宋業(yè)麟

（山東德州實(shí)華化工有限公司，山東德州253000）

新型納米低汞觸媒工業(yè)化應(yīng)用前期研究

宋業(yè)麟

（山東德州實(shí)華化工有限公司，山東德州253000）

通過(guò)對(duì)新型納米低汞觸媒工業(yè)放大前期使用進(jìn)行數(shù)據(jù)研究，分析了乙炔出口含量和轉(zhuǎn)化器單點(diǎn)最高溫度隨時(shí)間和閥門(mén)開(kāi)度的影響。

納米低汞觸媒；乙炔含量；單點(diǎn)溫度；應(yīng)用研究

由于《國(guó)際汞公約》[1]的簽訂實(shí)施，國(guó)際上開(kāi)始限制汞流通與使用，加之國(guó)內(nèi)汞資源的逐漸枯竭，以及汞所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題[2-3]，對(duì)中國(guó)電石法生產(chǎn)PVC行業(yè)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。2011年1月，國(guó)家環(huán)保部下發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)電石法生產(chǎn)聚氯乙烯及相關(guān)行業(yè)汞污染防治工作的通知》[4]，提出至2015年底，開(kāi)始全行業(yè)使用低汞觸媒（HgCl2<6.5%）以替代高汞觸媒（含量在10%~12%）。山東德州實(shí)華化工有限公司使用低汞觸媒，在一線(xiàn)（共計(jì)40臺(tái)，前后比例為1∶1）、二線(xiàn)（共計(jì)44臺(tái)，前后比例1∶1）進(jìn)行推廣使用。但在低汞觸媒使用過(guò)程中，出現(xiàn)觸媒消耗較高，轉(zhuǎn)化器溫度過(guò)高等問(wèn)題，無(wú)形中增加了公司的生產(chǎn)成本。

該公司于2016年8月填裝了2臺(tái)新型納米低汞觸媒，對(duì)該觸媒的使用效果進(jìn)行了跟蹤評(píng)價(jià)，產(chǎn)品的各個(gè)初始理化參數(shù)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。特別是新填裝的納米低汞觸媒中細(xì)微粉塵及細(xì)小顆粒相比之前使用的其他觸媒較好；減少粉塵進(jìn)入轉(zhuǎn)化器而導(dǎo)致床層壓力降較大的影響，同時(shí)也保護(hù)了填裝觸媒人員的身體健康?，F(xiàn)將新型納米低汞觸媒使用數(shù)據(jù)的指標(biāo)情況進(jìn)行分析總結(jié)。

1 工業(yè)數(shù)據(jù)采集分析

1.1 納米觸媒產(chǎn)品理化性質(zhì)

新型觸媒各指標(biāo)必須符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方可投入使用，因此，在使用前對(duì)其做實(shí)驗(yàn)理化分析，產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。新型納米低汞觸媒主要理化參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 新型納米觸媒理化參數(shù)

1.2 新型納米低汞觸媒使用數(shù)據(jù)分析

新型納米觸媒按照廠(chǎng)家所提供的使用說(shuō)明進(jìn)行填裝、干燥、活化等。對(duì)使用一段時(shí)間的產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)采集（進(jìn)氣閥門(mén)開(kāi)度，轉(zhuǎn)化器最高單點(diǎn)溫度，出口乙炔含量），溫度通過(guò)熱電偶溫度計(jì)測(cè)得，乙炔含量利用氣相色譜（色譜柱為GDX-301）對(duì)所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

1.2.1 B-Ⅱ-6#轉(zhuǎn)化器數(shù)據(jù)分析

在總管乙炔流量為6 500 m3/h，進(jìn)氣分子比HCl/C2H2為1.05∶1~1∶1時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度得出乙炔含量與轉(zhuǎn)化器最高單點(diǎn)溫度關(guān)系圖，見(jiàn)圖1。

圖1 閥門(mén)開(kāi)度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)乙炔出口含量的影響

從圖1中乙炔含量隨時(shí)間的變化可以得出，觸媒的使用階段主要分為3段：0~500 h為誘導(dǎo)期，500~1 100 h為穩(wěn)定期，1 100 h以后轉(zhuǎn)為正常使用期。前期觸媒的誘導(dǎo)期乙炔含量在0.4%~0.9%波動(dòng)，隨后在400~500 h時(shí)，乙炔含量迅速降低，誘導(dǎo)期完成，隨后逐漸增加閥門(mén)開(kāi)度，保持乙炔出口含量穩(wěn)定，乙炔含量主要集中在0.6%~0.7%；在保持閥門(mén)開(kāi)度為2，反應(yīng)至1 100 h后乙炔含量再一次出現(xiàn)“下跌”，使用至1 300 h后乙炔含量低于0.4%，表示觸媒使用已經(jīng)進(jìn)入正常生產(chǎn)期。同時(shí)，閥門(mén)開(kāi)度在0.5往2過(guò)渡的過(guò)程中平穩(wěn)期較短，乙炔含量稍有偏高，在以后的使用過(guò)程中應(yīng)增加過(guò)渡的平穩(wěn)期。轉(zhuǎn)化器溫度隨閥門(mén)開(kāi)度與時(shí)間的變化見(jiàn)圖2。

圖2 轉(zhuǎn)化器溫度隨閥門(mén)開(kāi)度與時(shí)間的變化圖

由圖2所示，使用期間在保證乙炔催化轉(zhuǎn)化效率的前提下，轉(zhuǎn)化器的整體溫度低于110℃，相較于之前所使用的觸媒溫度較低，減輕了反應(yīng)的熱負(fù)荷積累，在誘導(dǎo)期間內(nèi)，反應(yīng)溫度低于102℃，誘導(dǎo)期過(guò)后，隨著閥門(mén)開(kāi)度的增大，反應(yīng)溫度逐漸升高，但總體上低于105℃，在轉(zhuǎn)入正常反應(yīng)期后，觸媒的溫度穩(wěn)定在100℃左右，且出口乙炔含量低于0.4%，使用效果較為明顯。圖中所出現(xiàn)的一異點(diǎn)110℃，是由系統(tǒng)乙炔流量的波動(dòng)所造成的，當(dāng)流量穩(wěn)定后，轉(zhuǎn)化器溫度又自動(dòng)調(diào)整平穩(wěn)。

2.2.2 B-Ⅱ-17#轉(zhuǎn)化器數(shù)據(jù)分析

閥門(mén)開(kāi)度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)乙炔出口含量的影響見(jiàn)圖3。

圖3 閥門(mén)開(kāi)度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)乙炔出口含量的影響圖

誘導(dǎo)期在使用400 h之前，閥門(mén)開(kāi)度保持在0.5，乙炔含量從最初的0.2%升至0.9%，隨后又下跌至0.4%左右穩(wěn)定；進(jìn)入穩(wěn)定期后，閥門(mén)開(kāi)度從0.7逐漸增加到2，穩(wěn)定期間的乙炔含量低于0.6%；在1 200 h左右出現(xiàn)了乙炔含量陡增的現(xiàn)象，乙炔含量一度達(dá)到1.4%，這主要是由于乙炔流量的變動(dòng)所產(chǎn)生的（乙炔含量突然從6 500 m3/h~2 300 m3/h~6 500 m3/h），在此期間也并未對(duì)進(jìn)氣閥門(mén)開(kāi)度做出調(diào)整，因此，造成該轉(zhuǎn)化器出口乙炔含量突然陡增，在隨后的兩三天系統(tǒng)又逐漸穩(wěn)定，乙炔含量逐漸降低至0.6%，因此，該產(chǎn)品對(duì)系統(tǒng)的波動(dòng)能夠有較好的適應(yīng)能力。轉(zhuǎn)化器溫度隨閥門(mén)開(kāi)度與時(shí)間的變化見(jiàn)圖4。

圖4 轉(zhuǎn)化器溫度隨閥門(mén)開(kāi)度與時(shí)間的變化圖

觸媒轉(zhuǎn)化器的單點(diǎn)最高溫度隨時(shí)間變化，在整個(gè)溫度變化的范圍中，除了在1 100 h左右出現(xiàn)的“異點(diǎn)”130℃外，所有反應(yīng)器的最高單點(diǎn)溫度低于103℃，對(duì)于這個(gè)“異點(diǎn)”，從流量的波動(dòng)可以找出答案，待流量調(diào)整穩(wěn)定后，反應(yīng)溫度又趨于穩(wěn)定在103℃左右。

2 結(jié)論

在新型納米低汞觸媒的使用中，相較于以前的低汞觸媒各方面的使用性能都大為改善。在保證乙炔催化轉(zhuǎn)化率的前提下，反應(yīng)器的溫度保持在較低的水平（低于105℃），減少因反應(yīng)溫度過(guò)高所導(dǎo)致的不利影響（觸媒使用壽命，系統(tǒng)壓力降等）。所填裝的2臺(tái)轉(zhuǎn)化器在使用1 500 h后，閥門(mén)開(kāi)度均為2（50%）時(shí)，乙炔出口含量為0.4%~0.6%，催化效果顯著。同時(shí)，新型納米低汞觸媒對(duì)系統(tǒng)乙炔流量能夠有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，對(duì)流量的波動(dòng)可以在2天左右調(diào)整至原先的催化狀態(tài)，溫度同樣如此。后面將繼續(xù)做好跟蹤記錄，對(duì)新型納米低汞觸媒的最佳使用條件及效果做進(jìn)一步探究。

［1］張泗文．歐盟將在2011年禁止出口汞．中國(guó)氯堿，2008（11）：14．

［2］胡月紅．國(guó)內(nèi)外汞污染分布狀況研究綜述．環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2008（1）：38-41．

［3］劉平，仇廣樂(lè)，商立海．汞污染土壤植物修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展．生態(tài)學(xué)雜志，2007（6）：933-937．

［4］熊磊，張明．低汞觸媒試用總結(jié)．中國(guó)氯堿，2014（11）：22-24．

Pre-period study of new nano-low-mercury catalyst used in industrial scale-up

SONG Ye-lin
（Shandong Dezhou Shihua Chemical Co.,Ltd.,Dezhou 253000，China）

study on the new nano-low-mercury catalyst uesd in pre-period in industrial scale-up.Recording and analyzing the effect of time and valve opening for the outlet content of acetylene and the highest singlepoin temperature.

nano-low-mercury catalyst；content of acetylene；single-point temperature；application research

TQ314.24+2

B

1009－1785(2017)06-0018-03

2016-11-30