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关键词:氯乙烯; 合成; 低汞触媒; 应用
摘 要:介绍了电石法氯乙烯合成过程中低汞触媒的使用特性,结合低汞触媒替代高汞触媒阶段产生的差异进行了对比,并主要就低汞触媒的使用进行了探讨。
电石法 PVC 行业作为汞资源的使用大户,按照国家工信部及氯碱行业削减汞用量的要求,全行业到 2015 年必须全部使用低汞触媒替代高汞触媒。截至目前,新疆中泰化学阜康能源有限公司( 以下简称阜康能源公司) 已全部使用低汞触媒替代高汞触媒,现就低汞触媒的使用特点进行探讨。
1 低汞触媒使用情况
阜康能源公司现有 PVC 生产装置 80 万 t/a,其中乙炔气分子筛干燥工艺配套 PVC 产能为 40 万t/a,另 40 万 t/a PVC 装置采用传统混合脱水工艺。氯化汞触媒是电石法合成氯乙烯所用的触媒,而氯乙烯合成工段是整个 PVC 生产的心脏。从 2012年末开始,阜康能源公司与山东新龙集团合作,进行低汞触媒试用与研发工作。在研发过程中,就低汞触媒运用于工业化实际生产中存在的技术难题逐一进行攻克,低汞触媒的烧失率、机械强度、转化率等性能得到大幅提升,具备了全面替代高汞触媒运用于工业化生产中使用的条件。2013 年5 月,阜康能源公司全面停止高汞触媒的采购,开始推进 80 万t/a PVC 生产装置使用低汞触媒替代高汞触媒的工作。截至2015 年底,阜康能源公司已全部完成了低汞触媒替代高汞触媒的工作。
2 生产工艺
2. 1 氯乙烯生产工艺
电石法氯乙烯生产工艺中,符合指标要求的乙炔气体和氯化氢气体按照 1∶ ( 1. 05 ~1. 1) 的摩尔比混合后,在氯化汞触媒的作用下,在转化器内部进行合成反应。反应后的气体中,除氯乙烯外,尚有大量氯化氢、未反应的乙炔气、氮气、氢气、二氧化碳等气体,以及转化副反应生成的乙醛、二氯乙烷、三氯乙烷、乙烯基乙炔等杂气。能够得到较高纯度的氯乙烯气( 即较高的转化率) 是氯乙烯合成追求的目标。
2. 2 转化率高的意义
氯乙烯合成过程中,提高转化率可有效降低后续净化系统以及精馏系统的操作难度,有效减少废酸的产量以及精馏尾气总量。副产物的减少也有利于氯乙烯单体质量的提升。
3 低汞触媒运行情况及控制
3. 1 低汞触媒运行情况
低汞触媒使用后,进行跟踪监测,在前台与后台转化器物料出口分别进行取样分析,结果见表 1。
表1 前台、后台转化器出口乙炔体积分数
表 1 数据表明: 使用低汞触媒后,前台转化器出口乙炔体积分数低于10% ( 少部分低于1%) ,使用效果十分理想; 后台转化器出口乙炔体积分数一般在1% ~3%,满足指标要求,但较理想水平≤1% 还存在一定差距。
3. 2 低汞触媒使用特点
低汞触媒大批量应用后,其特点通过转化器温度、使用时间、转化样可以得出。
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