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在现代化工生产中,90% 以上的反应过程需要催化剂(俗称触媒)的参与。催化剂是能使反应速度加快、控制反应方向或产物构成,但不影响化学平衡的一类起催化作用的物质。氯化汞(HgCl 2 )是一种剧毒物质,遇光或暴露于空气中易分解,分解后的汞是唯一一种在室温下呈液态的金属,毒性极大,常温下即可蒸发,汞蒸气具有高扩散性和强脂溶性。
在电石法生产聚氯乙烯(PVC)时,氯化汞触媒作为乙炔和氯化氢合成氯乙烯(VCM)工序的催化剂。电石法生产聚氯乙烯过程中产生的废含汞触媒,具有浸出毒性和腐蚀性,其浸出液中,汞的浓度远远超出《有色金属工业固体废物污染控制标准》(GB5085-85)规定的数值,该标准中规定,汞及其无机化合物(按汞计算)浸出液的最高容许浓度为0.05mg/L。这种浸出液一旦排入环境中,将极大地破坏生态平衡,造成环境污染。
电石法生产聚氯乙烯消耗的汞约占全国用汞总量的 60%,成为我国乃至世界最大的耗汞行业。2009 年以来,我国接连发生多起重金属、类金属污染事件,引起国务院领导的高度重视和全社会的高度关注。2009年末,国务院批转了环保部、工信部等 8 部门《关于加强重金属污染防治工作的指导意见》,并将化学工业列为重点防控行业。2009 年 2 月,联合国环境规划署就全球汞污染控制议题形成重要决定,将从 2010 年开始,利用3 年时间进行 5 次政府间谈判,就全球汞污染问题拟订一项具有全球法律约束力的《国际汞公约》。纵观国内外形势,我国电石法聚氯乙烯行业面临压力和挑战。
一、氯化汞触媒使用现状
世界聚氯乙烯生产方法从原料路线上分为乙烯法和乙炔法。国外几乎全部采用乙烯原料路线,而我国因石油资源短缺,近年来乙炔原料路线聚氯乙烯发展迅速,我国乙炔生产主要原料为电石,因此国内也将乙炔法称作电石法。近年来国内聚氯乙烯产能产量见表1。
由表1可以看出,国内电石法聚氯乙烯产能以年均20% 以上的速度增长,产量也由 20011年的 360 万吨增长到 2009 年的 580 万吨。2010年电石法聚氯乙烯产能继续增长,产量也达到近年来最高,催化剂氯化汞触媒的消耗量也同步增长。目前国内电石法合成氯乙烯生产中,触媒中的氯化汞含量一般在10%~15%,使用寿命9~12 个月,被更换下来的触媒中,氯化汞含量在 5% 左右。生产?1吨聚氯乙烯约消耗氯化汞触媒112~ 1.5kg。2009 年 电 石 法 聚 氯乙烯产量 580 万吨,保守估计消耗7000 吨含汞触媒,即770 吨氯化汞,折合570 吨汞。电石法聚氯乙烯生产中氯化汞流向见图1。
在生产中,造成氯化汞触媒消耗的主要因素有触媒活性组份挥发、触媒中毒、机械磨损等。工艺中采用定期翻倒转化器中的触媒、合理控制转化器温度和进料流速等措施来降低汞的消耗。对于工艺中消耗的氯化汞一般采取设置除汞器、水洗、碱洗等加以吸收。因此,转化器、除汞器和组合吸收装置是涉及汞污染的3 个重要环节。
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