PVC生产成本经济分析
2018-10-08刘勇先康金福祖全水朱中举
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。