新型環(huán)保低汞觸媒在氯堿化工的應(yīng)用

周 菊

（新疆華泰重化工有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830000）

1 電石法聚氯乙烯觸媒使用現(xiàn)狀

新疆華泰重化工有限責(zé)任公司（簡(jiǎn)稱“華泰公司”）現(xiàn)裝置產(chǎn)能為70萬(wàn)t PVC/a，配套54萬(wàn)t/a 離子膜燒堿。近年來(lái)，全國(guó)聚氯乙烯（PVC）工業(yè)發(fā)展迅猛，這一方面推動(dòng)了相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，另一方面也造成了原料供應(yīng)緊張、環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題。中國(guó)的PVC 生產(chǎn)工藝主要有二種，乙烯法和電石法，但由于中國(guó)“多煤、貧油、少氣”的資源和能源結(jié)構(gòu)，電石法PVC 成為中國(guó)PVC 工業(yè)發(fā)展的主流工藝。

在電石乙炔法生產(chǎn)聚氯乙烯的過(guò)程中，目前采用氯化汞催化劑，以活性炭為載體，浸漬吸附10%～12%的氯化汞制備而成。

該公司擁有轉(zhuǎn)化器196臺(tái)（其中?3 000 mm×3 300 mm 轉(zhuǎn)化134臺(tái)，?2 400 mm×4 428 mm 轉(zhuǎn)化器62臺(tái)），填充高汞觸媒。

2 低汞觸媒的使用意義

據(jù)有關(guān)專家預(yù)測(cè)，全世界年耗汞1 600 t，中國(guó)年消耗1 000 t，電石法聚氯乙烯年消耗600 t，已成為世界耗汞量最大的行業(yè)。目前，汞污染已成為新的全球環(huán)境問(wèn)題。

低汞觸媒是將氯化汞固定在活性炭有效孔隙中的一種新型催化劑，其氯化汞含量在6%左右，能夠提高催化劑的活性、降低汞的升華速度，汞的消耗量和排放量均大幅度下降，是中國(guó)當(dāng)前汞減排領(lǐng)域的重大技術(shù)突破，對(duì)中國(guó)電石法聚氯乙烯行業(yè)所面臨的汞問(wèn)題的壓力可以有效地起到緩解作用。

3 低汞（環(huán)保）觸媒應(yīng)用情況

根據(jù)國(guó)家環(huán)保要求，為降低汞污染，減少?gòu)U水中汞的含量，該公司選用石家莊市科創(chuàng)有限公司研制的低汞（環(huán)保）觸媒（汞含量為4%～6%，簡(jiǎn)稱“環(huán)保觸媒”）進(jìn)行試用。

對(duì)環(huán)保觸媒的操作要求是，（1）裝填5.5 t；（2）通氮?dú)飧稍?4 h；（3）活化觸媒至氯化氫含量達(dá)到93%；（4）投用轉(zhuǎn)化器，培養(yǎng)360 h，期間，溫度低于110 ℃；（5）培養(yǎng)期后，轉(zhuǎn)化器使用溫度控制為130～150 ℃。

該公司將氯乙烯車間2# 裝置后臺(tái)24#、27# 轉(zhuǎn)化器作為環(huán)保觸媒試點(diǎn)，在此期間，為有效驗(yàn)證環(huán)保觸媒的使用效果，后臺(tái)28#轉(zhuǎn)化器裝填高汞觸媒，對(duì)各臺(tái)轉(zhuǎn)化器的使用時(shí)間、轉(zhuǎn)化樣、轉(zhuǎn)化溫度、轉(zhuǎn)化器流量等數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、跟蹤分析，對(duì)比情況見(jiàn)表1，趨勢(shì)圖見(jiàn)圖1。

表1 轉(zhuǎn)化時(shí)間與轉(zhuǎn)化出口乙炔含量對(duì)比

圖1 轉(zhuǎn)化時(shí)間與轉(zhuǎn)化器出口乙炔含量對(duì)比趨勢(shì)圖

（1）24#轉(zhuǎn)化器使用整體情況。24#轉(zhuǎn)化器環(huán)保觸媒在使用900 h 之后，乙炔出口含量上升，在運(yùn)行至1 800 h 左右，轉(zhuǎn)化樣乙炔含量明顯升高，出口乙炔含量為0.30%～5.78%，已到了抽翻時(shí)間。累積使用時(shí)間為2 600 h，出口乙炔含量為1.5%～4.5%。抽翻至前臺(tái)。

（2）27#轉(zhuǎn)化器使用整體情況。27#轉(zhuǎn)化器使用效果略好于24#轉(zhuǎn)化器，根據(jù)廠家要求，累積使用時(shí)間為2 760 h，出口乙炔含量為0.5%～3.5%。

（3）常規(guī)觸媒轉(zhuǎn)化器（28#）使用情況。后臺(tái)28#轉(zhuǎn)化器，使用時(shí)間至4 096 h，轉(zhuǎn)化器出口乙炔含量為2.8%左右，根據(jù)車間觸媒計(jì)劃進(jìn)行了倒翻，將觸媒倒用至前臺(tái)轉(zhuǎn)化器繼續(xù)使用。

由以上數(shù)據(jù)表可以看出，27# 轉(zhuǎn)化器整體運(yùn)行情況好于24#轉(zhuǎn)化器，主要是27# 轉(zhuǎn)化器前期溫度控制得較低。低汞觸媒在試用期間，轉(zhuǎn)化時(shí)間為800～1 000 h 時(shí)，轉(zhuǎn)化效果已經(jīng)開(kāi)始下降，運(yùn)行至2 000～3 000 h 時(shí)，轉(zhuǎn)化器出口乙炔轉(zhuǎn)化率已經(jīng)超過(guò)3%。高汞觸媒轉(zhuǎn)化率較高，后臺(tái)運(yùn)行基本能保證至4 000 h。

高汞觸媒與低汞觸媒含汞量對(duì)比情況見(jiàn)表2。

表2 轉(zhuǎn)化時(shí)間與轉(zhuǎn)化出口乙炔含量對(duì)比

由以上數(shù)據(jù)可以看出，使用低汞觸媒在使用壽命上略低于高汞觸媒，同時(shí)尾部氣體中乙炔的含量要高于使用高汞觸媒，這說(shuō)明使用低汞觸媒反應(yīng)活性低于高汞觸媒。從廢觸媒的汞含量可以看出低汞觸媒的汞含量明顯低于高汞觸媒，新型環(huán)保低汞觸媒要比使用高汞觸媒汞消耗量減少49.99%～53.34%，大大降低了汞的流失，減輕了環(huán)境污染。

4 總結(jié)

經(jīng)過(guò)對(duì)新型環(huán)保低汞觸媒的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，可以看出低汞觸媒在觸媒選擇性、反應(yīng)活性和使用壽命上都略低于高汞觸媒，勢(shì)必造成低汞觸媒的消耗增加，但是低汞觸媒的價(jià)格低于高汞觸媒的10%，故從經(jīng)濟(jì)角度講，二者基本持平。但低汞融媒的廢汞排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于高汞觸媒。所以說(shuō)，在目前清潔生產(chǎn)，減少環(huán)境污染的情況下，可以通過(guò)減少汞的排放量來(lái)保護(hù)環(huán)境，新型環(huán)保的低汞觸媒仍屬于值得推廣的新產(chǎn)品。

今后觸媒的發(fā)展的重點(diǎn)會(huì)放在實(shí)現(xiàn)無(wú)汞化觸媒和提高觸媒壽命二個(gè)方面。如果研發(fā)成功，將會(huì)從根本上改變中國(guó)汞資源短缺和汞污染嚴(yán)重的現(xiàn)狀。