新型環保低汞觸媒在氯堿化工的應用

周 菊

（新疆華泰重化工有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830000）

1 電石法聚氯乙烯觸媒使用現狀

新疆華泰重化工有限責任公司（簡稱“華泰公司”）現裝置產能為70萬t PVC/a，配套54萬t/a 離子膜燒堿。近年來，全國聚氯乙烯（PVC）工業發展迅猛，這一方面推動了相關行業的發展，另一方面也造成了原料供應緊張、環境污染嚴重等問題。中國的PVC 生產工藝主要有二種，乙烯法和電石法，但由于中國“多煤、貧油、少氣”的資源和能源結構，電石法PVC 成為中國PVC 工業發展的主流工藝。

在電石乙炔法生產聚氯乙烯的過程中，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。

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

2 低汞觸媒的使用意義

據有關專家預測，全世界年耗汞1 600 t，中國年消耗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。目前，汞污染已成為新的全球環境問題。

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，是中國當前汞減排領域的重大技術突破，對中國電石法聚氯乙烯行業所面臨的汞問題的壓力可以有效地起到緩解作用。

3 低汞（環保）觸媒應用情況

根據國家環保要求，為降低汞污染，減少廢水中汞的含量，該公司選用石家莊市科創有限公司研制的低汞（環保）觸媒（汞含量為4%～6%，簡稱“環保觸媒”）進行試用。

對環保觸媒的操作要求是，（1）裝填5.5 t；（2）通氮氣干燥24 h；（3）活化觸媒至氯化氫含量達到93%；（4）投用轉化器，培養360 h，期間，溫度低于110 ℃；（5）培養期后，轉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24#、27# 轉化器作為環保觸媒試點，在此期間，為有效驗證環保觸媒的使用效果，后臺28#轉化器裝填高汞觸媒，對各臺轉化器的使用時間、轉化樣、轉化溫度、轉化器流量等數據進行記錄、跟蹤分析，對比情況見表1，趨勢圖見圖1。

表1 轉化時間與轉化出口乙炔含量對比

圖1 轉化時間與轉化器出口乙炔含量對比趨勢圖

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

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

（3）常規觸媒轉化器（28#）使用情況。后臺28#轉化器，使用時間至4 096 h，轉化器出口乙炔含量為2.8%左右，根據車間觸媒計劃進行了倒翻，將觸媒倒用至前臺轉化器繼續使用。

由以上數據表可以看出，27# 轉化器整體運行情況好于24#轉化器，主要是27# 轉化器前期溫度控制得較低。低汞觸媒在試用期間，轉化時間為800～1 000 h 時，轉化效果已經開始下降，運行至2 000～3 000 h 時，轉化器出口乙炔轉化率已經超過3%。高汞觸媒轉化率較高，后臺運行基本能保證至4 000 h。

高汞觸媒與低汞觸媒含汞量對比情況見表2。

表2 轉化時間與轉化出口乙炔含量對比

由以上數據可以看出，使用低汞觸媒在使用壽命上略低于高汞觸媒，同時尾部氣體中乙炔的含量要高于使用高汞觸媒，這說明使用低汞觸媒反應活性低于高汞觸媒。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，減輕了環境污染。

4 總結

經過對新型環保低汞觸媒的開發和應用，可以看出低汞觸媒在觸媒選擇性、反應活性和使用壽命上都略低于高汞觸媒，勢必造成低汞觸媒的消耗增加，但是低汞觸媒的價格低于高汞觸媒的10%，故從經濟角度講，二者基本持平。但低汞融媒的廢汞排放量遠遠低于高汞觸媒。所以說，在目前清潔生產，減少環境污染的情況下，可以通過減少汞的排放量來保護環境，新型環保的低汞觸媒仍屬于值得推廣的新產品。

今后觸媒的發展的重點會放在實現無汞化觸媒和提高觸媒壽命二個方面。如果研發成功，將會從根本上改變中國汞資源短缺和汞污染嚴重的現狀。