納米低汞觸媒工業化應用分析

李武斌，張 彬，皇甫玉琦

（貴州重力科技環保有限公司，貴州 銅仁 554300）

1 工業化實驗

1.1 納米低汞觸媒的制備原理

傳統的低汞觸媒生產過程中，采用浸漬－烘干法，即用主催化成分氯化汞、助催化成分、固汞劑的混合溶液浸漬載體活性炭后烘干生產的。氯化汞分子間由于范德華作用力，以分子團的形式吸附在活性炭表面，處于分子團表層的氯化汞分子未與活性炭吸附，導致部分氯化汞分子無法起到催化作用，且吸附不均勻、分子團堆積的缺點，在實際參加反應過程中，造成表層氯化汞分子大量升華流失，催化轉化率低。納米低汞觸媒在生產過程中，采用特殊工藝將分子團破碎為小分子，其粒徑在5 nm左右，有效增加了催化活性點位，提高了催化活性組分的分散度，提高了催化轉化效果。

1.2 納米低汞觸媒的使用性能評價

納米低汞觸媒應用于德州實華化工有限公司，公司PVC設計產能30萬t/a，共計2條線，轉化器共84臺，單臺轉化器容積9.3 m3，裝觸媒列管?45×3，熱電偶列管?76×4，共2條線，每條線42臺轉化器，前后臺比例1∶1；乙炔總流量13500 m3/h。按照流量計計算乙炔平均空間流速18 m3/h，乙炔純度≥98.5%；乙炔發生方式為濕法乙炔，乙炔除雜方式次氯酸鈉除雜；氯化氫純度≥93%，氯化氫流量15000 m3/h；預熱器溫度90℃，轉化器連接方式為大串聯，冷卻方式為水冷。

2 結果與討論

2.1 XRD表征與分析

圖1為載體活性炭和負載催化活性組分的納米低汞觸媒的XRD對比圖譜，其中a為載體活性炭，b為負載催化活性組分的納米低汞觸媒，由圖可以看出，除在2θ為24.5和43.3分別出現了兩個非晶態衍射峰，結果中并未出現其他組分的特征峰，說明催化組分在載體活性炭上分布均勻，分散度較高。

圖1 載體與納米低汞觸媒的XRD對比圖譜

圖2 納米低汞觸媒的TEM圖譜

2.2 TEM表征與分析

圖2為納米低汞觸媒TEM譜圖，圖中未觀察到細小顆粒或團簇狀的催化活性組分，說明催化活性組分在載體表面分散較好，載體活性炭與活性組分均以非晶態形態存在。

2.3 納米低汞觸媒的使用性能分析

納米型低汞觸媒在某公司前后臺使用的數據分別見圖3和圖4所示。納米型低汞觸媒于2016年8月8日投入后臺使用，當乙炔含量達到0.98時，翻倒到前臺使用，后臺使用時間為3792 h；至2018年2月27日，前臺出乙炔含量達到26.06%時，觸媒使用壽命結束。前臺使用時間9840 h，前后臺使用時間共計13632 h。后臺使用過程中，有不連續10天內乙炔含量在1%～1.4%區間內波動，其余時間內，乙炔含量均＜1%，前臺使用過程中，隨著使用時間的延長，乙炔含量總體呈現上升趨勢。

圖3 后臺轉化器出口乙炔含量隨時間時間變化圖

圖4 前臺轉化器出口乙炔含量隨時間變化圖

2.4 納米低汞觸媒的單耗分析

陜西北元集團化工有限公司、鄂爾多斯電力冶金集團股份有限公司氯堿化工分公司和安徽華塑化工股份有限公司單耗分別見表1。

表1 各廠家使用單耗情況表

3 結論

（1）以煤制活性炭為載體，氯化汞為主催化成分，金屬氯化物為助催化成分，采用特殊工藝生產納米型低汞觸媒，未見團簇狀，分散度較高，。

（2）工業化應用過程中，在乙炔空間流速18 m3/h時，前后臺使用總時間為13632 h，使用壽命較長。