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        新型環(huán)保低汞觸媒在氯堿化工的應(yīng)用

        2014-11-22 02:04:50
        中國氯堿 2014年5期
        關(guān)鍵詞:氯化汞觸媒電石

        周 菊

        (新疆華泰重化工有限責(zé)任公司,新疆 烏魯木齊 830000)

        1 電石法聚氯乙烯觸媒使用現(xiàn)狀

        新疆華泰重化工有限責(zé)任公司(簡稱“華泰公司”)現(xiàn)裝置產(chǎn)能為70萬t PVC/a,配套54萬t/a 離子膜燒堿。近年來,全國聚氯乙烯(PVC)工業(yè)發(fā)展迅猛,這一方面推動了相關(guān)行業(yè)的發(fā)展,另一方面也造成了原料供應(yīng)緊張、環(huán)境污染嚴重等問題。中國的PVC 生產(chǎn)工藝主要有二種,乙烯法和電石法,但由于中國“多煤、貧油、少氣”的資源和能源結(jié)構(gòu),電石法PVC 成為中國PVC 工業(yè)發(fā)展的主流工藝。

        在電石乙炔法生產(chǎn)聚氯乙烯的過程中,目前采用氯化汞催化劑,以活性炭為載體,浸漬吸附10%~12%的氯化汞制備而成。

        該公司擁有轉(zhuǎn)化器196臺(其中?3 000 mm×3 300 mm 轉(zhuǎn)化134臺,?2 400 mm×4 428 mm 轉(zhuǎn)化器62臺),填充高汞觸媒。

        2 低汞觸媒的使用意義

        據(jù)有關(guān)專家預(yù)測,全世界年耗汞1 600 t,中國年消耗1 000 t,電石法聚氯乙烯年消耗600 t,已成為世界耗汞量最大的行業(yè)。目前,汞污染已成為新的全球環(huán)境問題。

        低汞觸媒是將氯化汞固定在活性炭有效孔隙中的一種新型催化劑,其氯化汞含量在6%左右,能夠提高催化劑的活性、降低汞的升華速度,汞的消耗量和排放量均大幅度下降,是中國當(dāng)前汞減排領(lǐng)域的重大技術(shù)突破,對中國電石法聚氯乙烯行業(yè)所面臨的汞問題的壓力可以有效地起到緩解作用。

        3 低汞(環(huán)保)觸媒應(yīng)用情況

        根據(jù)國家環(huán)保要求,為降低汞污染,減少廢水中汞的含量,該公司選用石家莊市科創(chuàng)有限公司研制的低汞(環(huán)保)觸媒(汞含量為4%~6%,簡稱“環(huán)保觸媒”)進行試用。

        對環(huán)保觸媒的操作要求是,(1)裝填5.5 t;(2)通氮氣干燥24 h;(3)活化觸媒至氯化氫含量達到93%;(4)投用轉(zhuǎn)化器,培養(yǎng)360 h,期間,溫度低于110 ℃;(5)培養(yǎng)期后,轉(zhuǎn)化器使用溫度控制為130~150 ℃。

        該公司將氯乙烯車間2# 裝置后臺24#、27# 轉(zhuǎn)化器作為環(huán)保觸媒試點,在此期間,為有效驗證環(huán)保觸媒的使用效果,后臺28#轉(zhuǎn)化器裝填高汞觸媒,對各臺轉(zhuǎn)化器的使用時間、轉(zhuǎn)化樣、轉(zhuǎn)化溫度、轉(zhuǎn)化器流量等數(shù)據(jù)進行記錄、跟蹤分析,對比情況見表1,趨勢圖見圖1。

        表1 轉(zhuǎn)化時間與轉(zhuǎn)化出口乙炔含量對比

        圖1 轉(zhuǎn)化時間與轉(zhuǎn)化器出口乙炔含量對比趨勢圖

        (1)24#轉(zhuǎn)化器使用整體情況。24#轉(zhuǎn)化器環(huán)保觸媒在使用900 h 之后,乙炔出口含量上升,在運行至1 800 h 左右,轉(zhuǎn)化樣乙炔含量明顯升高,出口乙炔含量為0.30%~5.78%,已到了抽翻時間。累積使用時間為2 600 h,出口乙炔含量為1.5%~4.5%。抽翻至前臺。

        (2)27#轉(zhuǎn)化器使用整體情況。27#轉(zhuǎn)化器使用效果略好于24#轉(zhuǎn)化器,根據(jù)廠家要求,累積使用時間為2 760 h,出口乙炔含量為0.5%~3.5%。

        (3)常規(guī)觸媒轉(zhuǎn)化器(28#)使用情況。后臺28#轉(zhuǎn)化器,使用時間至4 096 h,轉(zhuǎn)化器出口乙炔含量為2.8%左右,根據(jù)車間觸媒計劃進行了倒翻,將觸媒倒用至前臺轉(zhuǎn)化器繼續(xù)使用。

        由以上數(shù)據(jù)表可以看出,27# 轉(zhuǎn)化器整體運行情況好于24#轉(zhuǎn)化器,主要是27# 轉(zhuǎn)化器前期溫度控制得較低。低汞觸媒在試用期間,轉(zhuǎn)化時間為800~1 000 h 時,轉(zhuǎn)化效果已經(jīng)開始下降,運行至2 000~3 000 h 時,轉(zhuǎn)化器出口乙炔轉(zhuǎn)化率已經(jīng)超過3%。高汞觸媒轉(zhuǎn)化率較高,后臺運行基本能保證至4 000 h。

        高汞觸媒與低汞觸媒含汞量對比情況見表2。

        表2 轉(zhuǎn)化時間與轉(zhuǎn)化出口乙炔含量對比

        由以上數(shù)據(jù)可以看出,使用低汞觸媒在使用壽命上略低于高汞觸媒,同時尾部氣體中乙炔的含量要高于使用高汞觸媒,這說明使用低汞觸媒反應(yīng)活性低于高汞觸媒。從廢觸媒的汞含量可以看出低汞觸媒的汞含量明顯低于高汞觸媒,新型環(huán)保低汞觸媒要比使用高汞觸媒汞消耗量減少49.99%~53.34%,大大降低了汞的流失,減輕了環(huán)境污染。

        4 總結(jié)

        經(jīng)過對新型環(huán)保低汞觸媒的開發(fā)和應(yīng)用,可以看出低汞觸媒在觸媒選擇性、反應(yīng)活性和使用壽命上都略低于高汞觸媒,勢必造成低汞觸媒的消耗增加,但是低汞觸媒的價格低于高汞觸媒的10%,故從經(jīng)濟角度講,二者基本持平。但低汞融媒的廢汞排放量遠遠低于高汞觸媒。所以說,在目前清潔生產(chǎn),減少環(huán)境污染的情況下,可以通過減少汞的排放量來保護環(huán)境,新型環(huán)保的低汞觸媒仍屬于值得推廣的新產(chǎn)品。

        今后觸媒的發(fā)展的重點會放在實現(xiàn)無汞化觸媒和提高觸媒壽命二個方面。如果研發(fā)成功,將會從根本上改變中國汞資源短缺和汞污染嚴重的現(xiàn)狀。

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