電石法聚氯乙烯行業(yè)汞消減的發(fā)展趨勢

李國棟，周 軍

（新疆天業(yè)集團(tuán)有限公司，新疆 石河子 832000）

電石法聚氯乙烯行業(yè)汞消減的發(fā)展趨勢

李國棟，周 軍

（新疆天業(yè)集團(tuán)有限公司，新疆 石河子 832000）

結(jié)合國內(nèi)外形勢的變化，基于天業(yè)集團(tuán)汞減排的進(jìn)展及行業(yè)低汞化現(xiàn)狀，分析了電石法聚氯乙烯行業(yè)汞消減行動的發(fā)展趨勢，提出了未來發(fā)展的設(shè)想。

低汞催化劑；汞消減；電石法聚氯乙烯

電石法PVC行業(yè)中使用氯化汞催化劑，以活性炭為載體、氯化汞為活性組分制備而得。雖然2010年之前，低含量氯化汞催化劑的產(chǎn)品就已經(jīng)推出并應(yīng)用，但推廣情況并不理想，時(shí)至今日，在行業(yè)內(nèi)外的共同努力下，低汞觸媒的應(yīng)用取得了一定的進(jìn)展，部分企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了100%的低汞化，但行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用仍不容樂觀，單位聚氯乙烯產(chǎn)品的觸媒消耗差異較大，應(yīng)用好的企業(yè)可達(dá)到1.2 kg/t PVC以下，應(yīng)用不好的企業(yè)甚至在1.6 kg/t PVC以上[1]。

1 國內(nèi)外形勢的變化

1.1 國際汞消減運(yùn)動的制度推進(jìn)不斷提速

在國際范圍內(nèi)，消減汞資源開采和使用的呼聲一直很強(qiáng)烈，可是在初期、國與國之間的談判并不是很順利，但最近這幾年形勢有所變化，相關(guān)制度的建設(shè)與實(shí)施進(jìn)展有所提速。

2009年2月，在肯尼亞內(nèi)羅畢舉行的聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）第25屆理事會上，各國一致同意建立全球汞控制公約。之后，相關(guān)的會議持續(xù)召開。2010年6月，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署在斯德哥爾摩召開了第一次會議（第一輪談判）；2011年3月，在日本千葉召開了第二次會議（第二輪談判）；同年10月，在肯尼亞首都內(nèi)羅畢舉行了第三次會議 （第三輪談判）；2012年6月，在烏拉圭埃斯特角城召開第四次會議（第四輪談判）；2013年1月，在日內(nèi)瓦舉行了第五次會議（第五輪談判），最終達(dá)成《關(guān)于汞的水俁公約》。自此，全球性的汞消減運(yùn)動完成了相關(guān)的制度建設(shè)。

2013年10月，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署在日本熊本市召開的 《關(guān)于汞的水俁公約》外交全權(quán)代表大會上，通過了《關(guān)于汞的水俁公約》文本和大會最后文件，各國參會代表分別在最后文件和《關(guān)于汞的水俁公約》上簽字。

此后，各國應(yīng)公約的實(shí)施先后出具相關(guān)的法律法規(guī)，國際汞消減的制度推進(jìn)不斷提速。

1.2 國內(nèi)汞消減日趨嚴(yán)厲

自2009年，中國國家環(huán)保部、聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署在北京共同主辦了 “乙炔法聚氯乙烯生產(chǎn)汞消減國際研討會”以來，中國始終以積極的姿態(tài)參與世界汞消減運(yùn)動。自2010—2013年，國家環(huán)保部等全程參與世界汞公約談判，歷經(jīng)五輪艱苦的談判，于2013年達(dá)成《關(guān)于汞的水俁公約》，并于同年10月在最終文件與公約上簽字；期間，國內(nèi)對汞消減的工作力度不斷加強(qiáng)，各相關(guān)部委先后發(fā)布《關(guān)于印發(fā)電石法聚氯乙烯行業(yè)汞污染綜合防治方案的通知》（工信部節(jié)[2010]261號）、《關(guān)于加強(qiáng)電石法生產(chǎn)聚氯乙烯及相關(guān)行業(yè)汞污染防治工作的通知》（環(huán)發(fā)[2011] 4號）、《汞污染防治技術(shù)政策》（征求意見稿）、《化學(xué)品環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控“十二五”規(guī)劃》等政策文件，明確“高汞-->低汞-->無汞”的行業(yè)汞消減路線及行業(yè)汞污染防治目標(biāo)要求，并不斷加強(qiáng)對行業(yè)用汞的排查與污染情況的查定。

2016年4月，第十二屆全國人民代表大會常務(wù)委員會第二十次會議批準(zhǔn)了 《關(guān)于汞的水俁公約》，更是將我國汞消減運(yùn)動向前大大地推進(jìn)了關(guān)鍵的一步。

2 天業(yè)集團(tuán)的汞消減工作

新疆天業(yè)（集團(tuán)）有限公司（下文簡稱“天業(yè)集團(tuán)”）是“全國首批循環(huán)經(jīng)濟(jì)試點(diǎn)單位”之一，多年來堅(jiān)持用循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念發(fā)展“煤-電-化”一體化產(chǎn)業(yè)，并逐步成為中國產(chǎn)業(yè)化配套最完整、技術(shù)先進(jìn)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)特征明顯的電石法PVC生產(chǎn)企業(yè)。

面對汞的問題，天業(yè)集團(tuán)秉承國家低汞化、無汞化的總體規(guī)劃要求，在低汞化方面，基于氯化汞催化劑的全生命周期，跨界思考，涵蓋催化劑的制備、使用、廢劑回收3個(gè)環(huán)節(jié)，開展以低汞觸媒為核心的關(guān)鍵技術(shù)的研究與工業(yè)化應(yīng)用推廣，著力提升汞資源的整體循環(huán)利用率，追求高標(biāo)準(zhǔn)的“低汞化”；在無汞化方面，積極與國內(nèi)科研院所合作，并依據(jù)行業(yè)協(xié)會牽頭建立的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，開展基于現(xiàn)有工藝的無汞催化技術(shù)研究。

2.1 以低汞觸媒為核心的成套汞減排技術(shù)

基于氯化汞催化劑的全生命周期，可以將電石法PVC行業(yè)中汞資源的流轉(zhuǎn)分為3個(gè)環(huán)節(jié)：（1）催化劑的生產(chǎn)制備；（2）催化劑的使用；（3）廢催化劑的處置與汞的回收。這些環(huán)節(jié)分別掌控在催化劑生產(chǎn)企業(yè)、電石法PVC生產(chǎn)企業(yè)與固體危廢處置與汞回收企業(yè)手中，主要形態(tài)見圖1。

圖1 成套汞減排技術(shù)

3個(gè)環(huán)節(jié)均存在相應(yīng)的問題，共同影響汞資源的使用。其中，催化劑制備環(huán)節(jié)，企業(yè)較分散、規(guī)模偏小，資金與技術(shù)實(shí)力較弱，低汞催化劑產(chǎn)品的質(zhì)量不穩(wěn)定，而且生產(chǎn)過程粗放、環(huán)保設(shè)施需進(jìn)一步配套完善；催化劑使用環(huán)節(jié)，氯化汞會發(fā)生氣相流失與遷移，在氯乙烯合成的生產(chǎn)流程中產(chǎn)生各類液體與固相的含汞衍生物，需分類收集與處置，難度較大，而且分類處理后汞的形態(tài)與含量各異，存儲與運(yùn)輸也成問題；廢催化劑的處置與汞回收環(huán)節(jié)，危廢運(yùn)輸與處置費(fèi)用較高，企業(yè)對于含汞量低于2%的固廢的處置積極性不高；同時(shí)，各環(huán)節(jié)間的交流與溝通并不流暢，汞資源的整體循環(huán)利用率不夠理想。

針對上述問題，天業(yè)集團(tuán)先后開發(fā)出4類技術(shù)：（1）低汞觸媒技術(shù)（包括配方、制備工藝、工業(yè)應(yīng)用等）；（2）高效氣相汞捕集技術(shù)（包括高效脫汞器與特殊吸附材料）；（3）吸附法含汞廢水處理技術(shù)（汞離子的富集與直接回用）；（4）汞回收技術(shù)（含汞固廢無害化處置與汞回收），逐步形成完備的汞消減技術(shù)體系。

2011年底，天業(yè)集團(tuán)低汞觸媒工業(yè)生產(chǎn)裝置建成投產(chǎn)，全程密閉投料、自動化控制，過程更環(huán)保、品質(zhì)更穩(wěn)定，并于2012年起逐步替換高汞觸媒、次年在140萬t/a電石法聚氯乙烯裝置上實(shí)現(xiàn)低汞觸媒的100%應(yīng)用，單位聚氯乙烯產(chǎn)品觸媒消耗逐步下降。氣相汞捕集方面，上線工業(yè)裝置應(yīng)用效果良好，組合吸收塔鹽酸中汞含量下降超1/2，環(huán)保部專家自帶儀器、現(xiàn)場檢測進(jìn)一步證實(shí)了氣相汞的捕集效果；吸附法含汞廢水處理方面，建立工業(yè)示范裝置，出水汞含量穩(wěn)定在3 mg/m3以下，富集汞離子可直接回用于低汞觸媒的生產(chǎn)；汞回收方面，對于汞含量0. 3%以下的低品位固廢，實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)汞的脫除率99%以上，同時(shí)節(jié)能效果顯著，也與貴州萬山合作建立固廢處理裝置，積極籌備開車運(yùn)行。

目前，天業(yè)集團(tuán)單位聚氯乙烯產(chǎn)品觸媒消耗已達(dá)1.2 kg/t PVC以下，完成橫跨催化劑制備、使用、廢劑處理與汞回收3個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)布局，形成技術(shù)、產(chǎn)品、服務(wù)三位一體的技術(shù)體現(xiàn)，高標(biāo)準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)的低汞化。

2.2 非汞催化技術(shù)

考慮到電石法聚氯乙烯產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，天業(yè)集團(tuán)主要基于催化技術(shù)的替代開展研究，即以非汞催化技術(shù)替代氯化汞催化技術(shù)，而電石法聚氯乙烯的工藝得以繼續(xù)留存。

天業(yè)集團(tuán)非汞催化技術(shù)的研究開始較早。2006年，與清華大學(xué)合作，基于流化床反應(yīng)工藝開展非貴金屬無汞催化技術(shù)，建立了10 kg級（催化劑）的小試裝置，工業(yè)側(cè)線測試單次運(yùn)行超1 000 h；后因活性組份流失及工業(yè)放大上的問題，逐步轉(zhuǎn)向固定床貴金屬催化技術(shù)，實(shí)驗(yàn)室研究已到公斤級放大制備、公斤級（催化劑）單管側(cè)線測試。后續(xù)，先后與南開大學(xué)、大連化物所建立合作關(guān)系，研究拓展到類貴金屬固體催化及液相非汞催化領(lǐng)域。同時(shí)，天業(yè)集團(tuán)已經(jīng)構(gòu)建了涵蓋實(shí)驗(yàn)室研究、工業(yè)單管側(cè)線小試、工業(yè)化測試、以及配套的催化劑制備及過程表征等較為完善了非汞催化研發(fā)與成果轉(zhuǎn)化平臺，非汞研發(fā)正加速推進(jìn)。

基于實(shí)際進(jìn)展，固定床非汞固體催化劑，尤其是活性炭載體的貴金屬非汞催化技術(shù)，未來實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的可能性更大一些，但短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)突破的難度較大，仍需業(yè)界繼續(xù)加大智力資源與資本的投入。

3 電石法聚氯乙烯行業(yè)汞消減的發(fā)展趨勢分析

3.1 低汞化技術(shù)的研發(fā)降溫、應(yīng)用升溫

低汞化技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用已成規(guī)模，無論是技術(shù)的成熟度、完整性，還是工業(yè)化的示范，均已進(jìn)入發(fā)展后期，行業(yè)內(nèi)不同技術(shù)的競爭態(tài)勢已然形成，甚至在低汞觸媒上已有惡性競爭的苗頭出現(xiàn)，因此在低汞化技術(shù)的研發(fā)方面的投入或許將逐步衰減。

然而，低汞化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀并不樂觀，以低汞觸媒為例，截至2015年底其實(shí)際使用率只有30%左右[2]。隨著國內(nèi)汞消減行動的深入開展，對電石法聚氯乙烯行業(yè)汞使用的控制與汞污染的排查，將會越來越細(xì)致、越來越嚴(yán)厲；而且受國家調(diào)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)方式的影響，電石法聚氯乙烯行業(yè)的規(guī)模化發(fā)展將很難再現(xiàn)，企業(yè)發(fā)展將逐步趨向精細(xì)化，企業(yè)間的兼并重組或會不斷提速，一定程度上或許會促進(jìn)各類先進(jìn)技術(shù)在行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用與推廣；因而，低汞化技術(shù)在行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用或會呈現(xiàn)升溫態(tài)勢，在無汞化技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用前景明朗之前，對低汞化技術(shù)的應(yīng)用也將成為國內(nèi)電石法聚氯乙烯企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中重點(diǎn)考慮的問題之一。

3.2 無汞化技術(shù)的研究提速

隨著中國在汞消減行動上的正式履約及相關(guān)活動的逐步展開，無汞化已經(jīng)成為電石法聚氯乙烯行業(yè)未來發(fā)展的明確方向，考慮到自身的生存與持續(xù)健康發(fā)展，越來越多的企業(yè)，尤其是行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，或會逐步主動加大在無汞化技術(shù)研發(fā)方面的投入；而且，作為“十三五”國家科研的重點(diǎn)任務(wù)之一，相關(guān)無汞化技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用的政策及資金等的支持會陸續(xù)出臺，也會在一定程度上激發(fā)企業(yè)開展無汞化技術(shù)研究的積極性。同時(shí)，行業(yè)協(xié)會也會進(jìn)一步推進(jìn)國內(nèi)外智力資源與企業(yè)間的合作，積極推進(jìn)無汞化技術(shù)的研究。因此，無汞化技術(shù)的研究將會逐步提速，成為新一輪的熱點(diǎn)。

3.3 一定時(shí)期內(nèi)低汞與無汞或會在一定程度上平衡共存

無汞化是行業(yè)未來發(fā)展的方向，目前從研發(fā)上看主要是技術(shù)問題，但隨著無汞化研究與應(yīng)用的推進(jìn)，或許會衍生出其他的問題，如經(jīng)濟(jì)性問題，因此即使無汞化技術(shù)最終成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，其是否能很快在行業(yè)內(nèi)推廣開來，也存在較大的不確定性；同時(shí)，MTO及其他的氯乙烯合成路線，也進(jìn)一步增加了電石法聚氯乙烯行業(yè)未來發(fā)展的不確定性。因此，在無汞化技術(shù)成功應(yīng)用后，或許低汞技術(shù)與無汞技術(shù)仍會在一定時(shí)期內(nèi)、一定程度上共存，并形成一種微妙但又相對穩(wěn)定的動態(tài)平衡。

4 設(shè)想

基于上述對汞消減發(fā)展趨勢的分析預(yù)測，提出以下汞消減工作的設(shè)想。

從企業(yè)層面，應(yīng)適當(dāng)控制對低汞化技術(shù)的研發(fā)投入、以避免可能的投資風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)逐步加大對低汞化技術(shù)應(yīng)用的重視與管控、積極應(yīng)對日趨嚴(yán)格的環(huán)保及相關(guān)各方監(jiān)管，可以結(jié)合自身實(shí)際、適度關(guān)注或加大對無汞化技術(shù)的投入。從行業(yè)的角度，應(yīng)督導(dǎo)企業(yè)切實(shí)強(qiáng)化低汞化技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)施、鞏固行業(yè)已有的低汞化成果，避免出現(xiàn)可能的惡性涉汞事件，為行業(yè)的持續(xù)發(fā)展盡可能爭取有利的外圍政策與輿論環(huán)境；積極引導(dǎo)企業(yè)，尤其是行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，擔(dān)負(fù)起無汞化技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用的責(zé)任，構(gòu)建有效機(jī)制，促進(jìn)科研院所與企業(yè)在無汞化技術(shù)上的合作，加快無汞化技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用進(jìn)程；同時(shí)，也需積極分析MTO及其他氯乙烯合成路線的發(fā)展變化，積極分析其對電石法聚氯乙烯行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的影響、考慮各種靈活的應(yīng)對措施，促進(jìn)行業(yè)的良性發(fā)展。

［1］張 鑫．加強(qiáng)電石法聚氯乙烯行業(yè)汞污染防治的對策建議．聚氯乙烯，2013，41（7）：1－5，9．

［2］凌 曦，孫陽昭．發(fā)展低汞無汞技術(shù)是聚氯乙烯行業(yè)發(fā)展必經(jīng)之路．世界環(huán)境，2016，2（總159）：62－66．

Developing trend of mercury emission reduction in PVC industry

LI Guo-dong，ZHOU Jun

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

According to changes in the situation at home and abroad，the prospect of the next development of mercury emission reduction in PVC industry based on carbide is put forward based on the technological development of mercury emission reduction in Tianye Group and the present status of low-mercury promotion in PVC industry.

low-mercury catalyst；mercury emission reduction；PVC based on carbide

TQ314.24+2

B

1009－1785(2017)03-0020-03

2017-01-26