聚氯乙烯(PVC)合成用低汞催化剂技术

 

 

        聚氯乙烯根据生产过程中原料来源和生产工艺路线的不同,主要可以分为乙炔法和乙烯法两类。乙烯法工艺路线包括以石油乙烯为原料的乙烯氧氯化法生产1,2-二氯乙烷(EDC),EDC裂解氯乙烯单体(VCM)进而聚合成聚氯乙烯(PVC);以及国内少量通过进口1,2-二氯乙烷(EDC)、氯乙烯单体(VCM)生产聚氯氯乙烯(PVC)。乙炔法聚氯乙烯是指以电石为原料与水反应生成乙炔,乙炔与氯化氢在汞触媒作用下生成氯乙烯单体,再通过聚合生成聚氯乙烯的生产方法。在我国由于特殊的能源及资源结构,乙炔法聚氯乙烯的生产占据绝对主导地位并在可预见的时期内难以撼动。
         乙炔法氯乙烯生产中几乎全部使用汞触媒,该触媒系以活性炭为载体,浸渍吸附10~12%左右的氯化汞制备而成的。触媒并不参加反应,但由于汞升华及触媒中毒等原因会引起触媒活性下降,下降到一定程度以后,触媒就要被更换,失活的汞触媒成为废汞触媒。乙炔法聚氯乙烯行业已成为中国汞用量最大的行业。尽管在后续的含汞废物收集处理方面企业已采取了有效的防控措施,如采用活性炭吸附蒸发的汞,将废弃汞触媒送有资质的企业回收处理,对含汞废酸进行集中收集处理,对含汞废水进行循环利用等等,但生产过程中仍有一定量的汞排放进入环境。因此,有效解决乙炔法聚氯乙烯行业汞消耗量大及汞排放造成的汞污染问题,是行业企业面临的来自环境保护方面的严峻考验。
         为了解决上述问题,开发出新型的无汞触媒取代当前使用的含汞触媒是最终解决方案。
目前,汞污染作为一个新的全球环境问题受到国际社会的高度重视。联合国环境规划署(UNEP)正在研究制定限制汞流通和实施汞削减的国际公约。随着国际方面对制定具有法律约束力的国际文书的呼声越来越高,我国坚持自愿性立场所面临的国际压力也越来越大。为积极应对汞对乙炔法聚氯乙烯行业发展带来的巨大挑战,确保我国乙炔法聚氯乙烯和氯碱产业的安全发展,中国政府有关部门积极应对,有序推进汞减排。2009底,国家工信部、石油和化学工业协会、中国氯碱工业协会、中国化工环保协会共同起草了《关于加强聚氯乙烯行业汞污染防治的指导意见》。该意见提出了聚氯乙烯行业汞污染防治的工作目标:2012 年,实现我国电石法聚氯乙烯行业低汞触媒普及率达到50%,并全部合理回收废汞触媒;到2015 年,全行业全部使用低汞触媒,废汞触媒回收率达到100%。由此可见,面对国内外多重压力,尽快开发出能够彻底替代高汞触媒的新型高效低汞触媒已经迫在眉睫,低汞触媒取代高汞触媒已经进行到实质阶段。在此情况下,南开大学课题组在多年技术储备及开发无汞触媒的基础上,与国内重要PVC生产企业合作,工业放大制备的低汞触媒由合作单位PVC生产企业进行了工业试用,至今触媒使用时间已超过8000小时,目前仍在使用中。触媒表现出极高的催化活性,催化剂性能全面达到国家HG/T 4192-2011 氯乙烯合成用低汞触媒化工行业标准要求。
该项技术已申请国家发明专利。