柴達(dá)木循環(huán)生產(chǎn)中氯乙烯經(jīng)濟(jì)成本分析

李月仙

摘 要：在柴達(dá)木循環(huán)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中，氯乙烯的生產(chǎn)方法分別為電石法和乙烯法，作為最主要的耗氯產(chǎn)品，PVC生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢是開發(fā)新的廉價(jià)原料路線和更為經(jīng)濟(jì)的路線，在PVC生產(chǎn)中，氯乙烯的生產(chǎn)工藝隨著國內(nèi)項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大、從事聚氯乙烯行業(yè)專業(yè)人員技術(shù)能力逐漸提高及設(shè)計(jì)院結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以往在氯乙烯生產(chǎn)過程中體現(xiàn)出的問題逐步得到優(yōu)化，從而對氯乙烯的生產(chǎn)成本降低起到重要的作用。

關(guān)鍵詞：循環(huán)經(jīng)濟(jì)；氯乙烯；成本分析；效益

中圖分類號：F062.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-291X（2016）06-0157-02

青海省柴達(dá)木循環(huán)經(jīng)濟(jì)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)擁有電石法、天然氣法、乙烯氯化法三種氯乙烯生產(chǎn)工藝，因天然氣、原煤及焦炭等原材料的市場價(jià)格較高，為了企業(yè)的生存，通過生產(chǎn)工藝對比及優(yōu)化生產(chǎn)工藝，采取氯氣和乙烯低溫氯化，生產(chǎn)二氯乙烷，在采取高溫氯化生產(chǎn)氯乙烯，副產(chǎn)氯化氫用于電石法氯乙烯生產(chǎn)，既解決了目前制約聚氯乙烯發(fā)展汞污染問題，又達(dá)到了發(fā)揮循環(huán)經(jīng)濟(jì)的作用，從而實(shí)現(xiàn)了降低成本的目的。

一、經(jīng)濟(jì)發(fā)展特點(diǎn)和存在的問題

（一）供需失衡矛盾依然突出，企業(yè)總體效益不佳

2013年，我國燒堿和PVC產(chǎn)量分別達(dá)到2 854.1萬噸和1 529.5萬噸，生產(chǎn)裝置的平均開工率分別為74.1%和61.8%。根據(jù)氯堿行業(yè)歷史發(fā)展情況來看，燒堿的平均開工率達(dá)到85%，PVC平均開工率為80%時(shí)，市場處于相對正常的競爭狀態(tài)，行業(yè)和企業(yè)具有較好的盈利能力。按照目前燒堿、PVC裝置的開工水平來看，國內(nèi)氯堿行業(yè)已出現(xiàn)一定程度的產(chǎn)能過剩。

（二）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)仍較單一，高端、精細(xì)化產(chǎn)品和專用料生產(chǎn)嚴(yán)重不足，基礎(chǔ)產(chǎn)品過剩和高端產(chǎn)品短缺的結(jié)構(gòu)性矛盾突出

以PVC為例，目前我國PVC生產(chǎn)仍以SG-3、SG-5和SG-7等通用型號產(chǎn)品為主，特別是近年來中西部新建產(chǎn)能多以生產(chǎn)SG5樹脂為主。行業(yè)還處于成本競爭階段，生產(chǎn)企業(yè)只注重低成本、大產(chǎn)能，而忽視專用樹脂產(chǎn)品的開發(fā)，高端及特種樹脂缺乏，既不能滿足國內(nèi)下游行業(yè)的需求，又極易導(dǎo)致惡性市場競爭。這種現(xiàn)象在PVC糊樹脂、氯化石蠟及氯化高聚物生產(chǎn)中也能夠體現(xiàn)出來，許多企業(yè)產(chǎn)品牌號較少，尤其是專用料比例較小，甚至不能生產(chǎn)專用料。

（三）落后工藝技術(shù)仍占有一定比例，部分高端產(chǎn)品仍處于空白

與發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)水平相比，我國氯堿行業(yè)在技術(shù)上仍存在較大的不足：生產(chǎn)企業(yè)間技術(shù)水平差距很大，生產(chǎn)工藝先進(jìn)與落后并存，小型電石法PVC、硫磺法氯乙酸、尿素法水合肼、硫酸縮合ADC發(fā)泡劑等落后工藝技術(shù)在總產(chǎn)能中仍占有較大比例，生產(chǎn)技術(shù)的差距主要體現(xiàn)在環(huán)境保護(hù)、產(chǎn)品品種和產(chǎn)品質(zhì)量等方面；聚碳酸酯、氯化聚丙烯（CPP）、氯化法鈦白粉等高技術(shù)含量、高附加值氯產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)在我國仍基本處于空白狀態(tài)；PVC通用牌號多，專用樹脂和專用混合料少，很多在國外已大量應(yīng)用的領(lǐng)域尚未完全開拓。

（四）部分核心技術(shù)開發(fā)和工業(yè)化步伐相對較慢

燒堿生產(chǎn)中至關(guān)重要的離子交換膜國內(nèi)雖已開發(fā)成功，但距離大規(guī)模、大范圍國產(chǎn)化應(yīng)用還有較長的路要走；未來可能帶來節(jié)能變革的氧陰極電解技術(shù)國內(nèi)仍處于研發(fā)、中試階段，國產(chǎn)化氧陰極電解距離大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用還比較遙遠(yuǎn)，工業(yè)化進(jìn)度慢于預(yù)期，需要盡快實(shí)現(xiàn)工業(yè)化示范；國內(nèi)非電解法催化制氯技術(shù)（Deacon）的開發(fā)和利用相對滯后，氯化氫高附加值回收利用不足，產(chǎn)生大量低附加值的鹽酸；無汞觸媒和氯乙烯單體合成新路線（以二氯乙烷和乙炔為原料催化重整）等從根本上解決行業(yè)汞污染等從根本上解決行業(yè)汞污染問題的核心技術(shù)還處于中試階段，尚沒有建成工業(yè)化示范裝置。

（五）氯乙烯生產(chǎn)工藝傳統(tǒng)化，未完全實(shí)現(xiàn)綜合利用

在聚氯乙烯主要生產(chǎn)原料為氯乙烯，聚氯乙烯的生產(chǎn)工藝技術(shù)成熟、工藝完善，為降低聚氯乙烯的生產(chǎn)成本，優(yōu)化氯乙烯的生產(chǎn)工藝是關(guān)鍵，而生產(chǎn)氯乙烯的原料為乙炔氣和氯化氫氣體，現(xiàn)大多數(shù)新建企業(yè)還是采用濕法電石乙炔生產(chǎn)工藝，面臨著電石渣漿中溶解乙炔氣體的浪費(fèi)，電石渣漿隨意堆放及電石上清液無法完全使用、次氯酸鈉廢液隨意排放等問題，存在造成環(huán)境污染且生產(chǎn)成本居高不下的問題，要想通過成本控制使企業(yè)在行業(yè)中利于不敗之地，優(yōu)化氯乙烯的生產(chǎn)工藝是關(guān)鍵。

二、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢

（一）控制系統(tǒng)優(yōu)勢設(shè)計(jì)

1.分散控制系統(tǒng)（DCS）。DCS 系統(tǒng)完成各生產(chǎn)裝置的基本過程控制、操作、監(jiān)視、管理，同時(shí)順序控制、部分工藝聯(lián)鎖和先進(jìn)控制也在DCS系統(tǒng)中完成。DCS現(xiàn)場控制站采用冗余結(jié)構(gòu)，帶有自診斷功能，對故障進(jìn)行診斷指示。對I/O點(diǎn)的響應(yīng)處理頻率應(yīng)小于1秒，對控制回路的響應(yīng)處理頻率應(yīng)在0.1～1秒，保證各種計(jì)算、控制以及安全聯(lián)鎖的有效實(shí)施。

2.安全儀表系統(tǒng)（ESD）。ESD系統(tǒng)設(shè)計(jì)按照《石油化工安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》SH/T 3018-2003規(guī)定的SIL3等級設(shè)計(jì)。按照DIN V VDE0801和DIN V 19250標(biāo)準(zhǔn)，采用由TUV安全認(rèn)證的三重化安全性可編程序控制器完成裝置的緊急停車。ESD系統(tǒng)為故障安全型，與DCS系統(tǒng)實(shí)時(shí)通訊，并在DCS系統(tǒng)操作站上顯示、報(bào)警。ESD系統(tǒng)設(shè)工程師站、順序事件記錄站，重要的報(bào)警顯示、操作通過輔操臺上的開關(guān)按鈕、報(bào)警燈完成。

3.氣體監(jiān)測系統(tǒng)（GDS）。根據(jù)專利商要求本裝置有毒、可燃?xì)怏w檢測設(shè)置獨(dú)立的氣體監(jiān)測系統(tǒng)（GDS），各裝置有毒和可燃?xì)怏w檢測點(diǎn)根據(jù)工藝要求設(shè)置，信號進(jìn)入各裝置現(xiàn)場機(jī)柜間內(nèi)的GDS機(jī)柜，在中央控制室集中監(jiān)視報(bào)警。

4.機(jī)械裝置監(jiān)視系統(tǒng)（MMS）。本項(xiàng)目壓縮機(jī)組、大型機(jī)泵等設(shè)備的控制、保護(hù)和聯(lián)鎖系統(tǒng)隨機(jī)組成套供應(yīng)，重要信號根據(jù)工藝要求送入DCS 或ESD，機(jī)組成套帶控制系統(tǒng)可通過MODBUS 與DCS 進(jìn)行通訊。

（二）生產(chǎn)成本優(yōu)勢

1.乙烯法VCM裝置中大部分設(shè)備均采用單系列的設(shè)計(jì)，只有裂解爐和焚燒單元需要多套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，節(jié)約一次性投資的成本。

2.乙烯法VCM裝置中，大部分設(shè)備是碳鋼制作，裝置的初期投資做到了盡可能的低。通過減少設(shè)備的數(shù)量、大小以及管線的復(fù)雜性，使投資成本進(jìn)一步降低。

3.根據(jù)西方化學(xué)自由裝置的大量生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，使用合金材料是最佳的選擇，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)厥褂煤辖鸩牧蠈⒔档驮O(shè)備的維修和更換費(fèi)用。

4.在實(shí)際生產(chǎn)中產(chǎn)生的副產(chǎn)品少，減少了乙烯和氯氣的損失，并減少了處理副產(chǎn)品的花費(fèi)。

5.高轉(zhuǎn)化率、高選擇性和高效率降低了原材料的消耗，原材料消耗的降低是生產(chǎn)成本降低的主要貢獻(xiàn)，降低了裝置定員要求和最大程度地降低了勞動(dòng)成本。

6.熱能的回收。在西方化學(xué)工藝中，許多的地方都進(jìn)行了熱量的回收和再次利用。兩個(gè)最大的熱回收源是高溫直接氯化反應(yīng)器（HTDC）和裂解爐；高溫直接氯化工藝將直接氯化反應(yīng)的所有反應(yīng)熱量回收用作高沸塔的蒸汽載荷。這就完全消除了高沸塔再沸器對蒸汽進(jìn)料的需求；裂解爐流出物換熱器回收裂解爐排出的高溫氣體的熱量，生產(chǎn)高壓蒸汽。

7.運(yùn)行的可靠性。西方化學(xué)為買方用戶所設(shè)計(jì)的VCM和EDC裝置能力均可以達(dá)到保證值。西方化學(xué)每兩年舉行一次專有技術(shù)交流會(huì)，會(huì)上技術(shù)用戶所提供的數(shù)據(jù)。在過去的八年時(shí)間里，西方化學(xué)所設(shè)計(jì)的裝置平均在線運(yùn)行時(shí)間為每年8 150小時(shí)（包括檢修年份和非檢修年份）。在2006年的技術(shù)交流會(huì)上，有6家用戶的平均在線運(yùn)行時(shí)間為8 300小時(shí)或者更多。主裝置一般停車檢修要每隔18—24個(gè)月，大部分蒸餾塔可以運(yùn)行24個(gè)月不需要清理；高溫直接氯化反應(yīng)器一般可以連續(xù)運(yùn)行24—36個(gè)月。VCM裝置的檢修時(shí)間可在7—10天內(nèi)完成，典型的VCM裝置在不做任何修改可以達(dá)到105%～110%的開工率。

三、結(jié)語

聯(lián)合法循環(huán)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢是依托大型的石油化工生產(chǎn)裝置來進(jìn)行生產(chǎn)的，然而我國是一個(gè)富煤貧油的國家，大力發(fā)展石油乙烯工業(yè)不符合中國的實(shí)際國情。經(jīng)過數(shù)十年的努力和不懈的科研攻關(guān)，大連物化所終于在世界上首先研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的煤制烯烴新工藝，擺脫了對石油的依賴。此次金屬鎂一體化項(xiàng)目采用了上述專利，煤氣化制甲醇，甲醇制烯烴技術(shù)，分離出的乙烯單體用于生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂，丙烯單體直接聚合生產(chǎn)聚丙烯樹脂。走出了有中國特色的聚氯乙烯發(fā)展之路，聯(lián)合法PVC生產(chǎn)裝置值得同行業(yè)借鑒，并在全行業(yè)推廣。只有循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展道路，才是今后PVC的發(fā)展方向。

[責(zé)任編輯 王玉妹]