细节关注促低汞触媒高效应用

崔明生

（新疆天业（集团）有限公司，新疆石河子832000）

细节关注促低汞触媒高效应用

崔明生

（新疆天业（集团）有限公司，新疆石河子832000）

分析了触媒装填、翻倒、温度控制等有关细节对使用寿命的影响，提出了相应的改进方法，对进一步降低触媒消耗有一定的指导作用。

聚氯乙烯；低汞触媒；高效应用

截至目前，聚氯乙烯全行业基本完成了高汞触媒淘汰和低汞触媒替代工作，电石法聚氯乙烯行业削汞减排成效显著[2]。今后几年，从触媒装填、翻倒和控制过程中的各种细节问题入手，实现低汞触媒的高效应用是持续推进电石法PVC行业汞减排工作的重要手段之一。

1 触媒填装与翻倒

触媒使用是一项系统性工作，原料气水分含量、杂质、配比、温度控制和流量调节作为影响触媒使用的重要因素，电石法聚氯乙烯企业已给予足够的重视。但仍有一些影响触媒使用的细节仍未受到关注或重视。

1.1 触媒填装

乙炔氢氯化合成氯乙烯过程中使用多列管固定床转化器，原料气与触媒在列管中接触反应，以转化器出口气的乙炔含量作为触媒下线的判定依据。目前，多数电石法聚氯乙烯企业对触媒填装的管理较为粗放，易导致转化器的部分列管填装不实、阻力降偏小，从而导致反应过程该部分列管的气体通量大、热量积聚严重，加速触媒因汞流失造成的失活。同时，转化器出口乙炔快速升高，达到触媒的下线条件，使触媒消耗偏高。

在化工行业，同类固定床触媒的填装有着严格的要求。首先，根据转化器的列管容积和触媒堆积密度计算出每根列管的触媒填装量；其次，按计算量逐根填装，并对触媒的填装速度加以控制，以防止搭桥或填装过于密实；最后，对填装好触媒的每根列管进行阻力测量，保持各列管的管阻基本一致。部分电石法聚氯乙烯企业已意识到触媒填装的重要性，并采取了相应的措施，如在填装低汞填装过程中适当对转化器进行击打，保证触媒在反应管中充实，防止转化器运行过程中产生气相短路。建议企业进行尝试，积极探索降低触媒消耗的新途径。

1.2 转化器封头炭选用

在触媒填装时，转化器的上、下封头均填装少量活性炭。通常认为：无论是一组转化器，还是二组转化器，上封头活性炭起气体分布和过滤杂质的作用，下封头活性炭对触媒起支撑作用，并且上、下封头采用同一指标的活性炭。但通过仔细分析可以发现，一组转化器的上封头炭直接接触到新鲜原料气，过滤杂质和气体分布作用明显；二组转化器上封头炭接触的是一组转化器的出口气体，该气体已经过一组封头炭和触媒床层的过滤，所以其上封头炭主要起气体分布的作用。建议一组转化器上封头采用高品质的活性炭。

触媒的使用过程，偶然出现了二组转化器下线触媒氯化汞含量还高的情况，该现象表明：一组转化器触媒使用过程中挥发流失的氯化汞随气流带到二级转化器，并吸附到二组转化器内的触媒上，继续发挥作用。为提高氯化汞的综合利用率，应尽量让一组转化器触媒流失的汞吸附到二组转化器内的触媒上，而不是以废汞的形式吸附到封头炭上。建议一级转化器下封头和二级转化器上封头填装普通活性炭，主要起到支撑和气体分散的作用；二组转化器下封头采用高品质的活性炭，过滤吸附流失的氯化汞，发挥最后一点催化作用，并减少汞向气相中的流失量。

1.3 触媒翻倒

即便是前期触媒填装工作做的十分细致，使用过程仍然会由于气流冲刷、反应放热等原因导致的触媒层塌陷，从而加大不同列管间的阻力差，导致各列管的通气不均匀及转化器出口气乙炔的快速升高。通常情况下，如果新触媒使用初期的反应热点温度高，同时出口气乙炔含量接近或超出下线判定值，可以判断是由于触媒装填不均匀所致；如在触媒使用中期，出口气乙炔含量升高异常，则很有可能是触媒装填不均匀或运行过程中部分触媒层塌陷所致。

上述2种情况下，相应转化器中只是阻力较小的列管中的触媒已快速失活，而绝大部分触媒并没有真正失活，较好的措施是将触媒卸出、重新填装，也就是进行触媒翻倒。翻倒可能会消除装填不均、触媒层塌陷等原因造成的列管间的阻力差；即使是翻倒操作仍然比较粗放，不同列管中触媒混合作用，也能消除因部分列管中触媒快速失活造成的乙炔超高现象。同时列管上部活性较低和列管下部活性较高的触媒混合后填装，整个固定床的触媒活性分布更加均匀，“反应带”分布更宽，温度更均匀，利于乙炔转化率的提高。

2 触媒使用温度控制

2.1 温度控制现状

为达到良好的触媒使用效果，乙炔净化、乙炔脱水、混合气脱水等很多新的技术已在电石法聚氯乙烯行业广泛应用。鉴于氯化汞高温度下挥发损失迅速增大的特性，温度控制是业内公认的影响汞触媒使用寿命的最重要因素。庚烷与水不同换热介质、强制循环与自然循环不同控制方式都已有深入研究，触媒诱导期、稳定器、衰老期的控制使用也越来越精细，可以说触媒使用温度的控制技术手段已相当完备。

2.2 热电偶列管填装

热电偶列管的触媒填装非常关键，如果填装过程出现触媒搭桥，则填装量偏少，热电偶列管阻力偏小，反应过程中的气体体积空速偏大，热电偶显示温度明显高于转化器中的实际反应温度。为将温度控制在合理范围内，会降低该转化器的气体通量，同时，为不影响企业产能，会增加其他转化器的气体通量，触媒承担负荷不均的情况，将严重影响使用效果。同样，如果热点偶列管的触媒装填过于密实，阻力降偏大，则反应过程中该列管的气体通量偏小、显示温度偏低，我们会加大该转化的负荷，造成触媒快速失活。通过触媒堆积密度和热电偶列管的有效容积确定合理的触媒装填量，可以大幅降低上述2种情况的出现。

2.3 热电偶改进建议

通过热电偶的改变，可以使测量温度更准确的反映出实际情况。传统工业转化器3 m长列管的一般最多设置8点热电偶，且为等距分布。触媒使用初期活性最高，对温度控制的要求也最严，但由于相邻两个测温点的间距较大，热点运行到2个测量点中间时的温度测量偏差较大。同时，模拟结果显示，即使是使用4 000 h的触媒，其热点温度仍都在列管0～1 m的范围内。根据此反应的特性，为了更准确地显示反应温度，应该0～1 m位置的热电偶测温点间距调小，越往后间距越大，推荐采用10点热电偶，便于准确测温和控温[3]。

3 总结

虽然低汞触媒的应用已经普及，但电石法聚氯乙烯乙烯行业依然面临严重的用汞问题，实现低汞触媒高效应用是达成“十三五”期间行业汞减排目标的重要手段之一。触媒使用过程中的装填、翻倒、温度控制等细节的改进，不仅可以延长触媒的使用寿命，降低汞消耗，还能为企业带来一定的经济效益。

［1］赵述彬．电石法聚氯乙烯行业汞污染防治要点探讨．中国氯碱，2015（1）：25－29.

［2］陈祎淼．电石法聚氯乙烯行业削汞减排成效显著．化工管理，2016（9）：27－28.

［3］李春华，王小昌．低汞触媒使用“四法则”．聚氯乙烯，2014（4）：28－31.

Detailed focus on the efficient application of low mercury catalysts

CUI Ming-sheng
（Xinjiang Tianye（Group）Co.,Ltd，Shihezi 832000，China）

The use of low mercury catalysts can reduce the dosage of mercury in production process of polyvinyl chloride by calcium carbide.The influence of packing structure of mercury catalysts and temperature control on service life was analyzed.And the improving methods have been put forward，which have important guiding significance to reduce the consumption of mercury catalyst.

polyvinyl chloride；low mercury catalyst；university application

TQ314.24+2

B

1009－1785(2017)06-0026-02

2017-02-22