PVC生产成本经济分析

刘勇先，康金福，祖全水，朱中举

（青海盐湖镁业有限公司，青海 格尔木 816000）

国内聚氯乙烯及烧碱化工的生产企业中，多采用电石法PVC生产工艺路线，占国内聚氯乙烯生产总量的比例75%左右。2016年聚氯乙烯行业年会和化工信息部的统计，2016年全国聚氯乙烯企业的产能可达2 400～2 700万吨/年。但由于聚氯乙烯近几年，受到国内行业整合、产能过剩、下游产品开发速度缓慢和国际经济波动走势的综合影响，价格一直萎靡不振，多在5 600～6 400元/吨PVC之间波动。一些企业受能源和市场价格的影响，一直处在停产或低负荷运行状态。目前，聚氯乙烯国内产量约为1 500万吨/年，开工率在65%左右。电石市场价格在3 000～3 300元/吨之间波动。按照生产消耗1.5吨电石/吨PVC计算，每年国内聚氯乙烯行业耗电石约在2 250万吨。在聚氯乙烯电石法PVC生产工艺中，电石原料的消耗占聚氯乙烯生产成本近70%的比例。所以，各企业在PVC生产中，为了占据市场竞争优势，都从原料、能源消耗、设备选型、安全环保等方面进行创新和工艺优化，来降低PVC生产成本，提高经济效益最大化。

根据2017年的生产数据统计，从控制电石、碱液、汞触媒消耗、提高聚合转化率等方面采取的措施进行分析探讨，来降低PVC生产经济成本。

一、PVC成品吨耗电石经济分析成本控制

（一）根据盘点的数据分析PVC成本增长

根据46.5万吨PVC树脂/年，按照耗1.5吨电石/吨PVC进行计算。每年可消耗电石约为：46.5×1.5=69.75万吨。按照2017年几个月的生产运行数据统计，PVC产量及电石消耗统计（如表1所示）。PVC年累计产量为10 330吨，电石累计总消耗为22 835.58吨，则PVC成品耗毛电石为22 835.58/10 330=2.211吨，远远超出了设计折标电石消耗1.41吨电石/吨PVC的指标。但考虑VCM单体部分库存量和送至其他装置的单体量共计2 707.73吨，实际只有10 867.54吨单体生产出PVC树脂产品，按照1.052吨VCM/T.PVC计算，产出PVC树脂10 330吨。在按照年电石总消耗量和单体总产量可以计算出吨单体耗电石为：22 835.58/13 575.27=1.682，1.682吨电石/吨VCM计算，电石消耗为：10 867.54×1.682=18 279.202吨；按照390m3乙炔/吨VCM计算，可推算出乙炔消耗气量：10 867.54×390=4 238 340.6m3，则按照电石 2 85l/kg发气量（300L/kg折标）计算，耗电石14 871.37吨。14 871.37/10 330=1.440吨电石/PVC。与设计给出的电石消耗比，实际电石折标消耗比设计多1.440-1.410=0.030吨/吨PVC。根据PVC产量10 330吨，因电石消耗增加，可以计算出PVC成本增长为：0.03×10 330=3 099×3 000=92.97 万元。

表1 某几个月PVC消耗电石统计表

（二）减少因发气量分析的偏差对PVC成本增长的影响

在PVC装置PVC生产运行中，由于分析工在电石传送皮带上取样，电石传送皮带宽带800mm，传送能力为270T/h，速度1.25M/s，所取的电石料样基本上都是，无灰份、矽铁比较好的电石料块，发气量分析结果基本都在295～310L/kg，比实际电石发气量要高。而经过5分钟间隔多次取样方法，在经过混合后，将电石料样破碎5～7mm直径料块，在通过分析，结果发气量为285～290L/kg。两种取样方式，造成分析结果平均相差10L/kg。下面通过实验，来比较分析不同电石料块直径下的发气量。

1.电石料块经破碎后，直径Φ≤5mm以下筛分电石料夹杂粉末的分析样50g，经过分析发气量为285l/kg，按照折标计算：285/300=95%。

2.在取破碎后，直径在Φ≤5～7mm的电石料样50g，经过分析结果发气量为290l/kg，按照折标计算：290/300=96.67%。

3.在取经破碎后筛分直径在Φ≤9～12mm以上的电石料样50g，经过分析结果发气量为295l/kg，按照折标计算：295/300=98.33%。

通过实验分析可以得出结论：电石料块越小发气量越低。并可以看出，当电石发气量不同时，每相差5L/kg发气量，折标电石消耗量就相差1.67%。

下面通过实例进行分析计算，因电石发气量的不同，对PVC成本造成的影响。

按照PVC装置年耗电石量，分析电石发气量误差相差10L/kg，即3.34%，可以计算得出增加电石消耗量：22 835.58×1.67%×2=762.708吨。按照电石3 000元/吨进行成本计算，可增加PVC制造成本228.8124万元。如果在电石取样或分析发气量过程中，因取样的方法不具科学代表性和分析误差等原因，都会导致电石消耗的增加。如果按照盐湖镁业PVC装置，每年46.5万吨PVC产量计算，电石消耗69.75万吨，因分析发气量比实际高出10L/kg。可计算电石消耗对PVC成本的影响为：69.75×0.033 4×3 000=6 988.95 万元/年。经济效益可观，所以分析电石发气量所带来得误差必须进行消除。对供电石厂家而言，在做电石发气量时取块电石，分析结果发气量高，对供应商有利，对生产企业不利。但如果取粉化的电石或粉末比较多的电石做发气量，分析结果发气量比较低，对供应商来说不利，对生产企业有利。为了使电石发气量具有科学性、公平性。在电石分析取样时，取电石颗粒直径在7～9mm的颗粒，在按照颗粒与粉末所占的质量比例进行混合，在做发气量是比较科学合理的。

表2

通过实验数据进行科学分析，实验分析数据（如表2所示），分析结果是在矽铁和灰分按照8%扣除后，取电石样进行电石破碎，粒径在5～18mm的电石颗粒进行试验得出的数据。

分析工从电石厂送过来的乙炔电石皮带上进行取样，电石料块直径一般在40～60mm之间，但是由于电石的破碎过程中产生的粉尘及电石风化。会带有大量的粉末及细小颗粒。分析工在皮带上，分多次用手抓取收集电石料样，装进封闭的塑料袋内，在送进分析室，通过电石破碎机及将料块破碎筛分，取出三种不同的颗粒电石料样，分别为50g。分别是直径在9～12mm以上的电石料样和直径在5～7mm及5～7mm以下的粉末及电石料块混合样。在实验室内，保持实验温度在常温状态下进行，目的是减少实验分析带来的误差。

标准状况下大气压是101.325KPA，即760mmHg。

第一步，将配制好的次氯酸钠盐水样加入分析发生系统，对设备进行了系统置换。

第二步，将三种不同的分析样，分别加入分析发生系统。当气罐缓慢升高直到不在上升时为止；一般控制反应时间在10—15分钟使电石完全反应为止。在通过压差液位计进行压差平衡，在乙炔气发生分析气罐的高度升降标尺上，读出上升高度值，实验室为551.8mm，则公式为：

760/101.325=551.8/X，得出X=73.55KPA

根据实验室的温度9℃，在此温度下，在温度与饱和蒸汽分压表中，读出相应的压力为0.867KPA。通过自动测试压力表测出，大气压力为551.8mmHg，根据公式导出压力为73.55-0.867=72.683KPA。通过分析公式得出电石发气量：0.640 8×616×72.683×293.2/101.325×（273.2+9）=295L/kg。

其他两个样也通过此方法可以分别得出电石发气量285l/kg、290L/kg。结合PVC的生产实践和分析，我们厂决定上两套电石自动取样器装置，配套破碎及筛分装备，电石粒径径在5～7mm，在经过生产实践运行发现。以前分析取样多在皮带上取好的电石料块，电石发气量295～305L/kg，现在通过自动取样器的料样分析显示发气量在285～290L/kg，相差3.34%。通过电石取样自动化系统改造，电石的消耗比改造前下降了很多。同时，减少了分析工在电石皮带上，随意取样的不科学性；同时还存在安全隐患的问题。

通过具体数据进行分析说明：

改造前电石的单耗，电石的矽铁及灰分按照8%进行扣除，22835.58×0.92=21 008.734吨，将发气量进行折标计算电石消耗量 21 008.734×3.34%=701.692吨，即 21 008.734-701.692=20 307.042吨/10 330=1.966吨电石。

改造后加电石自动取样器电石的单耗在1.55吨，单耗量相比差1.966-1.55=0.416吨，0.416×10 330=4 297.28吨电石，按电石价3 000元计算，可减少PVC成本消耗1 289.184万元。而自动取样器报价4万元/套，在加上破碎及筛分装备，5分钟自动取1次样，投资只需要20万元。但是投用后为企业创造的经济效益是可观，降低了PVC成本的消耗，从根本问题上消除安全隐患，对生产时时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，提高发生器的反应温度及渣浆乙炔回收。采用乙炔回收技术，对电石渣浆内乙炔气进行回收。将电石渣浆中饱和的乙炔气进行回收至乙炔气柜，可以减少乙炔气体的损失。同时，控制发生器的反应温度在80℃以上，保证了电石的反应更加完全，提高了电石的利用率。

第二，提高VCM工序乙炔转化率及变压吸附技术的应用。精确控制乙炔和氯化氢的配比，并严格控制转化器反应温度，保证转化反应后乙炔含量在0.02%以下。再通过变压吸附技术的应用，回收富集的乙炔和氯乙烯气，又送回转化系统反应，减少了尾排排放量。采用低汞触媒，延长了转化反应催化剂的使用周期，既节约了能源浪费，同时又减少了应排放超标对环境的污染。

第三，采用法国阿科玛聚合技术提高聚合收率及PVC品级率。一般聚合收率控制在85%～90%左右，控制单体回收压力比较低，提高了VCM的回收量，减少了单体的损失和消耗。在通过42块筛板汽提塔技术、丹麦尼鲁硫化床干燥技术的采用，提高了PVC树脂的优级品率，降低了PVC成本控制。以上是青海盐湖镁业有限公司采用的各种有效控制措施，减少了电石消耗、单体消耗，将PVC的成本消耗降到了同行业先进水平，提高产品的市场竞争力，为企业创造巨大的经济效益和社会效益。