新型納米低汞觸媒工業化應用前期研究

宋業麟

（山東德州實華化工有限公司，山東德州253000）

新型納米低汞觸媒工業化應用前期研究

宋業麟

（山東德州實華化工有限公司，山東德州253000）

通過對新型納米低汞觸媒工業放大前期使用進行數據研究，分析了乙炔出口含量和轉化器單點最高溫度隨時間和閥門開度的影響。

納米低汞觸媒；乙炔含量；單點溫度；應用研究

由于《國際汞公約》[1]的簽訂實施，國際上開始限制汞流通與使用，加之國內汞資源的逐漸枯竭，以及汞所帶來的環境污染問題[2-3]，對中國電石法生產PVC行業帶來了巨大的挑戰。2011年1月，國家環保部下發《關于加強電石法生產聚氯乙烯及相關行業汞污染防治工作的通知》[4]，提出至2015年底，開始全行業使用低汞觸媒（HgCl2<6.5%）以替代高汞觸媒（含量在10%~12%）。山東德州實華化工有限公司使用低汞觸媒，在一線（共計40臺，前后比例為1∶1）、二線（共計44臺，前后比例1∶1）進行推廣使用。但在低汞觸媒使用過程中，出現觸媒消耗較高，轉化器溫度過高等問題，無形中增加了公司的生產成本。

該公司于2016年8月填裝了2臺新型納米低汞觸媒，對該觸媒的使用效果進行了跟蹤評價，產品的各個初始理化參數符合行業標準。特別是新填裝的納米低汞觸媒中細微粉塵及細小顆粒相比之前使用的其他觸媒較好；減少粉塵進入轉化器而導致床層壓力降較大的影響，同時也保護了填裝觸媒人員的身體健康。現將新型納米低汞觸媒使用數據的指標情況進行分析總結。

1 工業數據采集分析

1.1 納米觸媒產品理化性質

新型觸媒各指標必須符合行業標準方可投入使用，因此，在使用前對其做實驗理化分析，產品的各項指標符合行業標準。新型納米低汞觸媒主要理化參數見表1。

表1 新型納米觸媒理化參數

1.2 新型納米低汞觸媒使用數據分析

新型納米觸媒按照廠家所提供的使用說明進行填裝、干燥、活化等。對使用一段時間的產品進行數據采集（進氣閥門開度，轉化器最高單點溫度，出口乙炔含量），溫度通過熱電偶溫度計測得，乙炔含量利用氣相色譜（色譜柱為GDX-301）對所測得的數據進行分析。

1.2.1 B-Ⅱ-6#轉化器數據分析

在總管乙炔流量為6 500 m3/h，進氣分子比HCl/C2H2為1.05∶1~1∶1時，通過調節閥門開度得出乙炔含量與轉化器最高單點溫度關系圖，見圖1。

圖1 閥門開度、反應時間對乙炔出口含量的影響

從圖1中乙炔含量隨時間的變化可以得出，觸媒的使用階段主要分為3段：0~500 h為誘導期，500~1 100 h為穩定期，1 100 h以后轉為正常使用期。前期觸媒的誘導期乙炔含量在0.4%~0.9%波動，隨后在400~500 h時，乙炔含量迅速降低，誘導期完成，隨后逐漸增加閥門開度，保持乙炔出口含量穩定，乙炔含量主要集中在0.6%~0.7%；在保持閥門開度為2，反應至1 100 h后乙炔含量再一次出現“下跌”，使用至1 300 h后乙炔含量低于0.4%，表示觸媒使用已經進入正常生產期。同時，閥門開度在0.5往2過渡的過程中平穩期較短，乙炔含量稍有偏高，在以后的使用過程中應增加過渡的平穩期。轉化器溫度隨閥門開度與時間的變化見圖2。

圖2 轉化器溫度隨閥門開度與時間的變化圖

由圖2所示，使用期間在保證乙炔催化轉化效率的前提下，轉化器的整體溫度低于110℃，相較于之前所使用的觸媒溫度較低，減輕了反應的熱負荷積累，在誘導期間內，反應溫度低于102℃，誘導期過后，隨著閥門開度的增大，反應溫度逐漸升高，但總體上低于105℃，在轉入正常反應期后，觸媒的溫度穩定在100℃左右，且出口乙炔含量低于0.4%，使用效果較為明顯。圖中所出現的一異點110℃，是由系統乙炔流量的波動所造成的，當流量穩定后，轉化器溫度又自動調整平穩。

2.2.2 B-Ⅱ-17#轉化器數據分析

閥門開度、反應時間對乙炔出口含量的影響見圖3。

圖3 閥門開度、反應時間對乙炔出口含量的影響圖

誘導期在使用400 h之前，閥門開度保持在0.5，乙炔含量從最初的0.2%升至0.9%，隨后又下跌至0.4%左右穩定；進入穩定期后，閥門開度從0.7逐漸增加到2，穩定期間的乙炔含量低于0.6%；在1 200 h左右出現了乙炔含量陡增的現象，乙炔含量一度達到1.4%，這主要是由于乙炔流量的變動所產生的（乙炔含量突然從6 500 m3/h~2 300 m3/h~6 500 m3/h），在此期間也并未對進氣閥門開度做出調整，因此，造成該轉化器出口乙炔含量突然陡增，在隨后的兩三天系統又逐漸穩定，乙炔含量逐漸降低至0.6%，因此，該產品對系統的波動能夠有較好的適應能力。轉化器溫度隨閥門開度與時間的變化見圖4。

圖4 轉化器溫度隨閥門開度與時間的變化圖

觸媒轉化器的單點最高溫度隨時間變化，在整個溫度變化的范圍中，除了在1 100 h左右出現的“異點”130℃外，所有反應器的最高單點溫度低于103℃，對于這個“異點”，從流量的波動可以找出答案，待流量調整穩定后，反應溫度又趨于穩定在103℃左右。

2 結論

在新型納米低汞觸媒的使用中，相較于以前的低汞觸媒各方面的使用性能都大為改善。在保證乙炔催化轉化率的前提下，反應器的溫度保持在較低的水平（低于105℃），減少因反應溫度過高所導致的不利影響（觸媒使用壽命，系統壓力降等）。所填裝的2臺轉化器在使用1 500 h后，閥門開度均為2（50%）時，乙炔出口含量為0.4%~0.6%，催化效果顯著。同時，新型納米低汞觸媒對系統乙炔流量能夠有較強的適應能力，對流量的波動可以在2天左右調整至原先的催化狀態，溫度同樣如此。后面將繼續做好跟蹤記錄，對新型納米低汞觸媒的最佳使用條件及效果做進一步探究。

［1］張泗文．歐盟將在2011年禁止出口汞．中國氯堿，2008（11）：14．

［2］胡月紅．國內外汞污染分布狀況研究綜述．環境保護科學，2008（1）：38-41．

［3］劉平，仇廣樂，商立海．汞污染土壤植物修復技術研究進展．生態學雜志，2007（6）：933-937．

［4］熊磊，張明．低汞觸媒試用總結．中國氯堿，2014（11）：22-24．

Pre-period study of new nano-low-mercury catalyst used in industrial scale-up

SONG Ye-lin
（Shandong Dezhou Shihua Chemical Co.,Ltd.,Dezhou 253000，China）

study on the new nano-low-mercury catalyst uesd in pre-period in industrial scale-up.Recording and analyzing the effect of time and valve opening for the outlet content of acetylene and the highest singlepoin temperature.

nano-low-mercury catalyst；content of acetylene；single-point temperature；application research

TQ314.24+2

B

1009－1785(2017)06-0018-03

2016-11-30