新型纳米低汞触媒工业化应用前期研究

宋业麟

（山东德州实华化工有限公司，山东德州253000）

新型纳米低汞触媒工业化应用前期研究

宋业麟

（山东德州实华化工有限公司，山东德州253000）

通过对新型纳米低汞触媒工业放大前期使用进行数据研究，分析了乙炔出口含量和转化器单点最高温度随时间和阀门开度的影响。

纳米低汞触媒；乙炔含量；单点温度；应用研究

由于《国际汞公约》[1]的签订实施，国际上开始限制汞流通与使用，加之国内汞资源的逐渐枯竭，以及汞所带来的环境污染问题[2-3]，对中国电石法生产PVC行业带来了巨大的挑战。2011年1月，国家环保部下发《关于加强电石法生产聚氯乙烯及相关行业汞污染防治工作的通知》[4]，提出至2015年底，开始全行业使用低汞触媒（HgCl2<6.5%）以替代高汞触媒（含量在10%~12%）。山东德州实华化工有限公司使用低汞触媒，在一线（共计40台，前后比例为1∶1）、二线（共计44台，前后比例1∶1）进行推广使用。但在低汞触媒使用过程中，出现触媒消耗较高，转化器温度过高等问题，无形中增加了公司的生产成本。

该公司于2016年8月填装了2台新型纳米低汞触媒，对该触媒的使用效果进行了跟踪评价，产品的各个初始理化参数符合行业标准。特别是新填装的纳米低汞触媒中细微粉尘及细小颗粒相比之前使用的其他触媒较好；减少粉尘进入转化器而导致床层压力降较大的影响，同时也保护了填装触媒人员的身体健康。现将新型纳米低汞触媒使用数据的指标情况进行分析总结。

1 工业数据采集分析

1.1 纳米触媒产品理化性质

新型触媒各指标必须符合行业标准方可投入使用，因此，在使用前对其做实验理化分析，产品的各项指标符合行业标准。新型纳米低汞触媒主要理化参数见表1。

表1 新型纳米触媒理化参数

1.2 新型纳米低汞触媒使用数据分析

新型纳米触媒按照厂家所提供的使用说明进行填装、干燥、活化等。对使用一段时间的产品进行数据采集（进气阀门开度，转化器最高单点温度，出口乙炔含量），温度通过热电偶温度计测得，乙炔含量利用气相色谱（色谱柱为GDX-301）对所测得的数据进行分析。

1.2.1 B-Ⅱ-6#转化器数据分析

在总管乙炔流量为6 500 m3/h，进气分子比HCl/C2H2为1.05∶1~1∶1时，通过调节阀门开度得出乙炔含量与转化器最高单点温度关系图，见图1。

图1 阀门开度、反应时间对乙炔出口含量的影响

从图1中乙炔含量随时间的变化可以得出，触媒的使用阶段主要分为3段：0~500 h为诱导期，500~1 100 h为稳定期，1 100 h以后转为正常使用期。前期触媒的诱导期乙炔含量在0.4%~0.9%波动，随后在400~500 h时，乙炔含量迅速降低，诱导期完成，随后逐渐增加阀门开度，保持乙炔出口含量稳定，乙炔含量主要集中在0.6%~0.7%；在保持阀门开度为2，反应至1 100 h后乙炔含量再一次出现“下跌”，使用至1 300 h后乙炔含量低于0.4%，表示触媒使用已经进入正常生产期。同时，阀门开度在0.5往2过渡的过程中平稳期较短，乙炔含量稍有偏高，在以后的使用过程中应增加过渡的平稳期。转化器温度随阀门开度与时间的变化见图2。

图2 转化器温度随阀门开度与时间的变化图

由图2所示，使用期间在保证乙炔催化转化效率的前提下，转化器的整体温度低于110℃，相较于之前所使用的触媒温度较低，减轻了反应的热负荷积累，在诱导期间内，反应温度低于102℃，诱导期过后，随着阀门开度的增大，反应温度逐渐升高，但总体上低于105℃，在转入正常反应期后，触媒的温度稳定在100℃左右，且出口乙炔含量低于0.4%，使用效果较为明显。图中所出现的一异点110℃，是由系统乙炔流量的波动所造成的，当流量稳定后，转化器温度又自动调整平稳。

2.2.2 B-Ⅱ-17#转化器数据分析

阀门开度、反应时间对乙炔出口含量的影响见图3。

图3 阀门开度、反应时间对乙炔出口含量的影响图

诱导期在使用400 h之前，阀门开度保持在0.5，乙炔含量从最初的0.2%升至0.9%，随后又下跌至0.4%左右稳定；进入稳定期后，阀门开度从0.7逐渐增加到2，稳定期间的乙炔含量低于0.6%；在1 200 h左右出现了乙炔含量陡增的现象，乙炔含量一度达到1.4%，这主要是由于乙炔流量的变动所产生的（乙炔含量突然从6 500 m3/h~2 300 m3/h~6 500 m3/h），在此期间也并未对进气阀门开度做出调整，因此，造成该转化器出口乙炔含量突然陡增，在随后的两三天系统又逐渐稳定，乙炔含量逐渐降低至0.6%，因此，该产品对系统的波动能够有较好的适应能力。转化器温度随阀门开度与时间的变化见图4。

图4 转化器温度随阀门开度与时间的变化图

触媒转化器的单点最高温度随时间变化，在整个温度变化的范围中，除了在1 100 h左右出现的“异点”130℃外，所有反应器的最高单点温度低于103℃，对于这个“异点”，从流量的波动可以找出答案，待流量调整稳定后，反应温度又趋于稳定在103℃左右。

2 结论

在新型纳米低汞触媒的使用中，相较于以前的低汞触媒各方面的使用性能都大为改善。在保证乙炔催化转化率的前提下，反应器的温度保持在较低的水平（低于105℃），减少因反应温度过高所导致的不利影响（触媒使用寿命，系统压力降等）。所填装的2台转化器在使用1 500 h后，阀门开度均为2（50%）时，乙炔出口含量为0.4%~0.6%，催化效果显著。同时，新型纳米低汞触媒对系统乙炔流量能够有较强的适应能力，对流量的波动可以在2天左右调整至原先的催化状态，温度同样如此。后面将继续做好跟踪记录，对新型纳米低汞触媒的最佳使用条件及效果做进一步探究。

［1］张泗文．欧盟将在2011年禁止出口汞．中国氯碱，2008（11）：14．

［2］胡月红．国内外汞污染分布状况研究综述．环境保护科学，2008（1）：38-41．

［3］刘平，仇广乐，商立海．汞污染土壤植物修复技术研究进展．生态学杂志，2007（6）：933-937．

［4］熊磊，张明．低汞触媒试用总结．中国氯碱，2014（11）：22-24．

Pre-period study of new nano-low-mercury catalyst used in industrial scale-up

SONG Ye-lin
（Shandong Dezhou Shihua Chemical Co.,Ltd.,Dezhou 253000，China）

study on the new nano-low-mercury catalyst uesd in pre-period in industrial scale-up.Recording and analyzing the effect of time and valve opening for the outlet content of acetylene and the highest singlepoin temperature.

nano-low-mercury catalyst；content of acetylene；single-point temperature；application research

TQ314.24+2

B

1009－1785(2017)06-0018-03

2016-11-30