(tǒng)計(jì)，2016年全國聚氯乙烯企業(yè)的產(chǎn)能可達(dá)2 400～2 700萬噸/年。但由于聚氯乙烯近幾年，受到國內(nèi)行業(yè)整合、產(chǎn)能過剩、下游產(chǎn)品開發(fā)速度緩慢和國際經(jīng)濟(jì)波動(dòng)走勢(shì)的綜合影響，價(jià)格一直萎靡不振，多在5 600～6 400元/噸PVC之間波動(dòng)。一些企業(yè)受能源和市場價(jià)格的影響，一直處在停產(chǎn)或低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。目前，聚氯乙烯國內(nèi)產(chǎn)量約為1 500萬噸/年，開工率在65%左右。電石市場價(jià)格在3 000～3 300元/噸之間波動(dòng)。按照生產(chǎn)消耗1.5噸電石/噸PVC計(jì)算，每年國內(nèi)聚氯乙烯行業(yè)耗電石約在2 250萬噸。在聚氯乙烯電石法PVC生產(chǎn)工藝中，電石原料的消耗占聚氯乙烯生產(chǎn)成本近70%的比例。所以，各企業(yè)在PVC生產(chǎn)中，為了占據(jù)市場競爭優(yōu)勢(shì)，都從原料、能源消耗、設(shè)備選型、安全環(huán)保等方面進(jìn)行創(chuàng)新和工藝優(yōu)化，來降低PVC生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益最大化。

根據(jù)2017年的生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，從控制電石、堿液、汞觸媒消耗、提高聚合轉(zhuǎn)化率等方面采取的措施進(jìn)行分析探討，來降低PVC生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)成本。

一、PVC成品噸耗電石經(jīng)濟(jì)分析成本控制

（一）根據(jù)盤點(diǎn)的數(shù)據(jù)分析PVC成本增長

根據(jù)46.5萬噸PVC樹脂/年，按照耗1.5噸電石/噸PVC進(jìn)行計(jì)算。每年可消耗電石約為：46.5×1.5=69.75萬噸。按照2017年幾個(gè)月的生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，PVC產(chǎn)量及電石消耗統(tǒng)計(jì)（如表1所示）。PVC年累計(jì)產(chǎn)量為10 330噸，電石累計(jì)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(yuǎn)遠(yuǎn)超出了設(shè)計(jì)折標(biāo)電石消耗1.41噸電石/噸PVC的指標(biāo)。但考慮VCM單體部分庫存量和送至其他裝置的單體量共計(jì)2 707.73噸，實(shí)際只有10 867.54噸單體生產(chǎn)出PVC樹脂產(chǎn)品，按照1.052噸VCM/T.PVC計(jì)算，產(chǎn)出PVC樹脂10 330噸。在按照年電石總消耗量和單體總產(chǎn)量可以計(jì)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(jì)算，電石消耗為：10 867.54×1.682=18 279.202噸；按照390m3乙炔/噸VCM計(jì)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(fā)氣量（300L/kg折標(biāo)）計(jì)算，耗電石14 871.37噸。14 871.37/10 330=1.440噸電石/PVC。與設(shè)計(jì)給出的電石消耗比，實(shí)際電石折標(biāo)消耗比設(shè)計(jì)多1.440-1.410=0.030噸/噸PVC。根據(jù)PVC產(chǎn)量10 330噸，因電石消耗增加，可以計(jì)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(gè)月PVC消耗電石統(tǒng)計(jì)表

（二）減少因發(fā)氣量分析的偏差對(duì)PVC成本增長的影響

在PVC裝置PVC生產(chǎn)運(yùn)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(fā)氣量分析結(jié)果基本都在295～310L/kg，比實(shí)際電石發(fā)氣量要高。而經(jīng)過5分鐘間隔多次取樣方法，在經(jīng)過混合后，將電石料樣破碎5～7mm直徑料塊，在通過分析，結(jié)果發(fā)氣量為285～290L/kg。兩種取樣方式，造成分析結(jié)果平均相差10L/kg。下面通過實(shí)驗(yàn)，來比較分析不同電石料塊直徑下的發(fā)氣量。

1.電石料塊經(jīng)破碎后，直徑Φ≤5mm以下篩分電石料夾雜粉末的分析樣50g，經(jīng)過分析發(fā)氣量為285l/kg，按照折標(biāo)計(jì)算：285/300=95%。

2.在取破碎后，直徑在Φ≤5～7mm的電石料樣50g，經(jīng)過分析結(jié)果發(fā)氣量為290l/kg，按照折標(biāo)計(jì)算：290/300=96.67%。

3.在取經(jīng)破碎后篩分直徑在Φ≤9～12mm以上的電石料樣50g，經(jīng)過分析結(jié)果發(fā)氣量為295l/kg，按照折標(biāo)計(jì)算：295/300=98.33%。

通過實(shí)驗(yàn)分析可以得出結(jié)論：電石料塊越小發(fā)氣量越低。并可以看出，當(dāng)電石發(fā)氣量不同時(shí)，每相差5L/kg發(fā)氣量，折標(biāo)電石消耗量就相差1.67%。

下面通過實(shí)例進(jìn)行分析計(jì)算，因電石發(fā)氣量的不同，對(duì)PVC成本造成的影響。

按照PVC裝置年耗電石量，分析電石發(fā)氣量誤差相差10L/kg，即3.34%，可以計(jì)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(jìn)行成本計(jì)算，可增加PVC制造成本228.8124萬元。如果在電石取樣或分析發(fā)氣量過程中，因取樣的方法不具科學(xué)代表性和分析誤差等原因，都會(huì)導(dǎo)致電石消耗的增加。如果按照鹽湖鎂業(yè)PVC裝置，每年46.5萬噸PVC產(chǎn)量計(jì)算，電石消耗69.75萬噸，因分析發(fā)氣量比實(shí)際高出10L/kg。可計(jì)算電石消耗對(duì)PVC成本的影響為：69.75×0.033 4×3 000=6 988.95 萬元/年。經(jīng)濟(jì)效益可觀，所以分析電石發(fā)氣量所帶來得誤差必須進(jìn)行消除。對(duì)供電石廠家而言，在做電石發(fā)氣量時(shí)取塊電石，分析結(jié)果發(fā)氣量高，對(duì)供應(yīng)商有利，對(duì)生產(chǎn)企業(yè)不利。但如果取粉化的電石或粉末比較多的電石做發(fā)氣量，分析結(jié)果發(fā)氣量比較低，對(duì)供應(yīng)商來說不利，對(duì)生產(chǎn)企業(yè)有利。為了使電石發(fā)氣量具有科學(xué)性、公平性。在電石分析取樣時(shí)，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(zhì)量比例進(jìn)行混合，在做發(fā)氣量是比較科學(xué)合理的。

表2

通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)（如表2所示），分析結(jié)果是在矽鐵和灰分按照8%扣除后，取電石樣進(jìn)行電石破碎，粒徑在5～18mm的電石顆粒進(jìn)行試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)。

分析工從電石廠送過來的乙炔電石皮帶上進(jìn)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(chǎn)生的粉塵及電石風(fēng)化。會(huì)帶有大量的粉末及細(xì)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(jìn)封閉的塑料袋內(nèi)，在送進(jìn)分析室，通過電石破碎機(jī)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(shí)驗(yàn)室內(nèi)，保持實(shí)驗(yàn)溫度在常溫狀態(tài)下進(jìn)行，目的是減少實(shí)驗(yàn)分析帶來的誤差。

標(biāo)準(zhǔn)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(fā)生系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行了系統(tǒng)置換。

第二步，將三種不同的分析樣，分別加入分析發(fā)生系統(tǒng)。當(dāng)氣罐緩慢升高直到不在上升時(shí)為止；一般控制反應(yīng)時(shí)間在10—15分鐘使電石完全反應(yīng)為止。在通過壓差液位計(jì)進(jìn)行壓差平衡，在乙炔氣發(fā)生分析氣罐的高度升降標(biāo)尺上，讀出上升高度值，實(shí)驗(yàn)室為551.8mm，則公式為：

760/101.325=551.8/X，得出X=73.55KPA

根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(yīng)的壓力為0.867KPA。通過自動(dòng)測(cè)試壓力表測(cè)出，大氣壓力為551.8mmHg，根據(jù)公式導(dǎo)出壓力為73.55-0.867=72.683KPA。通過分析公式得出電石發(fā)氣量：0.640 8×616×72.683×293.2/101.325×（273.2+9）=295L/kg。

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

通過具體數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)行扣除，22835.58×0.92=21 008.734噸，將發(fā)氣量進(jìn)行折標(biāo)計(jì)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(dòng)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(jià)3 000元計(jì)算，可減少PVC成本消耗1 289.184萬元。而自動(dòng)取樣器報(bào)價(jià)4萬元/套，在加上破碎及篩分裝備，5分鐘自動(dòng)取1次樣，投資只需要20萬元。但是投用后為企業(yè)創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)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(duì)生產(chǎn)時(shí)時(shí)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(fā)生器的反應(yīng)溫度及渣漿乙炔回收。采用乙炔回收技術(shù)，對(duì)電石渣漿內(nèi)乙炔氣進(jìn)行回收。將電石渣漿中飽和的乙炔氣進(jìn)行回收至乙炔氣柜，可以減少乙炔氣體的損失。同時(shí)，控制發(fā)生器的反應(yīng)溫度在80℃以上，保證了電石的反應(yīng)更加完全，提高了電石的利用率。

第二，提高VCM工序乙炔轉(zhuǎn)化率及變壓吸附技術(shù)的應(yīng)用。精確控制乙炔和氯化氫的配比，并嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)化器反應(yīng)溫度，保證轉(zhuǎn)化反應(yīng)后乙炔含量在0.02%以下。再通過變壓吸附技術(shù)的應(yīng)用，回收富集的乙炔和氯乙烯氣，又送回轉(zhuǎn)化系統(tǒng)反應(yīng)，減少了尾排排放量。采用低汞觸媒，延長了轉(zhuǎn)化反應(yīng)催化劑的使用周期，既節(jié)約了能源浪費(fèi)，同時(shí)又減少了應(yīng)排放超標(biāo)對(duì)環(huán)境的污染。

第三，采用法國阿科瑪聚合技術(shù)提高聚合收率及PVC品級(jí)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(shù)、丹麥尼魯硫化床干燥技術(shù)的采用，提高了PVC樹脂的優(yōu)級(jí)品率，降低了PVC成本控制。以上是青海鹽湖鎂業(yè)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(yè)先進(jìn)水平，提高產(chǎn)品的市場競爭力，為企業(yè)創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。