中國電石法聚氯乙烯發展的深度思考

周軍

（新疆天業集團有限公司，新疆 石河子 832000）

中國具有富煤、貧油、少氣的資源特點，2012年石油對外依存度已經達到58%，發展煤化工是中國應對能源挑戰的重要舉措之一。

聚氯乙烯生產工藝主要分為石油乙烯法和電石乙炔法。2012年，中國聚氯乙烯產量達到1317萬t，其中，電石法聚氯乙烯產量已占聚氯乙烯總產量的70%以上，相當于節省乙烯資源450萬t，占中國乙烯產量的30%。電石乙炔法聚氯乙烯的發展為緩解中國石油資源短缺、保障能源安全做出了突出的貢獻。

“十二五”期間，中國電石法聚氯乙烯發展面臨巨大的挑戰。科學地認識電石法聚氯乙烯發展的內外環境，系統地分析發展趨勢及前景，大力發展節能減排技術，積極、主動應對挑戰，對電石法聚氯乙烯行業的健康可持續發展具有重大意義。

1 “十一五”中國聚氯乙烯工業發展回顧

“十一五”期間，隨著高油價時代的來臨，煤化工發展如火如荼。2006年，中國聚氯乙烯產量達到了824萬t/a，產能和產量位居世界第一，其快速增長的推動力是電石法聚氯乙烯的快速發展。

電石法聚氯乙烯快速發展的關鍵是技術創新和發展模式創新。大型密閉電石爐、變壓吸附、聚合母液水處理、乙炔上清液閉式循環、含汞廢酸深度解析、干法乙炔、電石渣水泥、低汞觸媒等清潔生產技術，奠定了電石法聚氯乙烯節能減排和清潔生產的基礎。尤其是電石渣水泥技術的突破和示范，解決了國內外電石法聚氯乙烯規模化發展的瓶頸，也促使國家產業政策發生了積極變化。2005年，國家發改委組織召開 “促進電石法聚氯乙烯健康發展研討會”，對電石法聚氯乙烯循環經濟發展模式給予了肯定。2007年，國家發改委發布《氯堿行業準入條件》，對電石法聚氯乙烯的發展規模、發展模式、廢棄物資源化利用提出了具體要求，推動了電石法聚氯乙烯一體化、規模化和循環經濟發展模式的建立。2008年國家發改委下發《關于鼓勵利用電石渣生產水泥有關問題的通知》，明確了電石渣水泥裝置的規模和技術路線，解決了電石渣水泥與水泥產業政策的矛盾，推動了電石渣新型干法水泥技術的發展。

與此同時，在建立循環經濟發展模式的同時，電石法聚氯乙烯注重提高裝置的技術水平和自動化水平，產品質量得到了很大提升，在高端領域的應用不斷拓展。總體上看，“十一五”是電石法聚氯乙烯創新大發展的關鍵時期。通過創新，極大改變了自身的發展環境，贏得了更大的發展空間，為“十二五”的繼續發展奠定了扎實的基礎。

2 “十二五”發展面臨的主要挑戰

電石法聚氯乙烯在每一個不同的發展階段，面臨著不同的挑戰。 “十二五”期間，電石法聚氯乙烯依然面臨更為嚴峻的挑戰。

2.1 汞污染防治的挑戰

汞是對環境高度敏感性的重金屬，汞污染已經成為全球高度關注的敏感議題。2009年，國務院發布 《關于加強重金屬污染防治工作的指導意見》，將化工行業作為重點防控行業之一。聯合國環境署組織的國際禁汞條約談判于2010年6月召開了第一次會議，經過5輪談判，2013年1月19日，在日內瓦全球首個汞排放公約獲得通過；2011年4月，國務院發布 《重金屬污染綜合防治十二五發展規劃》，汞污染防治是其中的重點內容。國內外的雙重壓力，使電石法聚氯乙烯面臨巨大的汞減排壓力。

對汞資源的過度消耗和汞污染是電石法聚氯乙烯發展的巨大障礙。中國汞資源相對匱乏，據統計，通過開采原生汞礦和汞回收，每年汞供應量為1 000～1 200 t。電石乙炔法聚氯乙烯是中國耗汞量最大的行業，汞資源消耗量占中國汞資源消耗量的60%，占世界汞消耗量30%。國際汞公約對電石法聚氯乙烯行業提出6項要求，主要包括：到2020年，單位產品汞使用量下降50%；采取措施減少對原生汞礦的依賴；控制汞的排放和釋放；支持無汞催化劑和工藝的研發；基于現有工藝的無汞催化劑在技術和經濟可行，5年之后，不允許使用汞；向締約方大會報告替代技術進展情況和淘汰汞使用所作出的努力。早在國際汞公約達成協議之前，為保證行業的生存和發展，國家工信部和環保部相繼發布《電石法聚氯乙烯行業汞污染防治規劃》和《關于加強電石法生產聚氯乙烯及相關行業汞污染防治工作的通知》，明確了汞減排的途徑和2015年的目標。為達到這些目標，工信部發布《聚氯乙烯燒堿等17個重點行業清潔生產技術推行方案》，環保部啟動重金屬污染防治重大專項，均將聚氯乙烯行業汞污染防治項目作為重點支持項目。國家發改委在 《產業結構調整目錄》中已將高汞觸媒列入淘汰類產品，在即將發布的《煤炭深加工產業發展政策》中明確指出，鼓勵采用煤制乙烯，建設氧氯化法氯乙烯生產裝置逐漸降低電石法氯乙烯的比重。從這些政策信息中可以看出，國家高度重視電石法聚氯乙烯汞污染防治工作，但當前汞減排的關鍵技術低汞觸媒和高效脫汞器的推廣應用比例仍然很低，汞污染防治壓力巨大。

2.2 節能減排的挑戰

2011年8月，國務院發布《國務院關于印發“十二五”節能減排綜合性工作方案的通知》，到2015年，全國萬元國內生產總值能耗較2010年下降16%；COD和二氧化硫排放總量分別下降8%；全國氨氮和氮氧化物排放總量分別下降10%。節能減排目標明確、責任到位、挑戰巨大。

電石法聚氯乙烯是典型的高耗能產業，主要減排指標均與其緊密相關。如果將相關產業鏈的電耗全部折算到聚氯乙烯，每噸電石法聚氯乙烯耗電量為7 500 kW·h左右，每千瓦小時電價上漲0.01元，電石法聚氯乙烯綜合成本則上漲75元/t，電力價格變化對成本的影響力是石油乙烯法路線的3倍左右。隨著國家資源價格改革和節能減排政策的強力推行，能源價格和資源價格必然會加速上漲，對電石法聚氯乙烯的負面影響較大。在二氧化碳排放方面，扣除電石渣制水泥技術實現的碳減排，每噸電石法聚氯乙烯全流程排放二氧化碳仍然達到6.5～7.0 t，如果開征碳稅，影響較大。節能減排推動成本上升，電石法聚氯乙烯向下游轉移成本的能力有限，其競爭優勢會受到一定的抑制。

2.3 物流成本和人力成本的挑戰

中國電石法聚氯乙烯主要分布在煤炭資源豐富的西部地區，配套產業和基礎設施條件較差、且遠離目標市場，各類原材料均為固態，運輸量大，物流成本高。以100萬t/a聚氯乙烯聯合化工裝置計，原料運進、產品運出等貨運總量超過1 000萬t。2010年，中國物流總費用占GDP的比重達到18%，電石法聚氯乙烯物流費用遠高于這一比例，在西部地區甚至高達40%以上，是典型高物流成本的行業。

人力成本方面，雖然電石爐的大型化已在推進中，但電石生產仍屬于相對勞動密集型產業，用工量較大，人員產值低，操作環境有待改善。對于經濟增長，中國的人口紅利將逐漸結束，人力資源成本會加速上漲。黨的十八大報告明確指出，到2020年，實現國內生產總值和城鄉居民人均收入比2010年翻一番。如果按目前的模式繼續發展，實現收入倍增計劃的難度是很大的。

物流成本和人力資源成本在電石法聚氯乙烯產品成本中占有相當的比重，是電石法聚氯乙烯必須正視的挑戰，如何合理控制成本的上升是繼續保證其市場競爭力的關鍵環節。

3 電石法聚氯乙烯的發展趨勢

面對挑戰，電石法聚氯乙烯企業不能采取“鴕鳥政策”。只有積極主動應對挑戰，才有可能變挑戰為機遇。“十二五”期間，中國電石法聚氯乙烯將進入一個調整發展階段。

3.1 產能的快速擴張期基本結束，調結構、轉方式是主基調

聚氯乙烯行業已經呈現出明顯的產能過剩，且產能過剩逐年加劇。2009年11月，聚氯乙烯被列入化工行業產能過剩清單，產能為1 781萬t，產能過剩高達41.2%。2012年，已達2 341萬t，產能利用率僅為56%，企業的惡性競爭嚴重，系統性風險已經開始顯現。2011年5月4日，國家發改委發布了《產業結構調整指導目錄（2011年本）》，將新建乙炔法聚氯乙烯、燒堿均列入了禁止類項目，這也就意味著從國家層面上電石法聚氯乙烯的增量發展基本停止，高速發展期已經結束。優化產業結構、轉變經濟增長方式是“十二五”發展的主基調，也為電石法聚氯乙烯的良性發展奠定了一定的基礎。

3.2 汞污染防治工作取得重大進展

“十一五”期間，電石法聚氯乙烯汞污染防治工作取得了初步的進展。在中國石化聯合會和氯堿協會的共同推動下，成立了聚氯乙烯行業汞污染防治領導小組和專家組，低汞催化和廢酸深度解析技術已逐漸成為汞減排的核心技術，并在一些企業得到了成功示范。2007年，新疆天業組建了汞減排研發團隊，開始汞減排技術的研發。2011年8月，自主開發的固汞觸媒實現工業化生產，年生產能力為3000t，氯化汞含量為5.5%左右。固汞觸媒在生產裝置的滿負荷運行時間均超過8 000 h，普遍在9 000 h以上。新疆天業120萬t/a聚氯乙烯裝置已百分之百地使用固汞觸媒，經濟和環保效益顯著；行業內的一些企業，如四川宜賓、中國化工集團公司等企業也在積極實踐并取得了較好的進展。生產實踐已經充分證明，低汞催化體系完全可以滿足生產要求，關鍵是要保證低汞觸媒的高質量和科學的工藝操作條件，更客觀地說，70%決定于觸媒質量，30%決定于使用過程中的工藝條件。2012年，公司成功開發出高效脫汞器技術并實現工業化運行，在設備外觀尺寸和系統阻力基本不變的情況下，高效脫汞器中活性炭的裝填量是普通脫汞器的4倍，對氣相汞的吸附效率大幅度提高。生產運行對比數據表明，裝有高效脫汞器的生產線，其后續生產工序廢酸中的汞含量降低50%以上。更值得一提的是，高效脫汞器內裝填的大量活性炭，由于吸附了大量流失的汞，其增值空間相當可觀；對含汞廢水的處理，2010年，新疆天業集團在含汞廢酸深度解析技術的基礎上，與有關單位合作成功開發出國內第一套高效樹脂吸附法除汞技術，具有投資少、占地面積小、操作簡單、自動化程度高、控制穩定等優點，處理后的含汞廢水完全達到國家排放標準。同時，吸附汞達到飽和后的樹脂經解析可繼續使用，解析液仍能作為生產固汞觸媒的原料液，汞資源形成了封閉式循環利用。在汞污染防治工作中，新疆天業集團目前的方式已經從簡單的達標排放發展到汞資源的循環利用方面，已經初步建立了封閉的汞資源高效循環利用網絡。

汞污染防治是“十二五”電石法聚氯乙烯的核心工作。扎扎實實做好汞污染防治工作，是當前聚氯乙烯企業義不容辭的社會責任。根據國家相關發展規劃，到2015年，全行業全部使用低汞觸媒，每噸聚氯乙烯氯化汞使用量下降50%，廢低汞觸媒回收率達到100%；高效汞回收技術普及率達到50%；鹽酸深度脫吸技術普及率達90%以上；含汞廢水處理技術普及率達100%。在國家的強力推動和企業的積極參與下，電石法聚氯乙烯汞污染防治工作會不斷推進，行業對汞資源過度依賴的局面將會得到根本性的改觀。

3.3 無汞觸媒是行業的重大課題

“減量化”是過程，“無汞化”是目標。開發無汞觸媒，實現無汞化，是確保電石法聚氯乙烯長期可持續發展的根本保證。近年來，國內眾多科研單位、企業積極投入，無汞觸媒的研發成為熱點課題。2007年新疆天業集團開始著手無汞觸媒的研發工作，相繼與國內一流科研院校建立了穩固的合作關系，立足打造國內一流的無汞觸媒研發和工程化創新平臺。2012年，新疆天業集團承擔的無汞觸媒研發項目被列入國家“863”項目，這將會大大推進無汞觸媒研發和工業化進程。從目前取得的進展看，無汞觸媒的研發，已經不僅僅是技術問題，更重要的是經濟問題，如何將技術和經濟問題統籌考慮，在無汞化進程中保持電石法聚氯乙烯的相對競爭力是一個核心問題。其次，無汞化技術相對傳統電石法工藝技術和管理是一個質的提升，不同技術和管理水平的企業，其催化劑成本差距可能會遠大于氯化汞觸媒，無汞化的過程是對企業綜合能力的重大考驗。

在推進無汞化的進程中，也要對相關工藝技術的發展給予高度關注。煤制烯烴技術（MTO）是煤化工發展的重大突破，頁巖氣技術的快速發展也會極大降低乙烯的成本，未來乙烯原料的多元化為乙烯法聚氯乙烯和乙炔與二氯乙烷催化重整等無汞路線的發展創造了有利條件。但電石法聚氯乙烯仍具有技術成熟可靠、易于操作、投資性價比高、市場競爭力強等優勢，當前階段的無汞化主要還是要基于電石法工藝路線繼續努力。

3.4 深入推進節能減排

“十一五”期間，干法乙炔配套電石渣新型干法水泥技術、大型密閉電石爐及爐氣凈化等技術的開發推廣，實現了節能減排，也為電石法聚氯乙烯的規模化發展奠定了扎實的基礎。自2007年起，新疆天業集團2套40萬t/a聚氯乙烯生產裝置全部采用干法乙炔配套電石渣新型干法水泥技術，一體化配套、安全穩定運行。較傳統濕法乙炔配套的濕磨干燒工藝相比，水泥熱耗降低20%左右，生產1 t PVC全流程可節約15 kg標煤；40 000 kVA大型密閉電石爐較30 000 kVA密閉電石爐相比，噸電石平均電耗降低50 kW·h，人工成本明顯降低。干法除塵與濕法凈化相結合，深度凈化后的電石爐氣含塵量小于10×10-6并實現長距離輸送，實現了電石爐氣的高價值利用；4×135 MW和2×300 MW自備電站均采用與浙江大學共同開發的電石渣脫硫技術，以廢治廢，脫硫廢渣石膏用作電石渣水泥緩凝劑，脫硫效率達95%以上，脫硫成本僅為國內現有技術的50%；電石爐氣富含一氧化碳，是發展碳一化工的優良原料，可利用其生產合成氨、草酸、醋酸、甲醇等系列產品，形成企業新的經濟增長點。這些節能減排技術有一個顯著的特點，就是在大型一體化氯堿化工園區更易于實現，競爭力更強。“十二五”期間，大型氯堿化工園區將在大型密閉電石爐技術 （單臺電石爐產能力爭達到10萬t/a以上）、密閉電石爐氣的高價值利用、電石爐熱能回收、二氧化碳減排、自備電站和水泥裝置的脫硫脫硝等領域持續推進節能減排，進一步提升園區的綜合競爭力。

3.5 產品差異化、高質化發展態勢明顯

中國是聚氯乙烯生產大國，但并不是聚氯乙烯生產強國。聚氯乙烯樹脂品種單一、高端產品缺乏，特種樹脂仍以進口為主。

聚氯乙烯是性價比優越的通用性材料，但也存在熱穩定性較差、抗沖擊性能差、增塑作用不穩定等固有缺陷。特種樹脂的本質就是以最佳的手段克服以上缺陷，使之能夠得以應用于不同的特定領域。國際上的聚氯乙烯樹脂牌號系列化、專業化程度較高，樹脂商品牌號達二千多種，其中，日本信越公司注重品種的系列化，牌號多達348個，樹脂規格齊全，特種樹脂高達88%。國際性的大公司針對聚氯乙烯樹脂在性能規格、成型工藝、制品種類和應用類別等方面的差異，向市場推出了一系列各具特點的品種體系，從而形成了企業獨特的市場優勢，成為世界聚氯乙烯業界的常青樹。

隨著市場競爭的加劇，同質化的低成本戰略難以為繼，差異化發展將成為企業的永恒主題。近年來，中國聚氯乙烯企業在高品質單體的生產和特種樹脂的開發上不斷取得新的進展。新疆天業的氯乙烯單體變壓吸附深度脫水技術將電石法氯乙烯單體的含水量降到100×10-6以內，達到世界先進水平，為高品質專用樹脂的開發創造了有利條件。國內特種摻混樹脂、高抗沖PVC樹脂、消光樹脂、氯丙共聚樹脂、氯醋共聚樹脂、氯化聚氯乙烯等新產品不斷推向市場。上、下游和諧發展，向下游企業提供個性化的服務、滿足其多元化的需求，已越發成為聚氯乙烯生產企業的共識。“十二五”期間，中國聚氯乙烯行業將在產品的高質化、差異化領域繼續尋求發展機遇，不斷提升聚氯乙烯制品的質量，拓展聚氯乙烯的應用領域，單一的通用料樹脂將逐漸被適用于專屬領域的各種專用樹脂所取代。

4 結語

按人均聚氯乙烯消費量計，中國不足10 kg，而國外發達國家一般達到15 kg以上。中國石油資源短缺、城鎮化進程加快的大背景下，國家應該大力鼓勵使用聚氯乙烯材料，以塑代木、以塑代鋼，聚氯乙烯未來在中國仍具有較大的發展潛力。“十二五”期間，電石法聚氯乙烯作為中國聚氯乙烯生產的主流工藝，更應積極主動解決自身發展中存在的問題，成為推動中國聚氯乙烯工業不斷向前發展的主力軍，為實現中國聚氯乙烯工業由生產大國向強國的轉變做出應有的貢獻。