電石法PVC行業發展趨勢及構想

張英民，郎需霞，梁錫偉

（青島海晶化工集團有限公司，山東 青島 266042）

電石法PVC行業發展趨勢及構想

張英民，郎需霞，梁錫偉

（青島海晶化工集團有限公司，山東 青島 266042）

介紹了電石法PVC行業發展動態，在分析發展趨勢和前景的基礎上，提出了發展框架和構想。

電石法；PVC；發展動態；趨勢；構想

近年來，中國PVC行業擴容迅猛，整合速度明顯加快。產能過剩、供大于求導致行業競爭激烈，引發行業開工率逐年降低；國家節能減排的政策導致原料、電價等成本持續走高；汞污染問題日趨嚴重、汞觸媒供應不足等成為制約行業發展的主要因素，也是電石法企業存亡的關鍵。

1 電石法PVC發展動態

1.1 擴產情況

中國PVC產能由2009年的1 780萬t/a擴產至2011年的2 162萬t/a，且近幾年新增的PVC產能幾乎都來自電石法。保守估計，“十二五”期間，國內還將新增電石法產能500～600萬t/a，到2015年，除去淘汰的電石法產能，國內電石法產能將達到2500萬t/a，全行業開工不足的局面短期內難以改變。

1.2 電石法PVC工藝技術進展

1.2.1 乙炔生產技術方面

電石法乙炔生產主要有濕法和干法2種工藝，目前以濕法為主。近年來，國內在濕法乙炔方面開發和應用了一些新工藝、新技術。

（1）乙炔發生器大型化。通過增大發生器直徑和改善內部構造，減少占地面積、節約投資、降低勞動強度。

（2）乙炔二次發生技術。對乙炔發生產生的電石渣漿進行二次處理，使反應不完全的電石進行二次發生，回收夾帶的乙炔，減少電石損耗。

（3）乙炔洗泥+預冷工藝。在乙炔發生器和冷卻塔之間增加預冷卻器，降低乙炔氣的溫度，便于乙炔冷卻系統的溫度控制，減少新鮮水的添加量。

（4）濃硫酸清凈和干燥工藝。用濃硫酸替代次氯酸鈉用于乙炔清凈和干燥，不僅可以達到清凈的效果，也起到了乙炔脫水的作用。與次氯酸鈉工藝相比，減少了廢水和乙炔夾帶損失，也降低了后續深冷處理負荷。關于廢硫酸處理方面，相關廠家也探索了一些可行性的方案（如送化肥廠、制鋇鹽等）。

（5）次氯酸鈉配制新工藝。部分廠家實現以事故氯處理裝置產生的次氯酸鈉稀釋制備乙炔清凈用次氯酸鈉的新工藝，可以節約次氯酸鈉配制用水50%。

（6）干法乙炔技術在節能、節水、環境保護以及電石渣再利用等方面具有一定的發展潛力，也引起電石法PVC企業的關注，但由于相關企業在應用過程中遇到一些問題，影響了其進一步推廣的進程。

1.2.2 氯乙烯生產技術方面

1.2.2.1 原料氣干燥新工藝

目前，多數電石法企業采用混合深度冷凍脫水的方法脫除乙炔和氯化氫混合氣體的水分，配合預熱工藝。隨著乙炔濃硫酸清凈、海吉氯堿“干法氯乙烯”等新工藝的應用，一些新的工藝得到推廣。

（1）乙炔干燥方面，國內除上述濃硫酸清凈及干燥工藝外，還開發了變溫吸附法乙炔脫水工藝，乙炔含水可達 10×10-6（v/v）以下。

（2）在氯化氫干燥方面，目前，得到應用的工藝有濃硫酸干燥和分子篩吸附干燥等。

上述原料氣干燥工藝應用后，雖然裝置投資和運行費用方面稍有增加，但節省了傳統工藝深度冷凍和預熱方面的費用，節能效果明顯。“干法氯乙烯”甚至取消了水洗和堿洗，簡化了流程，從節能減排方面值得進一步探討。

1.2.2.2 氯乙烯合成新工藝

（1）裝置大型化技術。氯乙烯合成轉化器是電石法VCM的關鍵設備，隨著中國電石法大型PVC裝置的增多，國內氯乙烯合成轉化器大型化技術出現3種趨勢，一是傳統的比例放大技術，從DN2 400放大到DN3 500，換熱面積從460 m2增大到894 m2，單臺凈重66 t，40萬t/a氯乙烯裝置僅需72臺；二是海吉氯堿引進并國產化的高產能固定床轉化器技術，單臺凈重36 t，采用二段帶壓反應工藝、庚烷循環冷卻散熱和高效能的專用反應器，取消了合成氣的水洗、堿洗，過量氯化氫在成品塔去除，單臺產能達到1萬t/a VCM，占地面積大大縮小，由于工藝變更太大等原因，尚未大范圍推廣；三是應用在新疆天業的氯乙烯流化床反應器技術，雙層或三層流化床，直徑 2.5～3.0 m，高約 25 m，重量約 100 t，催化劑裝填量40～45 m3，單臺反應器年產氯乙烯10萬t，如果這種流化床反應器能夠適用低汞和無汞觸媒，將具有良好的推廣前景。

（2）庚烷替代熱水冷卻工藝。其優點是冷卻效果顯著，減少轉化器腐蝕和破漏，提高裝置能力，觸媒消耗較低，可控制在0.9 kg/tVCM左右。

（3）熱水自循環和余熱回收技術。利用轉化器自身反應熱形成的密度差，實現熱水自循環冷卻，并將反應熱副產蒸汽用于溴化鋰制冷，制得的5～7℃冷凍水替代0℃冷凍鹽水用于氯乙烯精餾、乙炔預冷、VCM聚合及VCM回收等方面。

1.2.3 電石法PVC生產技術方面

1.2.3.1 聚合方面

電石法PVC向大型化方面發展，與之配套的熱水入料、內夾套技術、釜頂冷凝技術、低溫水冷卻技術等得到應用，使得聚合釜的生產強度最高可達600 t/（m3·a），接近國際先進水平。

（1）大釜聚合技術。隨著電石法PVC裝置規模的擴大，聚合釜朝著大型化方向發展，100 m3以上的大型聚合釜逐漸增多。目前，國內電石法PVC100 m3以上大釜有 105 m3、108 m3、136 m3等 3 種釜型；國內新建或擴建企業，大部分采用國產化技術，少部分企業直接引進國外技術。目前，國內聚合釜大型化剛剛拉開序幕，受技術保密、聚合釜制作、運輸條件、技術原因和操作原因等因素的制約，大型釜在操作、運行、產品質量方面尚未顯示出其優勢，市場認可度也不高，聚合釜的大型化還需做很多工作。

（2）熱水進料技術。目前，國外大型釜幾乎全部實現熱水入料，其優點是加料和升溫同步、縮短了輔助時間約30 min、提高了單釜產能、降低了能耗，成為國內大型釜的發展趨勢。

（3）內夾套技術。德國開發的150 m3半管內夾套式聚合釜，不需要釜頂冷凝器，生產強度可達600 t/（m3·a）， 代表了當今世界 PVC 技術的最高水平。目前，國內開發的105 m3雙殼壁全流通內夾套聚合釜，聚合時間為3.5～4.0 h。該釜生產強度已接近德廣150 m3聚合釜，但國產設備配置體外冷凝，與國外技術相比還有一定差距。

（4）PVC體外冷凝技術。PVC聚合釜體外冷凝的主要作用是彌補夾套傳熱面積的不足。國內釜頂冷凝器轉移的熱量占總熱量的比例一般可達到30%～50%。采用體外冷凝技術后，136 m3聚合釜單釜產能可達5.5萬t/a以上，但體外冷凝技術應用不當，會導致最終產品顆粒不均勻，影響樹脂的質量。因此，大釜體外冷凝技術優化將成為今后研究的課題。

（5）冷凍水冷卻工藝。目前，“大流量、低溫差”的循環水冷卻工藝應用最廣泛，但受氣候影響也較大，近年來低溫冷凍水（-3～10℃）冷卻工藝得到推廣，其最大的優點是可以提高傳熱能力，使聚合反應不受季節影響，產品質量更加穩定，但增加了電耗成本（50～100 元/tPVC）。

（6）防粘釜劑和清釜技術。目前，國內的PVC生產用的防粘釜劑主要有意大利黃 （NOXOL WSW和ETH）、美國紅（Goodrich）、英國藍（英力士）。 國產大型聚合釜多用意大利黃，涂釜約需0.2h，涂布后，不需烘干釜壁即可入料，清釜周期達500釜以上；英國藍如果配合其專有聚合釜，清釜周期達1 000釜以上。

國內通用的反應釜清洗技術是防粘釜劑+低壓（10MPa左右）清洗工藝，為了提高產品質量及更加安全地進行生產，采用全自動、半自動式高壓水清洗的用戶逐漸增多，清洗設備的操作壓力高達30～50MPa。

1.2.3.2 后處理方面

（1）離心設備大型化。離心效果直接影響到干燥系統的蒸汽消耗，因此，離心機的選型尤為重要。青島海晶化工是選用巴工業離心機的廠家之一，其運行的可靠性和穩定性得到多數企業的認可，在國內運行了一百多臺。近年來，分離效果更好的離心機在國內一些新興廠家開始得到應用，如天馬篩得力的雙錐式沉降機、博魯班特的低轉速離心機等，單臺最大處理能力達到20～32 t/h（折干料），濾餅含水量最低為18%，符合節能減排的要求。

（2）流化床干燥技術。目前，電石法PVC干燥常用的是氣流+旋風（或旋流）工藝，隨著大型電石法PVC裝置的建設，接觸式流化床和閃蒸式流化床干燥裝置得到應用，其優點是蒸汽消耗低、產能品質量穩定、更換牌號方便、快捷，具有較好的發展前景。

1.2.4 電石法環保治理工藝進展

1.2.4.1 電石渣治理工藝

目前，國內比較成功的電石渣治理工藝有3種，一是青島海晶化工首先推出的電石渣制磚工藝，雖然消耗電石渣比例不大，但經濟效益顯著，符合國家產業政策；二是電石渣用于制純堿，適合兩堿聯產的企業；三是電石渣用于制水泥。另外，有的用于制石膏、脫硫劑、土壤改良劑和建材等。

1.2.4.2 觸媒開發及汞的回收治理技術進展

（1）低汞觸媒開發和應用進展。為了緩解汞的污染和供應緊缺問題，國內已開發出新型環保低汞觸媒并逐步在行業推廣應用。

（2）分子篩固汞觸媒開發方面。在分子篩固汞觸媒使用過程中，氯化汞不隨溫度的升高而升華，其活性高、壽命長，但現有的反應器傳熱條件都不能滿足要求，因此，還要加快開發與分子篩固汞觸媒相配套的新型固定床和大型流化床，使分子篩固汞觸媒技術能盡快得到應用。

（3）無汞觸媒技術。目前，國內正在加強無汞觸媒方面的開發和研究，但是還沒有取得突破性進展。國外曾出現過的無汞觸媒技術缺乏實際應用經驗。要想徹底改變中國電石法PVC使用汞的狀況，需加大無汞觸媒的研發力度。

（4）控氧干餾法回收廢觸媒中氯化汞技術。該技術可高比例回收廢汞觸媒中的氯化汞 （傳統是回收廢汞觸媒中的汞），效率可以達到99%，處理后，觸媒中氯化汞含量小于0.3%；使電石法PVC行業汞損失量下降70%，汞排放量下降90%。

（5）汞的回收和治理技術。目前，大部分企業的汞回收集中在含汞廢水的處理方面，今后將集中在過程除汞方面。有2個可選擇的方案：一是用一組轉化器作為除汞器，不需要設備改造，只需用活性炭替代觸媒，用循環水替代熱水即可；二是目前湖南安淳高新技術有限公司開發了一種高效除汞器，采用2臺高效脫汞器（DN3.2 m）串聯的流程（徑向通氣、中心管出氣方式），吸收氯乙烯中的汞，并可實現活性炭在線更換。

1.2.4.3 深度脫析技術

為了回收廢鹽酸中的氯化氫，開發出深度脫析技術，把廢酸脫析到含氯化氫1%以下。

1.2.4.4 變壓吸附技術

為了回收氯乙烯精餾尾氣中的氯乙烯和乙炔，國內開發了一些氯乙烯尾氣回收工藝，其中，最廣泛的是變壓吸附（PSA）工藝。該工藝自動化程度高，氯乙烯回收率超過99.5%，乙炔回收率超過99%。但有的廠家在PSA裝置投產后對VCM合成造成一定的影響，應從精餾系統本身找原因，并加以解決。

1.2.4.5 母液水回收和利用技術

目前，國內應用效果較好的母液水回收工藝主要有混凝-生物接觸氧化和膜法處理技術。混凝-生物接觸氧化法處理母液水，COD去除率能達到85%以上，出水COD穩定在50 mg/L以下；雙膜（超濾+反滲透）過濾技術處理離心母液，可達到聚合工藝用水水質和純水水質標準。

1.3 電石法PVC發展水平

近十年來，經過不斷的技術改造和共同發展，電石法PVC無論是規模、工藝技術、環保治理還是產品質量等方面均取得了長足的進步，電石單耗從1.60～1.80 t/tPVC降到目前的1.40～1.50 t/tPVC，每噸增效600～1 000元；VCM純度由99.80%提高到99.99%左右；PVC產品優一等品率由不足50%提高到95%以上，產品指標已非常接近乙烯法PVC產品水平。電石法PVC完全可以替代乙烯法PVC應用在通用型PVC的各個領域。

2 電石法企業發展趨勢分析

2.1 發展前景分析

2.1.1 產業政策使電石法前景不容樂觀

（1）涉汞環保政策方面。全球消除汞污染正在采取一致的行動，國際禁汞的呼聲越來越高，國內有關汞減排的法律、法規密集出臺，汞資源日益減少，耗汞大戶電石法PVC產業面臨的形勢非常嚴峻。雖然，環保部提出到2015年底，電石法PVC生產企業要全部使用低汞觸媒，但最終的目標依然是無汞化。因此，中國電石法PVC產業正處在生死存亡的關鍵時期。國務院有關部門印發了《關于加強重金屬污染防治工作指導意見》，要求加強重金屬污染防治工作。國家工業和信息化部《電石法PVC行業汞污染綜合防治方案》提出，到2015年，全行業全部使用低汞觸媒；高效汞回收技術普及率達到50%。如果不能在“十二五”期間實現《電石法PVC行業汞污染綜合防治方案》中的低汞目標，在國際汞公約和國內環境政策的約束下，電石法PVC或者面臨無汞資源可用，或者面臨國際限汞浪潮的巨大壓力，電石法PVC行業將無法生存下去。

（2）產業機構調整方面。國家發改委產業協調司正在加緊編制“十二五”重點產業生產力布局和結構調整專項規劃，2011年新的 《產業結構調整指導目錄》中關于產能擴張的內容將不再出現，國家不鼓勵的產業要逐步淘汰。這就意味著沒有資源優勢的中小型電石法PVC企業在激烈的競爭中必將逐步被淘汰，電石法擴產潮將受到遏制。

（3）能源政策趨向。目前，電石法PVC行業是以犧牲資源來發展的。一噸電石耗折標煤低于1.2 t、耗電低于3 400 kW·h、耗焦炭低于0.63 t（3項合計折標煤2.078 6 t）和石灰石低于1.05 t。按每噸PVC耗電石1.45 t計算，每年全國900萬t電石法PVC，消耗標煤超過2700萬t，石灰石超過1 300萬t。如果將來國家產業政策改變，實現電價、煤價趨向全國統一，礦產資源開采歸國家集中控制。屆時，電石法PVC企業將失去發展前景。

2.1.2 競爭力受石油、乙烯價格和煤炭價格的制約

電石法PVC和乙烯法PVC的競爭力主要取決于電石、煤炭和國際原油價格。自2008年以來，國際油價從每桶140美元降到最低40美元以下，雖然，目前達到100美元左右，但從長遠的趨勢來看，石油價格仍然呈周期性波動（10年左右1個周期）。最新消息表明，成本僅有石油法1/3的中東乙烯將進入中國市場，進一步降低乙烯法PVC的生產成本，擴大了其降價空間；國內煤炭和其他原材料價格則一路走高，導致電石成本不斷上升，電價和電石價格逐步升高。雖然電石價格可能會在一定范圍內有所波動，但價格升高的趨勢不會改變。因此，對東部大部分沒有資源優勢的電石法PVC企業來說，發展前景不容樂觀。

2.1.3 全行業產能過剩，電石法PVC面臨考驗

近年來，PVC行業擴產速度過快，PVC產品供過于求，市場競爭加劇，開工率不足，全行業的盈利水平大幅降低，電石法企業面臨電石供應緊張、高汞觸媒禁用、產能過剩的考驗。盡管國家對電石法給予了明確限制，業內對電石法的看法也在起變化，但是，國內的電石法生產企業并沒有放慢建設步伐。為此，業內人士認為，電石法雖然成本低廉，但電石生產企業能耗高、污染大，必須盡快整頓規范，淘汰規模、工藝、環保不達標的生產企業，否則，PVC行業難以實現持續健康發展。因此，應積極引進、推廣較先進的乙烯法生產工藝，優化工藝結構，降低產業風險。

2.2 發展趨勢分析

2.2.1 東部電石法企業將面臨關停

“十二五”期間，中東低價乙烯將進入中國市場，促進國內乙烯法PVC的發展，東部沿海一批乙烯法PVC企業將迅速崛起，必然引起乙烯法與電石法的激烈競爭。優勝劣汰的結果必然是對電石法企業進行洗牌，中東部沒有資源優勢的電石法中小型企業將因為虧損不得不關停其VCM裝置，甚至退出PVC市場。最好的結果是外購單體生產PVC，但其盈利空間大大縮小，沒有自主權。

2.2.2 行業內整合成為必然趨勢

（1）實現總量控制。截止2011年，國內電石法產能為1723萬t/a，到2015年，將超過 2 500萬t/a，整體開工不足已成定局，要實現共同發展必須進行整合，實現總量控制：有資源優勢的企業減少PVC產量，增加外供VCM，把PVC的運輸成本轉嫁到VCM上，效益并不會受到很大影響；沒有資源優勢的企業外購單體生產PVC。通過行業整合，降低VCM和PVC規模。

（2）依靠資源優勢，調整發展路線。東部地區的企業可以依靠港口優勢，發展進口乙烯法PVC路線。在發展PVC的同時，重點發展乙烯法VCM，為中東部企業提供品質優良的VCM原料，為提高相關企業的PVC質量提供可靠的保障，也為一些無法維持電石法路線的企業提供一條可行的發展思路。

（3）通過行業內兼并，提高競爭能力。西部地區的企業可以參考昊華、宜化的發展模式，實現行業內兼并和整合，培育大型集團，通過優勝劣汰，使全國電石法PVC規模控制在1 000萬t/a之內。

2.2.3 煤制烯烴或將替代電石法

根據經濟性測算，煤制烯烴生產成本可能相當于國際油價為70～80美元/桶的石油法烯烴成本。目前，國際油價為100美元/桶，掌握有大量的煤炭資源的企業若規劃使用煤制烯烴中的乙烯生產PVC，相對于傳統的石油乙烯法和電石乙炔法，都具有明顯的成本優勢。煤制烯烴雖然仍處于起步階段，但包頭、陜西神府等地開始實現工業化，寧波等地開始出現進口甲醇制烯烴的項目，一旦煤或甲醇制烯烴技術得到推廣，將可能對電石法路線產生一定的沖擊。資金雄厚的電石法企業，可以考慮發展MTO路線，替代其電石法VCM裝置，這樣就解決了電石法VCM產品質量方面的不足，實現產業結構的最優化。

3 關于PVC行業發展的構想

3.1 電石法與乙烯法路線仍將長期并存

結合中國貧油富煤的國情，只能走電石法和乙烯法并存的發展路線。其原因為：（1）因為石油緊缺使得乙烯供不應求，國內乙烯法PVC企業相對來說還比較脆弱，無法經受來自國外市場的沖擊，如果淘汰電石法而改用乙烯法，將無法保證原料供應，也將失去PVC市場的主動權；（2）中國擁有比較豐富的煤礦和鹽礦，具有發展電石法得天獨厚的條件，當石油價格較高時，電石法PVC可以滿足國內市場需要，確保國民經濟健康發展。所以，電石法在中國仍將長期存在，并將與乙烯法共同發展和進步，但并存不意味著可以自由發展，從長遠的發展眼光來看，電石法路線必將逐漸退出PVC行業，只有圍繞這個方向制定發展戰略，才能實現中國PVC行業健康可持續發展。

3.2 構建三足鼎立的發展格局

雖然受國家產業政策的限制，電石法將得到遏制并將逐漸消減，但國內PVC的需求量增長的趨勢不會改變。根據初步估計，“十二五”末期，國內PVC需求量將達到2 000萬t/a左右，按80%開工率計算，比較合理的PVC產能為2 500萬t/a。如果不加控制，實際產能將超過3 000萬t/a（增加投資300~400億元）。建議中國PVC行業構建電石法、乙烯法、MTO法（煤制烯烴和進口甲醇制烯烴）3種路線三足鼎立的發展格局。西部地區可以重點發展電石法路線，規模為1 000萬t VCM/a左右；東部沿海可以依靠港口優勢發展乙烯法和進口甲醇MTO路線，規模為1 000萬t VCM/a，西北部煤炭資源豐富的地區可以發展煤制烯烴路線，規模為500萬tVCM/a。每種路線都可以形成大的園區或生產基地（1個園區或基地可以輻射4～6個省區的企業，運輸距離不宜超過 1 000 km），做到資源共享，集中供應，降低運行和運輸成本。預計設6個基地或園區即可完全覆蓋全國所有PVC企業。全國VCM基地構想圖見圖1。

至于PVC規模，可以根據市場需求情況合理配置，生產VCM企業的不一定要配套PVC，生產PVC企業的也不一定要配套VCM，只有這樣，才能真正實現和諧發展，共同繁榮。

3.3 未雨綢繆，求長遠發展

MTO路線尚處于起步階段，要實現跨越式發展，必須提前規劃，合理布局。應參考大國發展模式，吸收國外先進的發展經驗，利用MTO路線生產的乙烯和丙烯兩大原料，可參考國家產業結構調整目錄，建設國家鼓勵發展的石化深加工項目，并結合氯堿產品的需要，開發其他有市場前景的耗氯、耗氫產品（如過氧化氫法環氧丙烷、二元乙丙橡膠等），豐富和延伸產業鏈。

目前，大多數PVC企業都有配套的氯堿裝置，電石法企業在行業整合或削減PVC規模的過程中，將不可避免地出現氯氫供應相對過剩的局面；同樣，乙烯法或MTO路線在擴容過程中將出現氯供應不足的情況，如果處置不當，可能會引發氯堿產品的市場動蕩。要么在整合過程中進行搬遷改造，把氯堿裝置轉讓給乙烯法或MTO路線的企業，發展進口乙烯或MTO路線就不再需要配套氯堿裝置，只需增加氯貯罐即可；要么把氯供應給VCM廠家。這樣，可以在最大限度地減少投資的情況下實現氯堿平衡，確保整個氯堿行業長遠、健康發展。

Developing trend and outlook of PVC industry of calcium carbide method

ZHANG Ying-min,LANG Xu-xia,LIANG Xi-wei
(Qingdao Haijing Chemical Group Co.,Ltd.,Qingdao 266042,China)

The developing trend of PVC industry by acetylene process was introduced,and new development framework and thinking on the basis of analyzing developing trend and outlook were put forward

calcium carbide method;PVC;developing;trend;outlook

TQ114

A

1009－1785(2012)03-0001-05

張英民（1964—），男，南開大學碩士，現任青島海晶化工集團有限公司總經理。

2011-12-20