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1、2011年第23期内蒙古石油化工31电石乙炔法合成氯乙烯单体高汞触媒的现状分析吴刚强,郎中敏,赵磊琰(内蒙古科技大学化学与化工学院,内蒙古包头014010)摘要:氯乙烯单体(VCM)主要用来合成聚氯乙烯(PVC)。聚氯乙烯是世界五大工程塑料之一,聚氯乙烯在各行各业具有十分广泛的应用。由于能源结构形式和潜在的成本优势,目前,我国氯乙烯单体工业合成工艺主要以电石乙炔法为主。但该法催化剂高汞触媒的使用会带来系列问题,是其发展的瓶颈。本文指出了高汞触媒一系列弊端,对其现状进行了分析,并对电石乙炔法氯乙烯单体合成工艺催化剂的发展趋势进行了展望。关键词:氯乙烯;电石乙炔法;氯
2、化汞;催化剂中图分类号:TQ222.4+23文献标识码:A文章编号:1006—7981(2011)23—0031—02近年来,随着国民经济的持续快速增长,建筑业nCH2=CHCl[CH2-CHCl]n与塑料加工业对PVC的消费量大幅提升,使得我国该法工艺技术十分成熟,是国际上比较传统的PVC行业得到长足的发展,生产能力得到大幅提合成聚氯乙烯的方法。但其能耗大、废渣多、催化剂高。PVC产能的提高必将对其工艺过程提出更高要氯化汞的使用容易造成环境污染。求。目前氯乙烯单体的工业合成工艺有电石乙炔法、2氯化汞催化剂现状乙烯法、乙炔-乙烯法和乙烷法等。工艺路线成熟的2.1汞
3、资源现状是电石乙炔法和乙烯氧氯化平衡法两种。电石乙炔汞是一种稀缺重金属资源,供应量逐年减少。我法是一条煤化工路线,该法工艺技术十分成熟,是国国汞矿资源的特点是:①资源储量较丰富,但品位际上比较传统的合成聚氯乙烯的方法。但其能耗大、低,贫矿比重大;②远景储量比例大,占72.1%,可供废渣多、容易造成环境污染,在国际上许多富油国开采的储量不多;③伴、共生汞资源较多,其保有储家,该法已逐渐被淘汰,取而代之的是技术更加先进量占全国总储量的20%;④现有主要生产矿山资源的乙烯法。乙烯法是一条石油化工路线,以化工轻不足,减产闭坑的多。油、轻柴油等为主要原料,裂解制得乙烯,乙烯
4、经直2008年,国内PVC产量为881.7万t,其中电石接氯化/氧氯化反应生成二氯乙烷(EDC),EDC热法PVC实际产量占到75%。电石法PVC生产过程裂解制氯乙烯,最终聚合得到PVC。20世纪70年代中,生产1tPVC氯化汞催化剂消耗量为1.0～1.国外基本完成了PVC树脂生产原料路线由电石乙2kg。粗略估计,当前国内每年消耗氯化汞催化剂约炔法向乙烯氧氯化法的转换。而我国煤炭资源丰富,8000t,折合汞资源消耗已经达到500t,占国内汞资当前电石法生产PVC在成本上仍具有很大的比较源消耗总量的50%,超过全球汞消耗量的15%。降低优势。从长远来看,为不受国际油
5、价波动的影响,我汞消耗和污染是关系到PVC行业发展的迫切任务,国PVC树脂生产的原料路线仍以电石乙炔法为主。也是实现PVC行业可持续健康发展的关键环节。首由于产业链下游相关的制品行业需求增长非常强先要采取切实可行的措施来逐步降低汞消耗,同时劲,国内电石法PVC的扩能步伐仍在逐步加快[1]。加大无汞催化剂的开发力度,最终实现电石法PVC然而,该法催化剂高汞触媒在使用过程中会大量流行业的无汞化。失,造成严重环境污染,如何解决这一问题是其发展2.2氯化汞催化剂的弊端的瓶颈。氯化汞催化剂是电石乙炔法生产氯乙烯工艺中1电石乙炔法工艺广泛应用的催化剂,是众多学者通过大量的工作
6、精电石乙炔法是一条煤化工路线,首先用生石灰心筛选的,其活性与选择性都达到了理想的效果,尽和以焦炭为主的碳素原料生产电石,再利用电石与管采用氯化汞触媒作为乙炔合成氯乙烯的催化剂有水反应产生乙炔,乙炔与氯化氢在氯化汞催化剂作着转化率高这一独到的优点,但从实际生产状况分用下加成反应生成氯乙烯,最终进行加聚反应得到析,然而它仍然有很大的缺陷,主要为:①更换新的PVC。主要原理如下:催化剂后须养护时间长,影响生产;②催化剂由于汞CaO+3CCaC2+CO流失造成的失活,其活性不可再生;③氯化汞是一种CaC2+2H2OCa(OH)2+C2H2剧毒物质,无论生产还是在使用过程中
7、,由于氯化汞催化剂易升华流失,不可避免地会给空气带来污染;同时,C2H2+HClCH2=CHCl收稿日期:2011-10-15基金项目:内蒙古科技大学青年创新基金(2009NC025,2010NC023)。作者简介:吴刚强(1978-),内蒙古土左旗人,在读博士。32内蒙古石油化工2011年第23期反应过程中氯化汞被乙炔还原成金属汞,反应气经及周边农田排放的汞多达100多t。所在清镇地区受水洗后流入废水中,失活的废催化剂也会使环境受汞污染的土壤有117.4hm2,土壤中含汞量在4.71～到污染;④氯化汞触媒诱导期长,转化器的生产强度723mg/kg之间,含汞量在2
8、00mg/
