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国内首创无汞催化合成氯乙烯新工艺通过鉴定_上海高等研究院

上海高等研究院 免费考研网/2018-05-06

8月16日,中国石油和化学工业联合会在山东德州召开了由中国科学院上海高等研究院姜标研究员领衔研发的“乙炔和二氯乙烷无汞催化合成氯乙烯新工艺”科技成果鉴定会,与会专家一致认为该工艺属国内外首创,总体技术达到国际先进水平,开辟了无汞化生产氯乙烯的新途径,对促进聚氯乙烯行业的汞减排和国际汞公约的履约具有重要意义,推广应用前景广阔,同意通过鉴定;并建议其进一步加强反应机理的研究和工艺过程的优化;加快工业化示范装置的建设。

针对全球禁汞大环境下我国聚氯乙烯(PVC)行业所面临的困境,结合近年来甲醇制烯烃(MTO/MTP)迅速发展的态势,开发以乙炔和乙烯或二氯乙烷为原料生产氯乙烯的无汞催化新工艺路线,对PVC行业的健康发展意义重大。该技术吨PVC电石耗量下降50%,综合能耗和生产成本均有所降低;而且完全消除汞污染,解决了电石法PVC行业汞污染这一世界难题。

该新工艺是以乙炔和二氯乙烷为原料,在碳载钡盐催化剂的作用下,实现二氯乙烷乙炔分子间的氢、氯原位转移,一分子乙炔和一分子二氯乙烷分子催化重整得到两分子氯乙烯。通过化学反应的耦合,既实现了能量的内部转换,又推动了化学平衡的移动,是不同于传统氯乙烯生产方法的一种全新的非汞催化制氯乙烯新工艺,且反应条件温和、催化剂选择性极高、单体质量高于传统方法。

中国石油和化学工业联合会组织了以中国科学院院士洪茂椿为专家组组长的鉴定委员会,对该项目2000吨/年中试进行了鉴定。在实地考察装置现场,听取项目工作报告、技术研究报告,并经过质询和讨论后,专家组认为,该工艺首创了一条乙炔和二氯乙烷无汞催化合成氯乙烯新工艺,核心技术已获授权国家发明专利2项,主要创新点包括:自主研发了高活性、高选择性的炭载钡盐催化剂,实现了乙炔和二氯乙烷原子经济反应,“三废”排放少;开发了多级激冷固定床反应器,较好地控制了反应温度;开发了二氯乙烷喷淋分离氯乙烯的新技术,保证了氯乙烯单体的品质;该2000吨/年氯乙烯的中试装置连续运行4个多月的数据表明,乙炔单程转化率可以保持在70%以上,氯乙烯的综合收率达到98%以上,推广应用前景广阔。

中国石油和化学工业联合会会长李勇武强调,在乙烯法PVC企业生存艰难、电石法PVC遭遇汞污染问题之时,该新工艺通过鉴定,无疑是在夹缝中走出了一条既可实现无汞且可盈利之路,其工程化将对电石法PVC产生革命性的影响。该工艺也成为业内“产学研设”强强联合、相互配套、技术创新的典范。由于该工艺比较简单、设备也不复杂,且节能减排效果好,因此推广前景乐观,应加快其产业化进程。

德州实华化工有限公司将在此基础上建设20万吨/年氯乙烯装置,该装置核心反应采用两组年产10吨的四级串联反应器,预计投资5亿元,与其40万吨/年PVC项目相配套。目前公共工程正在建设,工艺包将于今年10月份完成,项目有望于2015年建成,2016年投产。

国家发改委、工信部、环保部、亚洲开发银行、相关企业和科研院所的负责人等近百人参加了此次会议。

附图:



短评:PVC是极为重要的基础化工产品,广泛应用于国民经济的各个领域。我国因受富煤、贫油的先天资源禀赋限制,适宜发展电石法PVC,但其致命的弱点就是汞污染。在国际汞公约的履约压力下,如果不能用无汞触媒或低汞触媒替代现在的高汞触媒,电石法PVC行业将难以生存下去。因此,一直以来,少汞化、无汞化成为我国PVC产业的发展方向,也成为国家的战略。乙炔和二氯乙烷无汞催化合成氯乙烯新工艺正是在这一战略追求上实现了突破,无汞催化剂的使用,将完全消除汞污染,从根本上解决我国电石法PVC的汞污染的问题。该催化重整技术也将为我国PVC行业带来巨大而深远且革命性的影响,对行业格局也会产生影响,将大幅度提升行业的国际竞争力。

首先,该技术降低了PVC行业的成本和能耗。与电石法相比,催化重整技术的电石消耗量约下降50%,从而降低了能耗。与乙烯法相比,非汞新工艺可节约二氯乙烷裂解的高能耗,并降低生产设备等固定资产投资。

其次,可以提高PVC产品质量,实现无汞化,将进一步扩大其应用领域,为PVC产品进入欧美发达国家的市场开启了大门。

再次,该工艺将为煤制烯烃(MTO)打开了发展的空间。煤制烯烃以“煤”代“油”生产低碳烯烃,是保证我国能源安全的重要途径之一。在煤制烯烃实现规模化之后,与该无汞新工艺结合,将有望替代部分电石法PVC,从而消除汞污染。

此外,可以提高经济效益。与现行沧州化工和天津大沽化工的联合法相比,该新工艺可减少二氯乙烷的裂解装置投资,实现节能。另外,采用非汞催化剂每吨PVC产品的价格将高于含汞的乙炔法产品,经济效益显著。

总之,采用以乙炔和二氯乙烷为原料生产PVC,产品质量优异,在自动化操作、节能、环保方面均先进可靠。项目符合国家有关产业政策,满足国家和地方的环保要求。项目建成投产后,产品成本较低,经济效益可行,企业具有一定的抗风险能力和较强的市场竞争力,经济和社会效益显著。
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