細(xì)節(jié)關(guān)注促低汞觸媒高效應(yīng)用

崔明生

（新疆天業(yè)（集團(tuán)）有限公司，新疆石河子832000）

細(xì)節(jié)關(guān)注促低汞觸媒高效應(yīng)用

崔明生

（新疆天業(yè)（集團(tuán)）有限公司，新疆石河子832000）

分析了觸媒裝填、翻倒、溫度控制等有關(guān)細(xì)節(jié)對(duì)使用壽命的影響，提出了相應(yīng)的改進(jìn)方法，對(duì)進(jìn)一步降低觸媒消耗有一定的指導(dǎo)作用。

聚氯乙烯；低汞觸媒；高效應(yīng)用

截至目前，聚氯乙烯全行業(yè)基本完成了高汞觸媒淘汰和低汞觸媒替代工作，電石法聚氯乙烯行業(yè)削汞減排成效顯著[2]。今后幾年，從觸媒裝填、翻倒和控制過(guò)程中的各種細(xì)節(jié)問(wèn)題入手，實(shí)現(xiàn)低汞觸媒的高效應(yīng)用是持續(xù)推進(jìn)電石法PVC行業(yè)汞減排工作的重要手段之一。

1 觸媒填裝與翻倒

觸媒使用是一項(xiàng)系統(tǒng)性工作，原料氣水分含量、雜質(zhì)、配比、溫度控制和流量調(diào)節(jié)作為影響觸媒使用的重要因素，電石法聚氯乙烯企業(yè)已給予足夠的重視。但仍有一些影響觸媒使用的細(xì)節(jié)仍未受到關(guān)注或重視。

1.1 觸媒填裝

乙炔氫氯化合成氯乙烯過(guò)程中使用多列管固定床轉(zhuǎn)化器，原料氣與觸媒在列管中接觸反應(yīng)，以轉(zhuǎn)化器出口氣的乙炔含量作為觸媒下線(xiàn)的判定依據(jù)。目前，多數(shù)電石法聚氯乙烯企業(yè)對(duì)觸媒填裝的管理較為粗放，易導(dǎo)致轉(zhuǎn)化器的部分列管填裝不實(shí)、阻力降偏小，從而導(dǎo)致反應(yīng)過(guò)程該部分列管的氣體通量大、熱量積聚嚴(yán)重，加速觸媒因汞流失造成的失活。同時(shí)，轉(zhuǎn)化器出口乙炔快速升高，達(dá)到觸媒的下線(xiàn)條件，使觸媒消耗偏高。

在化工行業(yè)，同類(lèi)固定床觸媒的填裝有著嚴(yán)格的要求。首先，根據(jù)轉(zhuǎn)化器的列管容積和觸媒堆積密度計(jì)算出每根列管的觸媒填裝量；其次，按計(jì)算量逐根填裝，并對(duì)觸媒的填裝速度加以控制，以防止搭橋或填裝過(guò)于密實(shí)；最后，對(duì)填裝好觸媒的每根列管進(jìn)行阻力測(cè)量，保持各列管的管阻基本一致。部分電石法聚氯乙烯企業(yè)已意識(shí)到觸媒填裝的重要性，并采取了相應(yīng)的措施，如在填裝低汞填裝過(guò)程中適當(dāng)對(duì)轉(zhuǎn)化器進(jìn)行擊打，保證觸媒在反應(yīng)管中充實(shí)，防止轉(zhuǎn)化器運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生氣相短路。建議企業(yè)進(jìn)行嘗試，積極探索降低觸媒消耗的新途徑。

1.2 轉(zhuǎn)化器封頭炭選用

在觸媒填裝時(shí)，轉(zhuǎn)化器的上、下封頭均填裝少量活性炭。通常認(rèn)為：無(wú)論是一組轉(zhuǎn)化器，還是二組轉(zhuǎn)化器，上封頭活性炭起氣體分布和過(guò)濾雜質(zhì)的作用，下封頭活性炭對(duì)觸媒起支撐作用，并且上、下封頭采用同一指標(biāo)的活性炭。但通過(guò)仔細(xì)分析可以發(fā)現(xiàn)，一組轉(zhuǎn)化器的上封頭炭直接接觸到新鮮原料氣，過(guò)濾雜質(zhì)和氣體分布作用明顯；二組轉(zhuǎn)化器上封頭炭接觸的是一組轉(zhuǎn)化器的出口氣體，該氣體已經(jīng)過(guò)一組封頭炭和觸媒床層的過(guò)濾，所以其上封頭炭主要起氣體分布的作用。建議一組轉(zhuǎn)化器上封頭采用高品質(zhì)的活性炭。

觸媒的使用過(guò)程，偶然出現(xiàn)了二組轉(zhuǎn)化器下線(xiàn)觸媒氯化汞含量還高的情況，該現(xiàn)象表明：一組轉(zhuǎn)化器觸媒使用過(guò)程中揮發(fā)流失的氯化汞隨氣流帶到二級(jí)轉(zhuǎn)化器，并吸附到二組轉(zhuǎn)化器內(nèi)的觸媒上，繼續(xù)發(fā)揮作用。為提高氯化汞的綜合利用率，應(yīng)盡量讓一組轉(zhuǎn)化器觸媒流失的汞吸附到二組轉(zhuǎn)化器內(nèi)的觸媒上，而不是以廢汞的形式吸附到封頭炭上。建議一級(jí)轉(zhuǎn)化器下封頭和二級(jí)轉(zhuǎn)化器上封頭填裝普通活性炭，主要起到支撐和氣體分散的作用；二組轉(zhuǎn)化器下封頭采用高品質(zhì)的活性炭，過(guò)濾吸附流失的氯化汞，發(fā)揮最后一點(diǎn)催化作用，并減少汞向氣相中的流失量。

1.3 觸媒翻倒

即便是前期觸媒填裝工作做的十分細(xì)致，使用過(guò)程仍然會(huì)由于氣流沖刷、反應(yīng)放熱等原因?qū)е碌挠|媒層塌陷，從而加大不同列管間的阻力差，導(dǎo)致各列管的通氣不均勻及轉(zhuǎn)化器出口氣乙炔的快速升高。通常情況下，如果新觸媒使用初期的反應(yīng)熱點(diǎn)溫度高，同時(shí)出口氣乙炔含量接近或超出下線(xiàn)判定值，可以判斷是由于觸媒裝填不均勻所致；如在觸媒使用中期，出口氣乙炔含量升高異常，則很有可能是觸媒裝填不均勻或運(yùn)行過(guò)程中部分觸媒層塌陷所致。

上述2種情況下，相應(yīng)轉(zhuǎn)化器中只是阻力較小的列管中的觸媒已快速失活，而絕大部分觸媒并沒(méi)有真正失活，較好的措施是將觸媒卸出、重新填裝，也就是進(jìn)行觸媒翻倒。翻倒可能會(huì)消除裝填不均、觸媒層塌陷等原因造成的列管間的阻力差；即使是翻倒操作仍然比較粗放，不同列管中觸媒混合作用，也能消除因部分列管中觸媒快速失活造成的乙炔超高現(xiàn)象。同時(shí)列管上部活性較低和列管下部活性較高的觸媒混合后填裝，整個(gè)固定床的觸媒活性分布更加均勻，“反應(yīng)帶”分布更寬，溫度更均勻，利于乙炔轉(zhuǎn)化率的提高。

2 觸媒使用溫度控制

2.1 溫度控制現(xiàn)狀

為達(dá)到良好的觸媒使用效果，乙炔凈化、乙炔脫水、混合氣脫水等很多新的技術(shù)已在電石法聚氯乙烯行業(yè)廣泛應(yīng)用。鑒于氯化汞高溫度下?lián)]發(fā)損失迅速增大的特性，溫度控制是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的影響汞觸媒使用壽命的最重要因素。庚烷與水不同換熱介質(zhì)、強(qiáng)制循環(huán)與自然循環(huán)不同控制方式都已有深入研究，觸媒誘導(dǎo)期、穩(wěn)定器、衰老期的控制使用也越來(lái)越精細(xì)，可以說(shuō)觸媒使用溫度的控制技術(shù)手段已相當(dāng)完備。

2.2 熱電偶列管填裝

熱電偶列管的觸媒填裝非常關(guān)鍵，如果填裝過(guò)程出現(xiàn)觸媒搭橋，則填裝量偏少，熱電偶列管阻力偏小，反應(yīng)過(guò)程中的氣體體積空速偏大，熱電偶顯示溫度明顯高于轉(zhuǎn)化器中的實(shí)際反應(yīng)溫度。為將溫度控制在合理范圍內(nèi)，會(huì)降低該轉(zhuǎn)化器的氣體通量，同時(shí)，為不影響企業(yè)產(chǎn)能，會(huì)增加其他轉(zhuǎn)化器的氣體通量，觸媒承擔(dān)負(fù)荷不均的情況，將嚴(yán)重影響使用效果。同樣，如果熱點(diǎn)偶列管的觸媒裝填過(guò)于密實(shí)，阻力降偏大，則反應(yīng)過(guò)程中該列管的氣體通量偏小、顯示溫度偏低，我們會(huì)加大該轉(zhuǎn)化的負(fù)荷，造成觸媒快速失活。通過(guò)觸媒堆積密度和熱電偶列管的有效容積確定合理的觸媒裝填量，可以大幅降低上述2種情況的出現(xiàn)。

2.3 熱電偶改進(jìn)建議

通過(guò)熱電偶的改變，可以使測(cè)量溫度更準(zhǔn)確的反映出實(shí)際情況。傳統(tǒng)工業(yè)轉(zhuǎn)化器3 m長(zhǎng)列管的一般最多設(shè)置8點(diǎn)熱電偶，且為等距分布。觸媒使用初期活性最高，對(duì)溫度控制的要求也最嚴(yán)，但由于相鄰兩個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的間距較大，熱點(diǎn)運(yùn)行到2個(gè)測(cè)量點(diǎn)中間時(shí)的溫度測(cè)量偏差較大。同時(shí)，模擬結(jié)果顯示，即使是使用4 000 h的觸媒，其熱點(diǎn)溫度仍都在列管0～1 m的范圍內(nèi)。根據(jù)此反應(yīng)的特性，為了更準(zhǔn)確地顯示反應(yīng)溫度，應(yīng)該0～1 m位置的熱電偶測(cè)溫點(diǎn)間距調(diào)小，越往后間距越大，推薦采用10點(diǎn)熱電偶，便于準(zhǔn)確測(cè)溫和控溫[3]。

3 總結(jié)

雖然低汞觸媒的應(yīng)用已經(jīng)普及，但電石法聚氯乙烯乙烯行業(yè)依然面臨嚴(yán)重的用汞問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)低汞觸媒高效應(yīng)用是達(dá)成“十三五”期間行業(yè)汞減排目標(biāo)的重要手段之一。觸媒使用過(guò)程中的裝填、翻倒、溫度控制等細(xì)節(jié)的改進(jìn)，不僅可以延長(zhǎng)觸媒的使用壽命，降低汞消耗，還能為企業(yè)帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］趙述彬．電石法聚氯乙烯行業(yè)汞污染防治要點(diǎn)探討．中國(guó)氯堿，2015（1）：25－29.

［2］陳祎淼．電石法聚氯乙烯行業(yè)削汞減排成效顯著．化工管理，2016（9）：27－28.

［3］李春華，王小昌．低汞觸媒使用“四法則”．聚氯乙烯，2014（4）：28－31.

Detailed focus on the efficient application of low mercury catalysts

CUI Ming-sheng
（Xinjiang Tianye（Group）Co.,Ltd，Shihezi 832000，China）

The use of low mercury catalysts can reduce the dosage of mercury in production process of polyvinyl chloride by calcium carbide.The influence of packing structure of mercury catalysts and temperature control on service life was analyzed.And the improving methods have been put forward，which have important guiding significance to reduce the consumption of mercury catalyst.

polyvinyl chloride；low mercury catalyst；university application

TQ314.24+2

B

1009－1785(2017)06-0026-02

2017-02-22