中国电石法聚氯乙烯发展的深度思考

中国氯碱

China Chlor－Alkali

第4期2013年4月

No．4Apr.,2013

[作者简介]周军（1970—）男，毕业于新疆工学院化学工程专业，工程硕士，现任新疆天业集团副总工程师、研究院院长。兼任中国

化工环保协会副秘书长。曾在《中国氯碱》等期刊发表论文多篇。

中国电石法聚氯乙烯发展的深度思考

周

军

（新疆天业集团有限公司，新疆石河子832000）

摘

要：回顾了中国电石法聚氯乙烯工业的发展过程，分析“十二五”期间面临的主要挑战和发展趋

势。指出调结构、转方式是主基调，要大力做好汞污染防治工作，推进企业节能减排，要提升聚氯乙烯制品的质量，拓展聚氯乙烯树脂的应用领域，开发专用树脂。关键词：电石法聚氯乙烯；发展趋势；汞污染；节能减排；专用树脂中图分类号：TQ325.3

文献标识码：A

文章编号：1009－1785(2013)04-0001-04

中国具有富煤、贫油、少气的资源特点，2012年石油对外依存度已经达到58%，发展煤化工是中国应对能源挑战的重要举措之一。

聚氯乙烯生产工艺主要分为石油乙烯法和电石乙炔法。2012年，中国聚氯乙烯产量达到1317万t ，其中，电石法聚氯乙烯产量已占聚氯乙烯总产量的

70%以上，相当于节省乙烯资源450万t ，占中国乙

烯产量的30%。电石乙炔法聚氯乙烯的发展为缓解中国石油资源短缺、保障能源安全做出了突出的贡献。

“十二五”期间，中国电石法聚氯乙烯发展面临巨大的挑战。科学地认识电石法聚氯乙烯发展的内外环境，系统地分析发展趋势及前景，大力发展节能减排技术，积极、主动应对挑战，对电石法聚氯乙烯行业的健康可持续发展具有重大意义。

1“十一五”中国聚氯乙烯工业发展回顾

“十一五”期间，随着高油价时代的来临，煤化工发展如火如荼。2006年，中国聚氯乙烯产量达到了

824万t/a ，产能和产量位居世界第一，其快速增长的

推动力是电石法聚氯乙烯的快速发展。

电石法聚氯乙烯快速发展的关键是技术创新和发展模式创新。大型密闭电石炉、变压吸附、聚合母液水处理、乙炔上清液闭式循环、含汞废酸深度解析、干法乙炔、电石渣水泥、低汞触媒等清洁生产技术，奠定了电石法聚氯乙烯节能减排和清洁生产的基础。尤其是电石渣水泥技术的突破和示范，解决了国内外电石法聚氯乙烯规模化发展的瓶颈，也促使国家产业政策发生了积极变化。2005年，国家发改委组织召开“促进电石法聚氯乙烯健康发展研讨会”，对电石法聚氯乙烯循环经济发展模式给予了

Depth thought of China polyvinyl chloride by calcium carbide

process development

ZHOU Jun

(Xinjiang Tianye(Group)Co.,Ltd.,Shihezi 832000,China)

Abstract:The development process of China polyvinyl chloride by calcium carbide process was reviewed.The main challenge and development trend during the 12th national five-year plan were analysed.Adjust the structure and transfer mode were keynote,at the same time,mercury pollution prevention and control,energy-saving emission reduction,promote the quality of PVC resin,resin application fields expand and development of special resin were the main measures.

Key words:polyvinyl chloride by calcium carbide process;development trend;mercury pollution;energy -saving emission reduction;special resin

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中国氯碱2013年第4期

肯定。2007年，国家发改委发布《氯碱行业准入条件》，对电石法聚氯乙烯的发展规模、发展模式、废弃物资源化利用提出了具体要求，推动了电石法聚氯乙烯一体化、规模化和循环经济发展模式的建立。2008年国家发改委下发《关于鼓励利用电石渣生产水泥有关问题的通知》，明确了电石渣水泥装置的规模和技术路线，解决了电石渣水泥与水泥产业政策的矛盾，推动了电石渣新型干法水泥技术的发展。

与此同时，在建立循环经济发展模式的同时，电石法聚氯乙烯注重提高装置的技术水平和自动化水平，产品质量得到了很大提升，在高端领域的应用不断拓展。总体上看，“十一五”是电石法聚氯乙烯创新大发展的关键时期。通过创新，极大改变了自身的发展环境，赢得了更大的发展空间，为“十二五”的继续发展奠定了扎实的基础。

2“十二五”发展面临的主要挑战

电石法聚氯乙烯在每一个不同的发展阶段，面临着不同的挑战。“十二五”期间，电石法聚氯乙烯依然面临更为严峻的挑战。

2.1汞污染防治的挑战

汞是对环境高度敏感性的重金属，汞污染已经成为全球高度关注的敏感议题。2009年，国务院发布《关于加强重金属污染防治工作的指导意见》，将化工行业作为重点防控行业之一。联合国环境署组织的国际禁汞条约谈判于2010年6月召开了第一次会议，经过5轮谈判，2013年1月19日，在日内瓦全球首个汞排放公约获得通过；2011年4月，国务院发布《重金属污染综合防治十二五发展规划》，汞污染防治是其中的重点内容。国内外的双重压力，使电石法聚氯乙烯面临巨大的汞减排压力。

对汞资源的过度消耗和汞污染是电石法聚氯乙烯发展的巨大障碍。中国汞资源相对匮乏，据统计，通过开采原生汞矿和汞回收，每年汞供应量为1000~1200t。电石乙炔法聚氯乙烯是中国耗汞量最大的行业，汞资源消耗量占中国汞资源消耗量的60%，占世界汞消耗量30%。国际汞公约对电石法聚氯乙烯行业提出6项要求，主要包括：到2020年，单位产品汞使用量下降50%；采取措施减少对原生汞矿的依赖；控制汞的排放和释放；支持无汞催化剂和工艺的研发；基于现有工艺的无汞催化剂在技术和经济可行，5年之后，不允许使用汞；向缔约方大会报告替代技术进展情况和淘汰汞使用所作出的努力。早在国际汞公约达成协议之前，为保证行业的生存和发展，国家工信部和环保部相继发布《电石法聚氯乙烯行业汞污染防治规划》和《关于加强电石法生产聚氯乙烯及相关行业汞污染防治工作的通知》，明确了汞减排的途径和2015年的目标。为达到这些目标，工信部发布《聚氯乙烯烧碱等17个重点行业清洁生产技术推行方案》，环保部启动重金属污染防治重大专项，均将聚氯乙烯行业汞污染防治项目作为重点支持项目。国家发改委在《产业结构调整目录》中已将高汞触媒列入淘汰类产品，在即将发布的《煤炭深加工产业发展政策》中明确指出，鼓励采用煤制乙烯，建设氧氯化法氯乙烯生产装置逐渐降低电石法氯乙烯的比重。从这些政策信息中可以看出，国家高度重视电石法聚氯乙烯汞污染防治工作，但当前汞减排的关键技术低汞触媒和高效脱汞器的推广应用比例仍然很低，汞污染防治压力巨大。

2.2节能减排的挑战

2011年8月，国务院发布《国务院关于印发“十二五”节能减排综合性工作方案的通知》，到2015年，全国万元国内生产总值能耗较2010年下降16%；COD和二氧化硫排放总量分别下降8%；全国氨氮和氮氧化物排放总量分别下降10%。节能减排目标明确、责任到位、挑战巨大。

电石法聚氯乙烯是典型的高耗能产业，主要减排指标均与其紧密相关。如果将相关产业链的电耗全部折算到聚氯乙烯，每吨电石法聚氯乙烯耗电量为7500kW·h左右，每千瓦小时电价上涨0.01元，电石法聚氯乙烯综合成本则上涨75元/t，电力价格变化对成本的影响力是石油乙烯法路线的3倍左右。随着国家资源价格改革和节能减排政策的强力推行，能源价格和资源价格必然会加速上涨，对电石法聚氯乙烯的负面影响较大。在二氧化碳排放方面，扣除电石渣制水泥技术实现的碳减排，每吨电石法聚氯乙烯全流程排放二氧化碳仍然达到6.5~7.0t，如果开征碳税，影响较大。节能减排推动成本上升，电石法聚氯乙烯向下游转移成本的能力有限，其竞争优势会受到一定的抑制。

2.3物流成本和人力成本的挑战

中国电石法聚氯乙烯主要分布在煤炭资源丰富的西部地区，配套产业和基础设施条件较差、且远离目标市场，各类原材料均为固态，运输量大，物流成本高。以100万t/a聚氯乙烯联合化工装置计，原料运进、产品运出等货运总量超过1000万t。2010年，中国物流总费用占GDP的比重达到18%，电石法聚氯乙烯物流费用远高于这一比例，在西部地区甚至高达40%以上，是典型高物流成本的行业。

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人力成本方面，虽然电石炉的大型化已在推进中，但电石生产仍属于相对劳动密集型产业，用工量较大，人员产值低，操作环境有待改善。对于经济增长，中国的人口红利将逐渐结束，人力资源成本会加速上涨。党的十八大报告明确指出，到2020年，实现国内生产总值和城乡居民人均收入比2010年翻一番。如果按目前的模式继续发展，实现收入倍增计划的难度是很大的。

物流成本和人力资源成本在电石法聚氯乙烯产品成本中占有相当的比重，是电石法聚氯乙烯必须正视的挑战，如何合理控制成本的上升是继续保证其市场竞争力的关键环节。

3电石法聚氯乙烯的发展趋势

面对挑战，电石法聚氯乙烯企业不能采取“鸵鸟政策”。只有积极主动应对挑战，才有可能变挑战为机遇。“十二五”期间，中国电石法聚氯乙烯将进入一个调整发展阶段。

3.1产能的快速扩张期基本结束，调结构、转方式

是主基调

聚氯乙烯行业已经呈现出明显的产能过剩，且产能过剩逐年加剧。2009年11月，聚氯乙烯被列入化工行业产能过剩清单,产能为1781万t，产能过剩高达41.2%。2012年，已达2341万t，产能利用率仅为56%，企业的恶性竞争严重，系统性风险已经开始显现。2011年5月4日，国家发改委发布了《产业结构调整指导目录（2011年本）》，将新建乙炔法聚氯乙烯、烧碱均列入了禁止类项目，这也就意味着从国家层面上电石法聚氯乙烯的增量发展基本停止，高速发展期已经结束。优化产业结构、转变经济增长方式是“十二五”发展的主基调，也为电石法聚氯乙烯的良性发展奠定了一定的基础。

3.2汞污染防治工作取得重大进展

“十一五”期间，电石法聚氯乙烯汞污染防治工作取得了初步的进展。在中国石化联合会和氯碱协会的共同推动下，成立了聚氯乙烯行业汞污染防治领导小组和专家组，低汞催化和废酸深度解析技术已逐渐成为汞减排的核心技术，并在一些企业得到了成功示范。2007年，新疆天业组建了汞减排研发团队，开始汞减排技术的研发。2011年8月，自主开发的固汞触媒实现工业化生产，年生产能力为3000t，氯化汞含量为5.5%左右。固汞触媒在生产装置的满负荷运行时间均超过8000h，普遍在9000h以上。新疆天业120万t/a聚氯乙烯装置已百分之百地使用固汞触媒，经济和环保效益显著；行业内的一些企业，如四川宜宾、中国化工集团公司等企业也在积极实践并取得了较好的进展。生产实践已经充分证明，低汞催化体系完全可以满足生产要求，关键是要保证低汞触媒的高质量和科学的工艺操作条件，更客观地说，70%决定于触媒质量，30%决定于使用过程中的工艺条件。2012年，公司成功开发出高效脱汞器技术并实现工业化运行，在设备外观尺寸和系统阻力基本不变的情况下，高效脱汞器中活性炭的装填量是普通脱汞器的4倍，对气相汞的吸附效率大幅度提高。生产运行对比数据表明，装有高效脱汞器的生产线，其后续生产工序废酸中的汞含量降低50%以上。更值得一提的是，高效脱汞器内装填的大量活性炭，由于吸附了大量流失的汞，其增值空间相当可观；对含汞废水的处理，2010年，新疆天业集团在含汞废酸深度解析技术的基础上，与有关单位合作成功开发出国内第一套高效树脂吸附法除汞技术，具有投资少、占地面积小、操作简单、自动化程度高、控制稳定等优点，处理后的含汞废水完全达到国家排放标准。同时，吸附汞达到饱和后的树脂经解析可继续使用，解析液仍能作为生产固汞触媒的原料液，汞资源形成了封闭式循环利用。在汞污染防治工作中，新疆天业集团目前的方式已经从简单的达标排放发展到汞资源的循环利用方面，已经初步建立了封闭的汞资源高效循环利用网络。

汞污染防治是“十二五”电石法聚氯乙烯的核心工作。扎扎实实做好汞污染防治工作，是当前聚氯乙烯企业义不容辞的社会责任。根据国家相关发展规划，到2015年，全行业全部使用低汞触媒，每吨聚氯乙烯氯化汞使用量下降50%，废低汞触媒回收率达到100%；高效汞回收技术普及率达到50%；盐酸深度脱吸技术普及率达90%以上；含汞废水处理技术普及率达100%。在国家的强力推动和企业的积极参与下，电石法聚氯乙烯汞污染防治工作会不断推进，行业对汞资源过度依赖的局面将会得到根本性的改观。

3.3无汞触媒是行业的重大课题

“减量化”是过程，“无汞化”是目标。开发无汞触媒，实现无汞化，是确保电石法聚氯乙烯长期可持续发展的根本保证。近年来，国内众多科研单位、企业积极投入，无汞触媒的研发成为热点课题。2007年新疆天业集团开始着手无汞触媒的研发工作，相继与国内一流科研院校建立了稳固的合作关系，立足打造国内一流的无汞触媒研发和工程化创新平台。2012年，新疆天业集团承担的无汞触媒研发项目被列入国家“863”项目，这将会大大推进无汞

第4期周军：中国电石法聚氯乙烯发展的深度思考3

中国氯碱2013年第4期

触媒研发和工业化进程。从目前取得的进展看，无汞触媒的研发，已经不仅仅是技术问题，更重要的是经济问题，如何将技术和经济问题统筹考虑，在无汞化进程中保持电石法聚氯乙烯的相对竞争力是一个核心问题。其次，无汞化技术相对传统电石法工艺技术和管理是一个质的提升，不同技术和管理水平的企业，其催化剂成本差距可能会远大于氯化汞触媒，无汞化的过程是对企业综合能力的重大考验。

在推进无汞化的进程中，也要对相关工艺技术的发展给予高度关注。煤制烯烃技术（MTO）是煤化工发展的重大突破，页岩气技术的快速发展也会极大降低乙烯的成本，未来乙烯原料的多元化为乙烯法聚氯乙烯和乙炔与二氯乙烷催化重整等无汞路线的发展创造了有利条件。但电石法聚氯乙烯仍具有技术成熟可靠、易于操作、投资性价比高、市场竞争力强等优势，当前阶段的无汞化主要还是要基于电石法工艺路线继续努力。

3.4深入推进节能减排

“十一五”期间，干法乙炔配套电石渣新型干法水泥技术、大型密闭电石炉及炉气净化等技术的开发推广，实现了节能减排，也为电石法聚氯乙烯的规模化发展奠定了扎实的基础。自2007年起，新疆天业集团2套40万t/a聚氯乙烯生产装置全部采用干法乙炔配套电石渣新型干法水泥技术，一体化配套、安全稳定运行。较传统湿法乙炔配套的湿磨干烧工艺相比，水泥热耗降低20%左右，生产1t PVC 全流程可节约15kg标煤；40000kVA大型密闭电石炉较30000kVA密闭电石炉相比，吨电石平均电耗降低50kW·h，人工成本明显降低。干法除尘与湿法净化相结合，深度净化后的电石炉气含尘量小于10×10-6并实现长距离输送，实现了电石炉气的高价值利用；4×135MW和2×300MW自备电站均采用与浙江大学共同开发的电石渣脱硫技术，以废治废，脱硫废渣石膏用作电石渣水泥缓凝剂，脱硫效率达95%以上，脱硫成本仅为国内现有技术的50%；电石炉气富含一氧化碳，是发展碳一化工的优良原料，可利用其生产合成氨、草酸、醋酸、甲醇等系列产品，形成企业新的经济增长点。这些节能减排技术有一个显著的特点，就是在大型一体化氯碱化工园区更易于实现，竞争力更强。“十二五”期间，大型氯碱化工园区将在大型密闭电石炉技术（单台电石炉产能力争达到10万t/a以上）、密闭电石炉气的高价值利用、电石炉热能回收、二氧化碳减排、自备电站和水泥装置的脱硫脱硝等领域持续推进节能减排，进一步提升园区的综合竞争力。3.5产品差异化、高质化发展态势明显

中国是聚氯乙烯生产大国，但并不是聚氯乙烯生产强国。聚氯乙烯树脂品种单一、高端产品缺乏，特种树脂仍以进口为主。

聚氯乙烯是性价比优越的通用性材料，但也存在热稳定性较差、抗冲击性能差、增塑作用不稳定等固有缺陷。特种树脂的本质就是以最佳的手段克服以上缺陷，使之能够得以应用于不同的特定领域。国际上的聚氯乙烯树脂牌号系列化、专业化程度较高，树脂商品牌号达二千多种，其中，日本信越公司注重品种的系列化，牌号多达348个，树脂规格齐全，特种树脂高达88%。国际性的大公司针对聚氯乙烯树脂在性能规格、成型工艺、制品种类和应用类别等方面的差异，向市场推出了一系列各具特点的品种体系，从而形成了企业独特的市场优势，成为世界聚氯乙烯业界的常青树。

随着市场竞争的加剧，同质化的低成本战略难以为继，差异化发展将成为企业的永恒主题。近年来，中国聚氯乙烯企业在高品质单体的生产和特种树脂的开发上不断取得新的进展。新疆天业的氯乙烯单体变压吸附深度脱水技术将电石法氯乙烯单体的含水量降到100×10-6以内，达到世界先进水平，为高品质专用树脂的开发创造了有利条件。国内特种掺混树脂、高抗冲PVC树脂、消光树脂、氯丙共聚树脂、氯醋共聚树脂、氯化聚氯乙烯等新产品不断推向市场。上、下游和谐发展，向下游企业提供个性化的服务、满足其多元化的需求，已越发成为聚氯乙烯生产企业的共识。“十二五”期间，中国聚氯乙烯行业将在产品的高质化、差异化领域继续寻求发展机遇，不断提升聚氯乙烯制品的质量，拓展聚氯乙烯的应用领域，单一的通用料树脂将逐渐被适用于专属领域的各种专用树脂所取代。

4结语

按人均聚氯乙烯消费量计，中国不足10kg，而国外发达国家一般达到15kg以上。中国石油资源短缺、城镇化进程加快的大背景下，国家应该大力鼓励使用聚氯乙烯材料，以塑代木、以塑代钢，聚氯乙烯未来在中国仍具有较大的发展潜力。“十二五”期间，电石法聚氯乙烯作为中国聚氯乙烯生产的主流工艺，更应积极主动解决自身发展中存在的问题，成为推动中国聚氯乙烯工业不断向前发展的主力军，为实现中国聚氯乙烯工业由生产大国向强国的转变做出应有的贡献。

收稿日期：2013-04-07

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