田方方，熊新陽

（新疆天業(yè)（集團(tuán)）有限公司，新疆 石河子 832000）

電石是電石法聚氯乙烯生產(chǎn)的主要原料，在聚氯乙烯實(shí)際生產(chǎn)過程中，電石會(huì)在生產(chǎn)的各工段出現(xiàn)損耗。天辰化工有限公司（以下簡稱天辰化工）是一家主營聚氯乙烯和燒堿的企業(yè)，2021年聚氯乙烯產(chǎn)能為45萬t/a，燒堿產(chǎn)能為32萬t/a，電石占聚氯乙烯生產(chǎn)成本的75%左右，因此降低電石損耗對于企業(yè)節(jié)能降耗、降本增效具有重要意義。

1 電石損失查定

本文分工段查定PVC生產(chǎn)過程的電石損耗，主要包括電石庫、乙炔發(fā)生工段、乙炔清凈工段、合成工段等9個(gè)工段。

1.1 電石庫損耗

1.1.1 電石破碎損耗

查定破碎掃地灰和收塵灰的電石損耗。生產(chǎn)班組每班破碎間歇收集電石破碎設(shè)備周邊的掃地灰和收塵灰，準(zhǔn)確稱重，化驗(yàn)室檢測收集到的掃地灰和收塵灰的發(fā)氣量，破碎損耗電石量=實(shí)測灰分重量×（1-實(shí)測灰分發(fā)氣量/電石標(biāo)準(zhǔn)發(fā)氣量）。天辰化工該項(xiàng)電石損失占總損失的3.32%。

1.1.2 電石風(fēng)化損耗

查定破碎前堆放電石風(fēng)化損耗。隨機(jī)取不同粒度的電石6塊，編為1#、2#、3#、4#、5#、6#，在電石庫實(shí)際堆放現(xiàn)場定制放置，每間隔8 h取出掃除風(fēng)化電石灰，稱取期末電石灰重量，化驗(yàn)室檢測電石風(fēng)化灰發(fā)氣量，以此類推至16 h、24 h、32 h、40 h、48 h、72 h、96 h、120 h，電石風(fēng)化損耗電石量=期末電石灰重量×（1-期末電石灰發(fā)氣量/電石標(biāo)準(zhǔn)發(fā)氣量）。天辰化工該項(xiàng)損失占總損失的1.86%。

1.1.3 含鐵損耗

查定未破碎電石現(xiàn)場、破碎后輸送線除鐵器及除鐵器后的損耗。收集未破碎電石現(xiàn)場、破碎后輸送線除鐵器上的鐵并稱重，精確至0.01 t，抽取定量的除鐵器后的電石，統(tǒng)計(jì)完全反應(yīng)后其砂鐵含量，含鐵損耗電石量=實(shí)測鐵質(zhì)量+完全反應(yīng)后電石含鐵量×除鐵后電石重量。天辰化工該項(xiàng)損失占總損失的1.58%。

1.1.4 輸送損耗

查定電石破碎機(jī)至發(fā)生器之間的輸送線上的輸送掃地灰和收塵損耗。收集破碎掃地灰和收塵灰并稱重或估算，化驗(yàn)室檢測裝置破碎掃地灰、收塵灰發(fā)氣量，輸送損耗電石量=實(shí)測灰分重量×（1-實(shí)測灰分發(fā)氣量/電石標(biāo)準(zhǔn)發(fā)氣量）。天辰化工該項(xiàng)損失占總損失的0.20%。

1.2 干法乙炔發(fā)生損耗

1.2.1 發(fā)生器電石損耗

查定裝置電石渣帶出的電石損耗及干法乙炔發(fā)生器裝置掃地灰、收塵灰和設(shè)備漏電石灰損耗?；?yàn)室檢測電石渣中水分含量及生電石含量，計(jì)算消耗1 t電石產(chǎn)生的電石渣中平均生電石含量，收集干法乙炔發(fā)生器裝置掃地灰、收塵灰和設(shè)備漏電石灰并稱重，化驗(yàn)室檢測裝置掃地灰、收塵灰和設(shè)備漏電石灰發(fā)氣量，折算電石量，發(fā)生器損耗電石量=發(fā)生器排出的廢渣重量×（1-發(fā)生器排出的廢渣水分含量）×發(fā)生器排出的廢渣發(fā)氣量/電石標(biāo)準(zhǔn)發(fā)氣量+發(fā)生器灰分重量×（1-灰分發(fā)氣量/電石標(biāo)準(zhǔn)發(fā)氣量）。天辰化工該項(xiàng)損失占總損失的0.01%。

1.2.2 發(fā)生器檢修置換損耗

查定發(fā)生器檢維修置換時(shí)的乙炔氣體損耗。對發(fā)生裝置檢修置換前，依據(jù)GB 6819-2004《溶解乙炔》中方法檢測發(fā)生器內(nèi)乙炔氣純度，根據(jù)發(fā)生器體積計(jì)算裝置內(nèi)乙炔氣總體積，發(fā)生器檢修置換損耗電石量=發(fā)生器體積×發(fā)生器中乙炔氣體積分?jǐn)?shù)/電石標(biāo)準(zhǔn)發(fā)氣量。天辰化工該項(xiàng)損失占總損失的0.74%。

1.3 乙炔清凈損耗

1.3.1 次氯酸鈉清凈工藝損耗

查定清凈工段排放的廢次氯酸鈉中溶解的乙炔氣損耗?；?yàn)室采用氣相色譜法檢測排放的廢次鈉中溶解的乙炔氣含量，計(jì)算排放的廢次鈉中溶解的乙炔氣總量，次氯酸鈉清凈工藝損耗電石量=廢次氯酸鈉體積×乙炔氣體積分?jǐn)?shù)/電石標(biāo)準(zhǔn)發(fā)氣量。天辰化工采用負(fù)壓脫吸技術(shù)對廢次氯酸鈉中的乙炔氣進(jìn)行脫吸，效果顯著，該項(xiàng)損失幾乎沒有。

1.3.2 乙炔壓縮機(jī)地溝排水損耗

查定乙炔壓縮機(jī)地溝排水中溶解的乙炔氣損耗。記錄乙炔壓縮機(jī)地溝排水體積，查找壓縮機(jī)地溝排水中溶解的乙炔氣溶解度，計(jì)算查定期間壓縮機(jī)地溝排水中的乙炔氣總量，天辰化工壓縮機(jī)排水流量為5 m3/h，壓縮機(jī)排水中乙炔含量為0.92 m3/m3，乙炔壓縮機(jī)地溝排水損耗電石量=乙炔壓縮機(jī)地溝排水體積×地溝排水中乙炔氣溶解體積/電石標(biāo)準(zhǔn)發(fā)氣量。天辰化工該項(xiàng)損失占總損失的1.96%。

1.4 合成工段損耗

1.4.1 乙炔氣炭化損耗

由于后轉(zhuǎn)化器反應(yīng)炭化較少，可以忽略不計(jì)。查定前轉(zhuǎn)化器報(bào)廢時(shí)的觸媒重量。查前轉(zhuǎn)化器新觸媒裝填時(shí)每臺(tái)轉(zhuǎn)化器用量及報(bào)廢時(shí)前轉(zhuǎn)化器中觸媒重量，天辰化工報(bào)廢時(shí)觸媒的平均質(zhì)量為7.1 t，觸媒新填裝時(shí)質(zhì)量為5.9 t，乙炔氣炭化損耗電石量=（前轉(zhuǎn)化器報(bào)廢時(shí)觸媒重量-前轉(zhuǎn)化器新裝觸媒重量）×前轉(zhuǎn)化器臺(tái)數(shù)/（電石標(biāo)準(zhǔn)發(fā)氣量×乙炔氣密度×0.92）。天辰化工該項(xiàng)損失占總損失的0.008%。

1.4.2 轉(zhuǎn)化器翻觸媒置換損耗

查前轉(zhuǎn)化器和后轉(zhuǎn)化器翻觸媒過程中排放乙炔及氯乙烯量?；?yàn)室依據(jù)GB 6819-2004《溶解乙炔》中方法檢測前轉(zhuǎn)化器和后轉(zhuǎn)化器中乙炔、氯乙烯含量，轉(zhuǎn)化器翻觸媒置換損耗電石量=（轉(zhuǎn)化器體積-轉(zhuǎn)化器裝填觸媒體積）×轉(zhuǎn)化器臺(tái)數(shù)×（乙炔氣體積分?jǐn)?shù)+氯乙烯體積分?jǐn)?shù)）/電石標(biāo)準(zhǔn)發(fā)氣量。天辰化工該項(xiàng)損失占總損失的0.112%。

1.4.3 堿洗塔排水損耗

查定堿洗塔排水中乙炔、氯乙烯溶解量。記錄液位，統(tǒng)計(jì)堿洗塔廢堿液的排放量，依據(jù)GB 6819-2004、HJ/T 34-1999中乙炔、氯乙烯在堿液中的溶解度，堿洗塔排水損耗電石量=廢堿液排放體積×（乙炔氣體積分?jǐn)?shù)+氯乙烯體積分?jǐn)?shù)）/電石標(biāo)準(zhǔn)發(fā)氣量。天辰化工該項(xiàng)損失占總損失的0.88%。

1.5 精餾工段損耗

1.5.1 精餾高沸物損耗

查定精餾高沸物副產(chǎn)物。根據(jù)儲(chǔ)槽液位統(tǒng)計(jì)產(chǎn)生的高沸物，精餾高沸物損耗電石量=精餾高沸物重量×乙炔摩爾質(zhì)量/（高沸物摩爾質(zhì)量×乙炔氣密度×電石標(biāo)準(zhǔn)發(fā)氣量）。天辰化工該項(xiàng)損失占總損失的19.34%。

1.5.2 精餾尾氣放空損耗

查定精餾尾氣乙炔氣和氯乙烯放空量。統(tǒng)計(jì)精餾尾氣排放量，檢測放空尾氣中乙炔、氯乙烯含量，精餾尾氣放空損耗電石量=精餾尾氣放空總體積×（乙炔氣體積分?jǐn)?shù)+氯乙烯體積分?jǐn)?shù)）/電石標(biāo)準(zhǔn)發(fā)氣量。天辰化工該項(xiàng)損失占總損失的37.92%。

1.6 聚合工段損耗

1.6.1 置換聚合釜未回收氯乙烯單體損耗

查定置換聚合釜未回收氯乙烯單體。測量聚合釜的壓力、溫度和體積，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程式PV＝nRT計(jì)算未回收的單體損耗量，置換聚合釜未回收氯乙烯單體損耗電石量=聚合釜壓力×聚合釜體積/（理想氣體常數(shù)×聚合釜溫度）×氯乙烯單體摩爾質(zhì)量×噸單體電石消耗。天辰化工該項(xiàng)損失占總損失的0.001%。

1.6.2 單體回收壓縮冷凝損耗

查定單體回收尾氣放空氯乙烯。統(tǒng)計(jì)單體回收尾氣排放量，依據(jù)HJ/T 34-1999《固定污染源排氣中氯乙烯的測定氣相色譜法》中方法檢測放空尾氣氯乙烯含量，單體回收壓縮冷凝損耗電石量=單體回收尾氣排放量×氯乙烯體積分?jǐn)?shù)/電石標(biāo)準(zhǔn)發(fā)氣量。天辰化工該項(xiàng)損失占總損失的0.029%。

1.6.3 塑化物損耗

查定清理過濾器和清理聚合釜塑化物。收集查定期間過濾器和聚合釜塑化物并稱重，塑化物損耗電石量=塑化物重量×噸聚氯乙烯消耗電石量。天辰化工該項(xiàng)損失占總損失的0.10%。

1.7 干燥工段損耗

1.7.1 干燥清理系統(tǒng)損耗

查定清理干燥床、干燥管、離心機(jī)外轉(zhuǎn)鼓機(jī)、絞龍輸送機(jī)上PVC樹脂量。收集干燥系統(tǒng)清理的PVC樹脂并稱重，干燥清理系統(tǒng)損耗電石量=干燥系統(tǒng)清理的PVC樹脂重量×噸聚氯乙烯消耗電石量。天辰化工該項(xiàng)損失占總損失的0.82%。

1.7.2 干燥尾氣帶走損耗

查定干燥單元尾氣。記錄干燥尾氣量，依據(jù)HJ 836-2017《固定污染源廢氣低濃度顆粒物的測定重量法》中的方法檢測固體顆粒物含量，天辰化工干燥一期尾氣風(fēng)量為27.1萬m3/h，干燥二期尾氣風(fēng)量為27.4萬m3/h，一期含固量為9.1 mg/m3、二期含固量為8.2 mg/m3，干燥尾氣帶走電石量=干燥尾氣總體積×（尾氣中固體顆粒物含量×噸聚氯乙烯消耗電石量+尾氣中氯乙烯含量×噸氯乙烯消耗電石量）。天辰化工該項(xiàng)損失占總損失的0.77%。

1.7.3 洗滌塔排水系統(tǒng)損耗

查定生產(chǎn)過程洗滌塔排水。記錄洗滌塔排水體積，依據(jù)GB 11901《水質(zhì) 懸浮物的測定 重量法》中方法測定生產(chǎn)過程中洗滌塔排水的含固量，洗滌塔排水系統(tǒng)損耗電石量=排水總體積×排水中固體含量×噸聚氯乙烯消耗電石量。天辰化工該項(xiàng)損失占總損失的5.26%。

1.8 包裝工段損耗

1.8.1 掃地廢料損耗

查定包裝掃地廢料。收集查定期間包裝工序的掃地PVC樹脂并稱重，天辰化工每月掃地料約為12 t，掃地廢料損耗電石量=掃地廢料總重量×噸聚氯乙烯消耗電石量。天辰化工該項(xiàng)損失占總損失的2.72%。

1.8.2 包裝帶差額損耗

查定包裝袋差額包裝總量。統(tǒng)計(jì)包裝袋差額總質(zhì)量，天辰化工每月包裝袋差額總質(zhì)量約為38 t，包裝袋差額損耗電石量=包裝袋差額總質(zhì)量×噸聚氯乙烯消耗電石量。天辰化工該項(xiàng)損失占總損失的8.33%。

1.9 廢水損耗

查定生產(chǎn)過程外排廢水。記錄查定期間外排廢水總量，分別依據(jù)HJ 639和GB 11901測定生產(chǎn)過程中外排廢水中的氯乙烯含量及含固量，廢水損耗電石量=外排廢水體積×（廢水中固體含量×噸聚氯乙烯消耗電石量+廢水中氯乙烯含量×噸氯乙烯消耗電石量）。天辰化工該項(xiàng)損失占總損失的14.04%。

1.10 不同工段電石損耗情況對比

通過對不同工段電石損耗進(jìn)行核算，各工段電石損耗率見表1，損耗對比圖見圖1。

由表1和圖1可見，天辰化工損耗電石量最大工段是精餾工段，占到了總損失的57.26%，其中精餾工段尾氣放空電石損失量占總損失量的37.92%，聚合工段、干法乙炔發(fā)生、合成工段損失量最小，分別占總損失的0.13%，0.75%，1%，各工段損失電石量由大到小順序?yàn)椋壕s工段>廢水損耗>包裝工段>電石庫>干燥工段>乙炔清凈工段>合成工段>干法乙炔發(fā)生工段>聚合工段。

圖1 不同工段電石損耗對比圖

表1 不同工段電石損耗率

2 降低電石耗措施

針對以上各工段電石損耗情況，天辰化工擬采用以下措施來減少電石損耗，降低企業(yè)運(yùn)行成本。

2.1 電石庫

2.1.1 電石先進(jìn)先用，降低電石料倉風(fēng)化

電石做到先進(jìn)先用，降低非異常天氣的電石庫存，將電石庫盤活，降低電石因堆放風(fēng)化，減少電石庫內(nèi)小顆粒電石風(fēng)化，確保電石存放不超過8 h，每日可減少風(fēng)化量8.6 t。

2.1.2 新增電石密封緩沖料倉

新建通氮?dú)獗Ｗo(hù)的電石碎料緩沖鋼倉，降低原料存儲(chǔ)期間的電石風(fēng)化率，提升電石破碎技術(shù)自動(dòng)化程度，運(yùn)用自動(dòng)化高的電石破碎設(shè)備，配套建設(shè)全自動(dòng)除塵裝置、氣流輸送裝置、密閉輸送電石設(shè)備及安全保護(hù)裝置，減少無組織揚(yáng)塵，降低電石損耗，年可節(jié)約電石9 271 t。

2.1.3 安裝氣流輸送設(shè)備，提高收塵灰利用效率

在除塵器裝置底部安裝氣流輸送設(shè)備，收塵灰經(jīng)過氣流設(shè)備進(jìn)入粗斗提機(jī)，進(jìn)入后續(xù)工段，供發(fā)生器使用，將除塵電石灰回收利用，提高收塵能力，改善生產(chǎn)環(huán)境，降低車間電石消耗的同時(shí)可防止電石灰的二次污染，按照車間除塵器每天可產(chǎn)生20 t除塵電石灰計(jì)算，可節(jié)約電石約8.8 t。

2.2 改造發(fā)生器，延長發(fā)生器使用周期

發(fā)生器進(jìn)行密閉循環(huán)改造，洗滌水不經(jīng)過增稠器板換，全部進(jìn)入發(fā)生器反應(yīng)使用，減少洗滌水帶走乙炔氣。進(jìn)行變頻控制改造，精準(zhǔn)控制發(fā)生器注水量，提高單臺(tái)發(fā)生器運(yùn)行時(shí)間1個(gè)月以上。

2.3 精餾工段

2.3.1 增加氯乙烯凈化脫水裝置，減少精餾放空

增加氯乙烯凈化脫水裝置，將進(jìn)入精餾的粗氯乙烯含水量降至100×10-6以下，減少精餾單體中的水分，降低精餾尾氣的結(jié)冰速率，同時(shí)降低低塔尾氣冷凝器內(nèi)結(jié)冰的速率，延長低塔尾氣冷凝器的化冰周期，有效減輕低塔負(fù)荷，減少尾氣中氯乙烯的含量，減少精餾的放空，年可節(jié)約電石30 t。

2.3.2 增加變壓吸附，提高精餾尾氣處理能力

在原有裝置的基礎(chǔ)上增加變壓吸附裝置，提高精餾尾氣處理能力，關(guān)閉精餾低塔系統(tǒng)的尾氣放空，減少原料氣乙炔和產(chǎn)品氣氯乙烯的浪費(fèi)，全部回收精餾低塔系統(tǒng)排出尾氣中的乙炔和氯乙烯氣體，年可節(jié)約電石1 200 t。

2.4 優(yōu)化產(chǎn)品配方，減少干燥損失

通過生產(chǎn)控制及配方的優(yōu)化調(diào)整，降低小顆粒樹脂在粒徑分布的占比，提高樹脂粒徑分布的集中度，減少干燥損失，年可節(jié)約電石200 t。

2.5 多措并舉，減少包裝損耗

（1）不定期調(diào)整包裝機(jī)稱重參數(shù)，不定期對自動(dòng)稱重機(jī)進(jìn)行校驗(yàn)，減少自動(dòng)稱重機(jī)誤差，確保稱重準(zhǔn)確。

（2）增加包裝機(jī)卸料除塵裝置，定期清理、更換布袋式除塵器濾袋，增加除塵器卸料頻次，提高除塵效果，減少掃地廢料。

（3）保證儀表氣的穩(wěn)定，減少開袋、縮袋的不正常因素，降低包裝損耗。

2.6 提高廢水中資源回收率，減少廢水損耗

（1）優(yōu)化配方，減少外排廢水中細(xì)料含量。

（2）在離心機(jī)母液水出水增加壓濾機(jī)裝置，增加母液水樹脂回收量。

（3）對廢水汽提塔進(jìn)行改進(jìn)，將廢水汽提放空管線并至氯乙烯無組織排放回收氣系統(tǒng)。

3 結(jié)語

日益銳減的電石資源及電石法聚氯乙烯帶來的環(huán)保問題不容忽視，這就要求整個(gè)電石及電石法聚氯乙烯行業(yè)要加大創(chuàng)新力度，從催化劑（抓緊研制無汞催化劑，早日實(shí)現(xiàn)中國電石法聚氯乙烯無汞化發(fā)展）、設(shè)備工藝革新（淘汰落后小產(chǎn)能，改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，減少設(shè)備跑、冒、滴、漏帶來的電石損失，加快研發(fā)應(yīng)用新工藝，從技術(shù)層面降低電石消耗）、人員（制定詳細(xì)可行的操作管理制度，強(qiáng)化培訓(xùn)考核，降低人為因素帶來的電石損耗）等多方面加強(qiáng)管理，多管齊下，切實(shí)降低電石法聚氯乙烯的電石消耗，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)及環(huán)境的協(xié)同健康發(fā)展。