电石发气量对PVC生产成本的影响及控制措施

刘 浩

（新疆中泰化学股份有限公司，乌鲁木齐 830009）

1 电石生产对成本影响理论依据

1.1 电石发气量与电石纯度之间关系

依据反应式CaC2+2H2O→C2H2＋Ca（OH）2，1 kg纯电石与水反应生成406.2 g 乙炔气，而标况下乙炔气体积为22.4 L/mol，则常压下20 ℃时，1 kg 纯电石可发出372.3 L 乙炔气。由此可以计算不同纯度下电石的发气量。例如：电石纯度在80%，发气量为297.84 L/kg。

由此可以看出，电石发气量高低与电石纯度成正比关系。也就是说电石纯度越高，电石发气量越高，PVC 的生产成本越低。

1.2 电石工艺耗电机理

当电石发气量在300 L/kg 时，电石纯度为80.6%；依据热量平衡式CaO＋3C=CaC2＋CO-466 kJ，则生产1 t 发气量为300 L/kg 电石，理论耗电量为1 000×0.806÷64×466 000÷3 600 000＝1 630（kW·h）。

中泰矿冶实际电耗平均在3 311 kW·h，远远高于此理论值，原因主要有以下几个方面：（1）电石生产许多副反应消耗很多热量；（2）电石炉气及粉尘带走部分热量；（3）变压器、电极及炉体的热量损失。

1.3 电石、石灰相平衡与电耗、发气量关系

实际生产中电石发气量高低、电耗高低与原料配比及操作密切相关，因为电石生产过程中，电石与石灰存在共熔点问题，电石电耗与发气量之间并不完全成正比关系，只是电石纯度在69%（发气量为260 L/kg）以上时，电石纯度越高，电耗也越高、发气量也就越高，此时发气量与电耗可成正比。

2 实际生产中电石工艺电耗与成本关系

假定Y 为电石电耗，X 为电石发气量（X≥260 L/kg），K 为系数，则存在如下关系：Y≈K·X。将2013年1-11月该公司1＃、2＃ 电石炉生产数据进行收集，统计数据见表1。

表1 2013年1～11月1#、2#电石炉生产数据

表2 不同电石单位运行成本

通过对中泰矿冶工艺电耗及电石发气量大量数据进行验证，K 取值范围为11.40～11.50较为合理。

2013年1-11月中泰矿冶电石工艺电耗kW·h-1与生产成本（元）见图1，从图中可以看出，矿冶电石生产成本的高低与工艺电耗基本存在正比关系，存在部分波动的主要原因为生产不稳定。

图1 2013年矿冶电石电耗生产成本曲线

3 不同发气量电石的使用对公司成本影响

3.1 发气量高低对聚氯乙烯树脂成本影响

根据聚氯乙烯树脂生产原理，假设电石发气量为A L/kg，每月所使用的电石为B kg，若乙炔气转化率为0.85，则乙炔气产量为A×B×85%（L），则单体产量为A×B×0.85÷356（kg），假定聚合收率为0.95，则树脂产量为A×B×0.85×0.95÷356（kg），则电石单耗为356÷（A×0.85×0.95）。

根据上述公式，以2013年全公司电石采购均价2 472元，核算使用不同发气量的电石生产1t PVC，按消耗的电石费用折算出的单位运行成本，见表2。

从上表可以看出，公司使用发气量高的电石，成本降低较明显。例如同样生产1 t PVC，使用发气量为290 L/kg 的电石要比使用260 L/kg 的电石单位运行成本节省出3.16元。由此可见，发气量对生产成本影响较大。

3.2 低发气量电石对聚氯乙烯树脂成本其他方面的影响

该公司规定每吨PVC 运渣成本不能超过34.96元。每生产1 t PVC 产生含水率40%的电石渣约3 t，吨渣运费为10元。根据单耗来看，采用发气量260 L/kg 与290 L/kg 的电石生产1 t PVC，产生的电石渣相差0.176 t，将造成拉渣成本相差1.76元。

若使用发气量低的电石，势必造成PVC 生产渣浆工序板框数增多，设备负荷增大，工人劳动强度加大，初步核算负荷增加50%左右，由此带来的生产降负荷，产量降低等负面效应难以估量。

4 电石生产措施及要求

4.1 生产高发气量的电石，降低公司总生产成本

对使用电石的单位而言，每提高一个发气量降低PVC 单位成本8～12元，若以降低8元/t 电石采购成本核算，矿冶电石每提高一个发气量，公司总成本降低4元。从公司总体利益考虑，要求中泰矿冶生产出高发气量的电石（至少在285 L/kg 以上）。

2013年全年公司通过采取以下措施，提高电石发气量，降低生产成本。

（1）严把原材料采购、检验及入库关。对主要原材料（焦炭、兰炭、石灰石等）的采购质量提出严格要求，原材料到货后按照相关标准严格分析，对于有疑问的，重新监测分析，对于不合格或达不到使用标准的，严格执行扣减制度，必要时车车取样、车车分析。

（2）工艺技术控制。在确保安全生产的前提下，发气量稳中有升，不断调整焦炭和兰炭配比，以降低生产运行成本。焦炭：兰炭配比从以前的3∶7调整为现在的7∶3，除此之外，定期组织人员学习、培训生产过程的工艺技术，包括烧制时间、出料时间的控制，工艺改进等，提高操作人员的操作水平。在正常生产运行中严格控制操作工艺指标参数。

（3）管理措施。生产运行利润实行日报、周报、月报、季报监控制规定，每日对总体生产运行成本进行测算，每周总结、测算，找出成本上升或下降的原因，根据找出的原因，提出下周生产过程中的预防和整改措施，每月定期总结1次，召开专项经济运行分析总结会，系统全面地分析及提出下月生产任务，使整个生产运行管理理念上升为生产经营管理理念。

通过一系列具体措施，有效控制了生产成本，中泰矿冶电石的平均发气量（加权平均值）达到了296 L/kg，达到并超出预期设定的指标值。

4.2 严格控制风化率在5%以下

电石的风化特性决定电石只要暴露在空气中，就会发生持续不断的风化反应，并且单位重量的电石粒径越小，表面积越大，风化速度越快。随着电石的风化，其自身的使用价值也会逐渐消失，所以需要控制电石的日破碎量及风化率，要根据使用需求安排破碎，不能过早破碎造成风化量加大，控制风化率在5%以下，采取了以下措施降低风化。

（1）严格控制总库存量。在实际生产过程中严格控制中泰矿冶电石总库存量不超过2 000 t，避免因库存太高，造成局部风化。

（2）合理规定拉运量及卸车量。该公司每天的生产量约在3 500 t，规定物流总公司每天拉运电石不少于3 500 t，同时，使用单位每天卸电石不少于3 500 t。也就是说，生产量、拉运量和使用量要达到平衡，最大化降低积库、压库现象。

（3）定期清理电石库灰分。规定每半月定期对电石库清理一遍，严禁在风化的电石上再行堆放新生产的电石，如遇装置局部停车或电石库存量较少时，随时不定期进行清理。

通过以上措施，最大化避免因库存太大、拉运不及时，造成电石风化、成本上升的不利局面，并在实际运行过程中取得了良好的效果。

5 经济效益评价

根据上述成本分析，提出控制子公司（中泰矿冶）的电石发气量应大于285 L/kg，同时控制风化率在5%以下的要求。

经过1年的实际运行，2013年共生产电石123.1万t，平均发气量为296 L/kg，较2012年同比发气量提高7 L/kg，初步测算降低PVC 总生产成本3 400多万元，取得了良好的经济效益。