背景:《水俣公约》明确规定,对于氯乙烯单体的生产,到2020年时每单位产品汞用量在2010年基础上减少50%;生产企业要采取措施,减少汞向环境中的排放和释放;要支持无汞催化剂和工艺的研究与开发;在缔约方大会确定基于现有工艺无汞催化剂技术和经济均可行5年后,不允许继续使用汞。
国内电石法PVC企业现状
我国电石法PVC生产企业积极以低汞触媒、无汞触媒生产工艺取代现有汞触媒工艺,技术越来越成熟。以德州实华为例,其与中国科学院上海高研院、中科易工(厦门)化学科技有限公司、上海华谊工程有限公司联合开发成功了乙炔、二氯乙烷无汞催化重整制聚氯乙烯新工艺,该工艺将电石法和乙烯法结合起来,得到一种全新的工艺。目前装置已经投入生产,有效消除了电石法聚氯乙烯行业的汞污染。
业内人士认为,减量化、无汞化是电石法PVC企业需长期坚持的汞污染防治工作路线。高汞触媒没有国家强制标准,只有行标,行标中没有汞损失率的指标要求,使用高汞触媒,汞的流失率大于73%。低汞触媒国标对损失率有严格的要求,即≤3%。企业能够全部使用低汞触媒,可减少用汞量78%左右,能够满足《水俣公约》中汞用量减少50%的要求。目前,国内企业已经完成了低汞触媒替代工作。实际应用证明,低汞触媒全部替代高汞触媒,是一个切实可行、简单有效的履约办法。
国家要求使用的低汞触媒,是指含汞量的4%~6.5%,汞损失率≤3%,以及其他指标都符合国标GB/T31530—2015的汞触媒。低汞触媒除去含汞量低之外,对汞损失率的要求非常高。不控制损失率,低汞触媒的使用寿命会大大降低。
无汞触媒研究现状
目前国内PVC行业仍然是以电石法为主流,而国内针对含汞触媒的使用和回收过程也进行了大量研究。主要包括研究适用于聚氯乙烯生产过程中防止因装卸转化器内的氯化汞触媒导致的含汞物质扩散的设备;采用添加氯化钡、氯化稀土、氯化镉、氯化镍替代氯化汞制备低汞触媒、氯氧化法再生氯化汞触媒;采用惰性气体保护避免活性炭的氧化;在负压密闭环境下实现了氯化汞和活性炭的同时回收等。
近几年国内PVC市场较为低迷,但是展前景依然看好,国家产业调控政策相继出台利好于PVC行业,与PVC密切相关的轨道交通、汽车、电子电气都将保持较快增幅。目前节能环保已成为聚氯乙烯行业的关键词,对于电石法PVC生产过程中产生的电石渣、母液水、废氯化汞触媒、废气等进行相应处理,并在生产工艺中进行改进,
在无汞触媒研究开发方面,北京龙智达科技开发有限公司开发的无汞触媒在陕西北元化工集团股份有限公司万吨级工业化装置进行试运行数据显示:其非贵金属无汞触媒的转化率,反应温度、触媒使用时间等性能指标已追平了低汞触媒。其开发的气固法无汞触媒以柱状活性炭为载体,负载非贵金属,且未检出镉、铅、铬、砷、汞等重金属,该触媒已经可以实现量产。目前该公司不仅开发了超低汞触媒(氯化汞含量2%~4%),还开发了气固法非贵金属无汞触媒和具有革命性创新的气液法无汞触媒,成为国内唯一一家可以同时生产超低汞触媒、气固法非贵金属无汞触媒及气液法无汞触媒的企业。
《关于汞的水俣公约》已于2017年8月16日正式生效,电石法PVC行业触媒无汞化已成必然,这为无汞触媒的研发提供了契机。
无汞触媒行业现状
2023年2月鄂尔多斯实现了全球首套电石法聚氯乙烯(PVC)无汞化生产,填补了电石法聚氯乙烯无汞化生产的行业空白。据隆众调研企业在装置设计及生产之处就已经立项将该套电石法PVC实现无汞化改造,企业在边生产边实践于2023年2月实现正式投产,据了解其改造及研发等相关成本均摊后约增加170-180元/吨。
根据国家相关政策,目前如要新建电石法PVC项目必须使用无汞工艺。陕投集团金泰氯碱神木化工60万吨高性能树脂项目认定为全球首套电石法聚氯乙烯行业无汞化示范项目,2024年试运行投产,项目采用无汞催化合成氯乙烯、电石渣制备活性氧化钙、工业废水“零排放”等行业领先技术。据隆众调研,金泰氯碱采用无汞化工艺生产后,其PVC生产成本较传统电石法工艺理论上增加80元/吨。
2024年3月甘肃耀望废盐资源综合利用年产30万吨烧碱及30万吨无汞化PVC项目(PVC及其他装置)开工建设,该工程位于甘肃省兰州市兰州新区秦川镇化工园区,项目总投资约20亿元,项目土建合同金额为9000万元。该30万吨无汞化PVC装置预计2025年9月实现投产。