新型环保低汞触媒在氯碱化工的应用

周 菊

（新疆华泰重化工有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830000）

1 电石法聚氯乙烯触媒使用现状

新疆华泰重化工有限责任公司（简称“华泰公司”）现装置产能为70万t PVC/a，配套54万t/a 离子膜烧碱。近年来，全国聚氯乙烯（PVC）工业发展迅猛，这一方面推动了相关行业的发展，另一方面也造成了原料供应紧张、环境污染严重等问题。中国的PVC 生产工艺主要有二种，乙烯法和电石法，但由于中国“多煤、贫油、少气”的资源和能源结构，电石法PVC 成为中国PVC 工业发展的主流工艺。

在电石乙炔法生产聚氯乙烯的过程中，目前采用氯化汞催化剂，以活性炭为载体，浸渍吸附10%～12%的氯化汞制备而成。

该公司拥有转化器196台（其中Ø3 000 mm×3 300 mm 转化134台，Ø2 400 mm×4 428 mm 转化器62台），填充高汞触媒。

2 低汞触媒的使用意义

据有关专家预测，全世界年耗汞1 600 t，中国年消耗1 000 t，电石法聚氯乙烯年消耗600 t，已成为世界耗汞量最大的行业。目前，汞污染已成为新的全球环境问题。

低汞触媒是将氯化汞固定在活性炭有效孔隙中的一种新型催化剂，其氯化汞含量在6%左右，能够提高催化剂的活性、降低汞的升华速度，汞的消耗量和排放量均大幅度下降，是中国当前汞减排领域的重大技术突破，对中国电石法聚氯乙烯行业所面临的汞问题的压力可以有效地起到缓解作用。

3 低汞（环保）触媒应用情况

根据国家环保要求，为降低汞污染，减少废水中汞的含量，该公司选用石家庄市科创有限公司研制的低汞（环保）触媒（汞含量为4%～6%，简称“环保触媒”）进行试用。

对环保触媒的操作要求是，（1）装填5.5 t；（2）通氮气干燥24 h；（3）活化触媒至氯化氢含量达到93%；（4）投用转化器，培养360 h，期间，温度低于110 ℃；（5）培养期后，转化器使用温度控制为130～150 ℃。

该公司将氯乙烯车间2# 装置后台24#、27# 转化器作为环保触媒试点，在此期间，为有效验证环保触媒的使用效果，后台28#转化器装填高汞触媒，对各台转化器的使用时间、转化样、转化温度、转化器流量等数据进行记录、跟踪分析，对比情况见表1，趋势图见图1。

表1 转化时间与转化出口乙炔含量对比

图1 转化时间与转化器出口乙炔含量对比趋势图

（1）24#转化器使用整体情况。24#转化器环保触媒在使用900 h 之后，乙炔出口含量上升，在运行至1 800 h 左右，转化样乙炔含量明显升高，出口乙炔含量为0.30%～5.78%，已到了抽翻时间。累积使用时间为2 600 h，出口乙炔含量为1.5%～4.5%。抽翻至前台。

（2）27#转化器使用整体情况。27#转化器使用效果略好于24#转化器，根据厂家要求，累积使用时间为2 760 h，出口乙炔含量为0.5%～3.5%。

（3）常规触媒转化器（28#）使用情况。后台28#转化器，使用时间至4 096 h，转化器出口乙炔含量为2.8%左右，根据车间触媒计划进行了倒翻，将触媒倒用至前台转化器继续使用。

由以上数据表可以看出，27# 转化器整体运行情况好于24#转化器，主要是27# 转化器前期温度控制得较低。低汞触媒在试用期间，转化时间为800～1 000 h 时，转化效果已经开始下降，运行至2 000～3 000 h 时，转化器出口乙炔转化率已经超过3%。高汞触媒转化率较高，后台运行基本能保证至4 000 h。

高汞触媒与低汞触媒含汞量对比情况见表2。

表2 转化时间与转化出口乙炔含量对比

由以上数据可以看出，使用低汞触媒在使用寿命上略低于高汞触媒，同时尾部气体中乙炔的含量要高于使用高汞触媒，这说明使用低汞触媒反应活性低于高汞触媒。从废触媒的汞含量可以看出低汞触媒的汞含量明显低于高汞触媒，新型环保低汞触媒要比使用高汞触媒汞消耗量减少49.99%～53.34%，大大降低了汞的流失，减轻了环境污染。

4 总结

经过对新型环保低汞触媒的开发和应用，可以看出低汞触媒在触媒选择性、反应活性和使用寿命上都略低于高汞触媒，势必造成低汞触媒的消耗增加，但是低汞触媒的价格低于高汞触媒的10%，故从经济角度讲，二者基本持平。但低汞融媒的废汞排放量远远低于高汞触媒。所以说，在目前清洁生产，减少环境污染的情况下，可以通过减少汞的排放量来保护环境，新型环保的低汞触媒仍属于值得推广的新产品。

今后触媒的发展的重点会放在实现无汞化触媒和提高触媒寿命二个方面。如果研发成功，将会从根本上改变中国汞资源短缺和汞污染严重的现状。