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超稳低汞催化剂绿色工艺国际先进

为电石法聚氯乙烯行业用汞量稳中有降提供技术支撑

    浙江工业大学和杭州佳炭新材料科技有限公司共同完成的氯乙烯合成用超稳低汞催化剂绿色生产及产业化项目在杭州通过了中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。

  由中国工程院院士舒兴田担任主任委员的鉴定专家组一致认为,该技术创新性强,首创了动态浸渍和碳缺陷化学配位及多金属协同催化提升热稳定性技术,整体达到国际先进水平。

  截至目前,项目团队研发的超稳低汞催化剂已在山东信发、内蒙古亿利化学等10余家企业万吨级氯乙烯装置上实现了工业化应用。试验结果表明,各项指标符合《氯乙烯合成用低汞触媒》(GB/T 31530-2015)要求,工业运行情况稳定,在吨耗、转化率、选择性及使用寿命上均具有明显优势。

  该项目负责人、浙江工业大学李瑛教授表示,中国是世界上最大的汞消费国,其中用汞量最大的行业就是聚氯乙烯。一直以来,汞消耗和汞污染是困扰电石法聚氯乙烯行业发展的世界级难题。

  面向氯碱行业推进汞污染防治及我国《关于汞的水俣公约》履约需求,浙江工业大学在2012年开始氯乙烯单体合成催化剂的研发,提出了电石法聚氯乙烯行业汞近零排放新思路,历时10余年,开发了新一代超稳低汞催化剂,催化剂单耗降低至0.5千克/吨,使用寿命达到1.3万小时,单台转化器产能可提升30%~50%,并形成了系列产业化成果。

  在氯化汞负载量降低一半的情况下,保持催化剂的高性能,同时还要解决催化剂的环保问题,对催化剂的制备技术提出了很大的挑战。李瑛表示,汞催化剂的汞污染问题是氯化汞热稳定性差、易挥发造成的。为此,项目团队在不影响汞催化剂活性和选择性的基础上,提出了碳缺陷化学配位及多金属协同催化机制,通过两步控氧炭化技术实现了表面缺陷结构可控的活性炭载体量产,提高了低汞催化剂的耐热稳定性。

  此外,项目团队还开发了动态浸渍负载技术,并研制了适用于浸渍法制备多相催化剂的智能负载机,使氯化汞可以在载体活性炭表面形成单层分散结构,解决了负载型催化剂浸渍过程中活性组分分散不均匀及难以有效负载的问题,同时解决了传统浸泡工艺中产生大量含汞废液的问题。其中,活性炭载体的量化生产和智能负载机的研制由杭州佳炭新材料科技有限公司完成。

  该技术全面推广以后,可每年减少汞催化剂和汞使用量分别为1万吨、480吨,减少含汞固废排放1.2万吨,预计聚氯乙烯全行业每年节约13亿元,经济、环境和社会效益显著。

  专家称,该技术的成功应用为电石法聚氯乙烯行业用汞量稳中有降提供了重要的技术支撑,在我国电石法聚氯乙烯行业涉汞过程的减量化无汞化进程中发挥重要作用,推广应用前景广阔。

(来源:中国化工报2023-8-16)