聚氯乙烯(PVC)无汞催化技术研究情况介绍

 

 

       聚氯乙烯(PVC)树脂是五大热塑性合成树脂之一,也是世界上最早实现工业化生产的塑料品种之一。由于聚氯乙烯树脂具有难燃、抗化学腐蚀、耐磨、电绝缘性优良和机械强度较高等优点,可以生产出各种各样的塑料制品,包括板材、管材、管件、异型材等硬制品以及薄膜、人造革、塑料鞋、电缆料、泡沫材料等软制品,在工业、农业、建筑、日用品、包装以及电力等方面具有广泛的应用。与其他材料相比,聚氯乙烯存在着自身性能优良以及价格低廉的优势,使其在各领域的应用范围不断拓宽,需求量逐年上升,促进了聚氯乙烯产量的剧增。以中国为例,1995年中国PVC产量为137.4万吨,表观消费量为187万吨; 2006年,中国PVC产能和产量及消费量均居世界第一位,分别达到了1058.5万t/a,823.4万t/a和918.1万t/a,约占世界总量的32.10%,24.41%和28.04%。2010年中国的PVC产量达到了历史上最高的1130万吨。
        目前,世界上聚氯乙烯的生产技术主要有三种:乙烯法、乙烷法和乙炔法。20世纪中后期,低廉的国际原油价格使得以原油为初级原料的乙烯法聚氯乙烯生产工艺在成本优势的帮助下得以迅速在全球推广。但是,随着全球能源的逐渐枯竭,乙炔法聚氯乙烯的生产装置已经逐步成为当前全球聚氯乙烯工业中一支极具代表性的典型力量。目前,全球聚氯乙烯生产装置中除印度等地有极少量电石法聚氯乙烯装置以外,其它绝大部分的乙炔法聚氯乙烯生产装置均位于中国。乙炔法聚氯乙烯生产装置在中国经过近几年的发展,其总生产能力约占全球聚氯乙烯装置生产能力的25%左右。
         乙炔法生产聚氯乙烯催化剂,几乎全部采用氯化汞催化剂。汞触媒的大量使用带来的必然结果,不仅是汞矿的迅速枯竭,更重要的是恶劣的环境污染。废汞触媒是生产中主要的含汞固体废物(氯化汞含量约4%),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,但生产过程中仍有部分的汞排放进入环境。这些废弃汞会再次进入大气、水、土壤等循环,对植物、生物造成汞污染,形成由于汞污染而造成的连锁反应,对人类的生活产生极大负面影响。如何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。汞污染问题面临着巨大的国际压力。当前国际社会对汞问题讨论的核心是要限制,甚至最终淘汰汞的使用和开采。目前,国内汞资源已经基本枯竭,出于对环境考虑,中国命令不允许汞的进口。随着欧盟将于2011年7月起全面禁止汞的出口贸易,关闭各大汞矿,目前国际上只有吉尔吉斯斯坦和中国具有正开采的汞矿,汞的价格还会随着汞资源的日益紧张不断上涨,这也将严重影响耗汞行业的生存。全球性限汞已经成为大势所趋。作为PVC合成过程中极为关键的环节——汞催化剂已经出现全球性告急,然而,据美国著名商业情报研究机构——全球行业分析公司(GIA)研究报告显示,在未来几年,PVC产品市场前景一片大好,发展潜力巨大。2012年全球PVC市场需求将达到4270万t/a,中国PVC市场是全球增速最快的市场,从2001—2010年,年均增速接近11%,到达2012年,总消费量将达到约1250.0万吨。由此说明PVC市场不会因为汞催化剂的限制而缩减,反而由于PVC产品的广泛应用而拓展了更大市场空间。面对具有如此诱惑力的市场,我们必须尽快研制成功新型无汞催化剂替代传统汞催化剂制备PVC,大力推广使用,抢占市场份额。
        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,无汞催化剂的研制及应用将成为必然。依靠科技的发展及早创造出高效环保的无汞催化剂取代传统的氯化汞催化剂,以及创造出单位产品产污系数最低且资源及能源消耗最少的先进工艺。节能降耗和消除污染是聚氯乙烯发展的必然之路。无汞催化剂的开发刻不容缓,势在必行。
       本课题组在国家有关部门及相关单位的支持下,在无汞催化剂实验室研究阶段取得重大进展,现正积极寻求与有关企业合作,尽快完成无汞催化剂的中试侧线实验,早日实现无汞催化剂的工业化生产,为实现PVC绿色生产贡献力量。