綠色發展需求：無汞觸媒與氯乙烯生產

■ 江穎

綠色發展需求：無汞觸媒與氯乙烯生產

■ 江穎

目前，世界上氯乙烯的生產技術主要有三種：乙炔法、乙烯法和乙烷法。乙炔法是最早工業化的氯乙烯生產技術，此法優點是流程簡單，轉化率高，但缺點是耗電量較大，尤其其中使用含汞催化劑嚴重危害工人健康，并造成嚴重的環境污染。隨著生產工藝的發展，在發達國家乙炔法已經被乙烯法路線所取代。但是，我國是一個“多煤、少氣、貧油”的國家，我國的乙烯產出基本上完全依賴于石油。自1993年起，我國從石油凈出口國變為進口國，尤其近幾年我國石油進口量持續不斷增長，對進口石油的依賴度越來越高。

在2010年之前，我國電石法PVC行業全部使用的是高汞觸媒，使用壽命為9-12個月，更換下來的觸媒中含有5%的HgCl2，生產一噸聚氯乙烯約消耗汞觸媒1.2kg-1.5kg；由于汞對環境和人體健康的影響，國際社會對汞的使用作出了嚴格限制。早在2011年1月，環保部、工信部就明文要求電石法PVC行業以低汞觸媒替代高汞觸媒，2015年替代率達到100%。但眼下，該行業低汞觸媒替代率約30%。本文將無汞觸媒與低汞觸媒從安全環保、使用情況及成本、壽命、以及回收等方面進行對比，淺析無汞觸媒在氯乙烯生產中應用的必要性，認為無汞觸媒的研發與使用具有一定的必要性，值得公司深層次的思考。

1.前言

在氯乙烯的生產過程中，含汞觸媒作為反應催化劑存在，但是汞是一種重金屬，俗稱“水銀”，是一種有毒物質。2013年1月19日，聯合國環境規劃署通過了旨在全球范圍內控制和減少汞排放的國際公約《關于汞的水俁公約》（以下簡稱《汞公約》），包括中國在內的87個國家和地區的代表共同簽署公約，就具體限排范圍作出詳細規定，以減少汞對環境和人類健康造成的損害。《汞公約》中明確規定2016年以后不再允許新建基于汞催化劑的VCM生產裝置和2021年后，所有VCM裝置全面禁止使用含汞催化劑。為此，必須尋找一種可以代替含汞催化劑的無汞催化劑。

乙炔與氯化氫在汞觸媒（活性炭載體）存在下，進行氣體催化加成反應生成氯乙烯。雖然純的汞粉末對氯乙烯的合成反應并無活性，而是吸附于活性炭表面的氯化汞分子，由于與碳相互作用，對合成反應有優異的活性和選擇性，含氯化汞的活性炭是氯堿行業目前使用最廣泛的觸媒。

2.低汞觸媒使用現狀

2.1 低汞觸媒的原料組成及制作工藝和規格

低汞觸媒的原料為優質活性碳、氯化汞、助劑（含促進劑、穩定劑、抗結焦劑、熱穩定劑）等，制作工藝采用最先進的多次吸附氯化汞及多元絡合助劑的技術，使活性碳孔內的氯化汞附著穩定、均勻、不易被覆蓋，保證了高活性、高穩定性。低汞觸媒中的氯化汞含量5-6.5%，表觀密度為550G/L。

2.2 使用壽命

正常工藝條件下可使用超過8000小時，生產負荷低的情況下使用時間還可根據流量情況延長，根據公司使用情況，基本為8500小時。

2.3 汞的流失

觸媒到期失活后，氯化汞的含量在4-5%左右，說明在整個催化反應中，依然存在1%-2%的汞流失。

2.4 環保壓力日趨加強

因活性碳為優質活性碳，比表面積大，表觀密度低，根據不同的轉化器尺寸，每臺轉化器汞觸媒的使用量要比之前使用的高汞觸媒少10-20%，但面對如此嚴格的《汞公約》，使用汞觸媒的壓力與日俱增。

3.無汞觸媒的優勢

與含汞觸媒相比無汞觸媒不僅對環境友好，對操作人員身體健康無傷害，開車前無需活化，使用簡單的優勢，同時比汞催化劑使用壽命長，比汞催化劑活性高，并具有穩定、可預見的操作性的優勢。更重要的是廢催化劑中的黃金易于回收循環使用，且整個使用壽命周期催化劑成本與汞催化劑成本相似的致命優勢。

所以在無汞催化劑與汞催化劑進行性能和經濟兩方面比較后，我們發現無汞催化劑也具有汞催化劑無可取代的優勢。

4.小結

通過將無汞觸媒與低汞觸媒從安全環保、使用情況及成本、壽命、以及回收等方面進行對比，顯而易見，無汞觸媒的優勢顯而易見。2016年4月28日，第十二屆全國人民代表大會常務委員會第二十次會議批準。《汞公約》將自2017年8月16日起對我國正式生效，其中要求自2017年8月16日起，禁止新建的乙醛、氯乙烯單體、聚氨酯的生產工藝使用汞、汞化合物作為催化劑或使用含汞催化劑；禁止新建的甲醇鈉、甲醇鉀、乙醇鈉、乙醇鉀的生產工藝使用汞或汞化合物。2020年氯乙烯單體生產工藝單位產品用汞量較2010年減少50%。目前我國的環保形勢日趨嚴峻，而建設資源節約型、環境友好型社會不僅是放在工業化、現代化發展戰略的突出位置，更要落實到每個化工企業，因此從戰略發展的角度可以說取代現有的低汞觸媒是一種必然趨勢。

（作者單位：中鹽紅四方天辰公司）

（編輯：程鈺寒）