綠色發(fā)展需求：無(wú)汞觸媒與氯乙烯生產(chǎn)

■ 江穎

綠色發(fā)展需求：無(wú)汞觸媒與氯乙烯生產(chǎn)

■ 江穎

目前，世界上氯乙烯的生產(chǎn)技術(shù)主要有三種：乙炔法、乙烯法和乙烷法。乙炔法是最早工業(yè)化的氯乙烯生產(chǎn)技術(shù)，此法優(yōu)點(diǎn)是流程簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)化率高，但缺點(diǎn)是耗電量較大，尤其其中使用含汞催化劑嚴(yán)重危害工人健康，并造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。隨著生產(chǎn)工藝的發(fā)展，在發(fā)達(dá)國(guó)家乙炔法已經(jīng)被乙烯法路線所取代。但是，我國(guó)是一個(gè)“多煤、少氣、貧油”的國(guó)家，我國(guó)的乙烯產(chǎn)出基本上完全依賴于石油。自1993年起，我國(guó)從石油凈出口國(guó)變?yōu)檫M(jìn)口國(guó)，尤其近幾年我國(guó)石油進(jìn)口量持續(xù)不斷增長(zhǎng)，對(duì)進(jìn)口石油的依賴度越來(lái)越高。

在2010年之前，我國(guó)電石法PVC行業(yè)全部使用的是高汞觸媒，使用壽命為9-12個(gè)月，更換下來(lái)的觸媒中含有5%的HgCl2，生產(chǎn)一噸聚氯乙烯約消耗汞觸媒1.2kg-1.5kg；由于汞對(duì)環(huán)境和人體健康的影響，國(guó)際社會(huì)對(duì)汞的使用作出了嚴(yán)格限制。早在2011年1月，環(huán)保部、工信部就明文要求電石法PVC行業(yè)以低汞觸媒替代高汞觸媒，2015年替代率達(dá)到100%。但眼下，該行業(yè)低汞觸媒替代率約30%。本文將無(wú)汞觸媒與低汞觸媒從安全環(huán)保、使用情況及成本、壽命、以及回收等方面進(jìn)行對(duì)比，淺析無(wú)汞觸媒在氯乙烯生產(chǎn)中應(yīng)用的必要性，認(rèn)為無(wú)汞觸媒的研發(fā)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(chǎn)過(guò)程中，含汞觸媒作為反應(yīng)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(zhì)。2013年1月19日，聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署通過(guò)了旨在全球范圍內(nèi)控制和減少汞排放的國(guó)際公約《關(guān)于汞的水俁公約》（以下簡(jiǎn)稱《汞公約》），包括中國(guó)在內(nèi)的87個(gè)國(guó)家和地區(qū)的代表共同簽署公約，就具體限排范圍作出詳細(xì)規(guī)定，以減少汞對(duì)環(huán)境和人類健康造成的損害?！豆s》中明確規(guī)定2016年以后不再允許新建基于汞催化劑的VCM生產(chǎn)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(wú)汞催化劑。

乙炔與氯化氫在汞觸媒（活性炭載體）存在下，進(jìn)行氣體催化加成反應(yīng)生成氯乙烯。雖然純的汞粉末對(duì)氯乙烯的合成反應(yīng)并無(wú)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(duì)合成反應(yīng)有優(yōu)異的活性和選擇性，含氯化汞的活性炭是氯堿行業(yè)目前使用最廣泛的觸媒。

2.低汞觸媒使用現(xiàn)狀

2.1 低汞觸媒的原料組成及制作工藝和規(guī)格

低汞觸媒的原料為優(yōu)質(zhì)活性碳、氯化汞、助劑（含促進(jìn)劑、穩(wěn)定劑、抗結(jié)焦劑、熱穩(wěn)定劑）等，制作工藝采用最先進(jìn)的多次吸附氯化汞及多元絡(luò)合助劑的技術(shù)，使活性碳孔內(nèi)的氯化汞附著穩(wěn)定、均勻、不易被覆蓋，保證了高活性、高穩(wěn)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(guò)8000小時(shí)，生產(chǎn)負(fù)荷低的情況下使用時(shí)間還可根據(jù)流量情況延長(zhǎng)，根據(jù)公司使用情況，基本為8500小時(shí)。

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(shuō)明在整個(gè)催化反應(yīng)中，依然存在1%-2%的汞流失。

2.4 環(huán)保壓力日趨加強(qiáng)

因活性碳為優(yōu)質(zhì)活性碳，比表面積大，表觀密度低，根據(jù)不同的轉(zhuǎn)化器尺寸，每臺(tái)轉(zhuǎn)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(duì)如此嚴(yán)格的《汞公約》，使用汞觸媒的壓力與日俱增。

3.無(wú)汞觸媒的優(yōu)勢(shì)

與含汞觸媒相比無(wú)汞觸媒不僅對(duì)環(huán)境友好，對(duì)操作人員身體健康無(wú)傷害，開車前無(wú)需活化，使用簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)比汞催化劑使用壽命長(zhǎng)，比汞催化劑活性高，并具有穩(wěn)定、可預(yù)見的操作性的優(yōu)勢(shì)。更重要的是廢催化劑中的黃金易于回收循環(huán)使用，且整個(gè)使用壽命周期催化劑成本與汞催化劑成本相似的致命優(yōu)勢(shì)。

所以在無(wú)汞催化劑與汞催化劑進(jìn)行性能和經(jīng)濟(jì)兩方面比較后，我們發(fā)現(xiàn)無(wú)汞催化劑也具有汞催化劑無(wú)可取代的優(yōu)勢(shì)。

4.小結(jié)

通過(guò)將無(wú)汞觸媒與低汞觸媒從安全環(huán)保、使用情況及成本、壽命、以及回收等方面進(jìn)行對(duì)比，顯而易見，無(wú)汞觸媒的優(yōu)勢(shì)顯而易見。2016年4月28日，第十二屆全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第二十次會(huì)議批準(zhǔn)。《汞公約》將自2017年8月16日起對(duì)我國(guó)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(chǎn)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(chǎn)工藝使用汞或汞化合物。2020年氯乙烯單體生產(chǎn)工藝單位產(chǎn)品用汞量較2010年減少50%。目前我國(guó)的環(huán)保形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，而建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)不僅是放在工業(yè)化、現(xiàn)代化發(fā)展戰(zhàn)略的突出位置，更要落實(shí)到每個(gè)化工企業(yè)，因此從戰(zhàn)略發(fā)展的角度可以說(shuō)取代現(xiàn)有的低汞觸媒是一種必然趨勢(shì)。

（作者單位：中鹽紅四方天辰公司）

（編輯：程鈺寒）