纳米低汞触媒工业化应用分析

李武斌，张 彬，皇甫玉琦

（贵州重力科技环保有限公司，贵州 铜仁 554300）

1 工业化实验

1.1 纳米低汞触媒的制备原理

传统的低汞触媒生产过程中，采用浸渍－烘干法，即用主催化成分氯化汞、助催化成分、固汞剂的混合溶液浸渍载体活性炭后烘干生产的。氯化汞分子间由于范德华作用力，以分子团的形式吸附在活性炭表面，处于分子团表层的氯化汞分子未与活性炭吸附，导致部分氯化汞分子无法起到催化作用，且吸附不均匀、分子团堆积的缺点，在实际参加反应过程中，造成表层氯化汞分子大量升华流失，催化转化率低。纳米低汞触媒在生产过程中，采用特殊工艺将分子团破碎为小分子，其粒径在5 nm左右，有效增加了催化活性点位，提高了催化活性组分的分散度，提高了催化转化效果。

1.2 纳米低汞触媒的使用性能评价

纳米低汞触媒应用于德州实华化工有限公司，公司PVC设计产能30万t/a，共计2条线，转化器共84台，单台转化器容积9.3 m3，装触媒列管Ø45×3，热电偶列管Ø76×4，共2条线，每条线42台转化器，前后台比例1∶1；乙炔总流量13500 m3/h。按照流量计计算乙炔平均空间流速18 m3/h，乙炔纯度≥98.5%；乙炔发生方式为湿法乙炔，乙炔除杂方式次氯酸钠除杂；氯化氢纯度≥93%，氯化氢流量15000 m3/h；预热器温度90℃，转化器连接方式为大串联，冷却方式为水冷。

2 结果与讨论

2.1 XRD表征与分析

图1为载体活性炭和负载催化活性组分的纳米低汞触媒的XRD对比图谱，其中a为载体活性炭，b为负载催化活性组分的纳米低汞触媒，由图可以看出，除在2θ为24.5和43.3分别出现了两个非晶态衍射峰，结果中并未出现其他组分的特征峰，说明催化组分在载体活性炭上分布均匀，分散度较高。

图1 载体与纳米低汞触媒的XRD对比图谱

图2 纳米低汞触媒的TEM图谱

2.2 TEM表征与分析

图2为纳米低汞触媒TEM谱图，图中未观察到细小颗粒或团簇状的催化活性组分，说明催化活性组分在载体表面分散较好，载体活性炭与活性组分均以非晶态形态存在。

2.3 纳米低汞触媒的使用性能分析

纳米型低汞触媒在某公司前后台使用的数据分别见图3和图4所示。纳米型低汞触媒于2016年8月8日投入后台使用，当乙炔含量达到0.98时，翻倒到前台使用，后台使用时间为3792 h；至2018年2月27日，前台出乙炔含量达到26.06%时，触媒使用寿命结束。前台使用时间9840 h，前后台使用时间共计13632 h。后台使用过程中，有不连续10天内乙炔含量在1%～1.4%区间内波动，其余时间内，乙炔含量均＜1%，前台使用过程中，随着使用时间的延长，乙炔含量总体呈现上升趋势。

图3 后台转化器出口乙炔含量随时间时间变化图

图4 前台转化器出口乙炔含量随时间变化图

2.4 纳米低汞触媒的单耗分析

陕西北元集团化工有限公司、鄂尔多斯电力冶金集团股份有限公司氯碱化工分公司和安徽华塑化工股份有限公司单耗分别见表1。

表1 各厂家使用单耗情况表

3 结论

（1）以煤制活性炭为载体，氯化汞为主催化成分，金属氯化物为助催化成分，采用特殊工艺生产纳米型低汞触媒，未见团簇状，分散度较高，。

（2）工业化应用过程中，在乙炔空间流速18 m3/h时，前后台使用总时间为13632 h，使用寿命较长。