电石法聚氯乙烯氯化汞触媒消耗评估方法

第４６卷　第７期　２０１８年７月　聚氯乙烯　Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ　Ｃｈｌｏｒｉｄｅ　Ｖｏ１．４６，Ｎｏ．７　

Ｊｕ１．，２０１８　

【助剂】　

电石法聚氯乙烯氯化汞触媒消耗评估方法　

张学鲁　，王小昌，李国栋　

（新疆天业（集团）有限公司，新疆石河子８３２０００）　

［关键词】聚氯乙烯；氯化汞触媒；消耗；评估方法　［摘要］介绍了降低氯化汞触媒消耗的重要性，探讨了电石法聚氯乙烯单位产品的氯化汞触媒消耗的评估　方法及存在的问题，为电石法聚氯乙烯企业准确计算单位产品氯化汞触媒消耗提供一定参考。　

［中图分类号］ＴＱ３２５．３；ＴＱ３１４．２４　ｃ文献标志码］Ｂ　［文章编号］１００９—７９３７（２０１８）０７—００２６—０３　

Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｒｃｕｒｙ　ｃａｔａｌｙｓｔｓ　ｉｎ　ｃａｒｂｉｄｅ－ｂａｓｅｄ　ＰＶＣ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　

ＺＨＡＮＧ　Ｘｕｅｌｕ，ＷＡＮＧ　Ｘｉａｏｃｈａｎｇ，ＬＩ　Ｇｕｏｄｏｎｇ　。　

（Ｘｉ￣ｉａｎｇ　Ｔｉａｎｙｅ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈｉｈｅｚｉ　８３２０００，Ｃｈｉｎａ）　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＰＶＣ；ｍｅｒｃｕｒｉｃ　ｃｈｌｏｒｉｄｅ　ｃａｔａｌｙｓｔ；ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ；ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ　ｏｆ　ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｒｃｕｒｉｃ　ｃｈｌｏｒｉｄｅ　ｃａｔａｌｙｓｔｓ　ｗａｓ　ｉｎｔｒｏ－　

ｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｒｃｕｒｉｃ　ｃｈｌｏｒｉｄｅ　ｃａｔａｌｙｓｔｓ　ｉｎ　ｃａｒｂｉｄｅ－ｂａｓｅｄ　ＰＶＣ　

ｕｎｉｔ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｉｎ　ｔｈｅｓｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ，ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔＯ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　

ａｃｃｕｒａｔｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｒｃｕｒｉｃ　ｃｈｌｏｒｉｄｅ　ｃａｔａｌｙｓｔｓ　ｉｎ　ｃａｒｂｉｄｅ－ｂａｓｅｄ　ＰＶＣ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ．　

电石法ＰＶＣ单位产品氯化汞触媒使用量（包括　

高汞触媒使用量和低汞触媒使用量）是指每生产１　ｔ　

ＰＶＣ所消耗的氯化汞触媒的质量，是评定企业清洁　

生产标准的重要指标之一，也是衡量企业汞消减技　

术水平的重要依据。由于氯化汞触媒的使用是连续　

动态过程，因此很难获得企业每年氯化汞触媒用量　

的准确统计值，单位产品的实际氯化汞触媒使用量　

与评估值存在较大偏差。笔者通过对电石法ＰＶＣ　

单位产品氯化汞触媒消耗的评估方法进行探讨，为　

电石法ＰＶＣ企业准确计算单位产品氯化汞触媒消　

耗提供一定参考。　

１　降低氯化汞触媒消耗的重要性　

ＰＶＣ作为五大通用塑料之一，被广泛应用到多　

个领域，其生产工艺路线主要有电石法和乙烯法。　

电石法符合我国多煤、贫油、少气的能源结构特点，　

成为我国的主流工艺　。２０１８版《中国聚氯乙烯　

产业深度研究报告》统计数据显示：２０１７年我国电　

石法ＰＶＣ产能占我国ＰＶＣ总产能的８０％，达到　１　９２５万ｔ／ａ［　电石法ＰＶＣ生产过程中采用氯化汞作为触媒。　

近几年，随着行业的快速发展，低汞触媒（氯化汞质　

量分数４％～６．５％）的推广应用有了较大进步，低　

汞触媒消耗逐年下降，源头减排效果显著。为履行　

《关于汞的水俣公约》，确保２０２０年底前电石法　

ＰＶＣ单位产品的汞使用量比２０１０年下降５０％，有　

效减少汞的使用和排放，我国电石法ＰＶＣ企业应积　

极行动，运用各类清洁生产技术，进一步降低ＰＶＣ　

单位产品氯化汞触媒使用量。　

按照ＨＪ　４７６—２００９《清洁生产标准氯碱工业　

（聚氯乙烯）》的规定，对电石法ＰＶＣ生产过程中单　

位产品氯化汞触媒的使用量进行了不同等级的划　

定，一级、二级、三级指标对应的氯化汞触媒使用量　

分别为≤１．２　ｋｇ／ｔ、≤１．３　ｋｇ／ｔ、≤１．４　ｋｇ／ｔ。　

２现有氯化汞触媒消耗评估方法及存在的　

问题　

电石法ＰＶＣ单位产品氯化汞触媒消耗与氯化　

［收稿日期］２０１８－０３－０９　［作者简介］张学鲁（１９８４一），男，工程师，毕业于兰州理工大学化学化工学院，现于新疆天业（集团）有限公司化工　

研究院从事安全环保管理工作。　

２６　第７期　张学鲁等：电石法聚氯乙烯氯化汞触媒消耗评估方法　

汞触媒质量、生产设备及工艺条件、操作控制水平等　

因素密切相关。随着行业清洁生产技术的推广，电　

石法ＰＶＣ生产设备以及现场工艺条件逐步得到完　

善，氯化汞触媒的质量逐渐稳固，电石法ＰＶＣ生产　

企业的氯化汞触媒消耗逐步趋于稳定。但据了解，　

依然有不少企业氯化汞触媒消耗波动较大，不利于　

提高企业生产技术水平。笔者将通过对氯化汞触媒　

消耗的评估方法进行探讨，分析由于评估误差对氯　

化汞触媒消耗产生的影响。　

电石法ＰＶＣ生产企业采用氯化汞触媒的使用　

量除以ＰＶＣ产量的方法计算ＰＶＣ单位产品氯化汞　

触媒消耗量。但由于不同企业在核算过程中计算方　

法以及计算时间选取上存在的差异或误差，导致该　

方法核算的结果只能粗略显示氯化汞触媒消耗的情　

况，与氯化汞触媒实际消耗依然存在一定的差别。　

２．１　计算方法产生的误差　

部分企业在氯化汞触媒消耗的核算过程中采用　

氯化汞触媒的年填装量来代替年使用量，导致核算　

结果出现偏差。氯化汞触媒的年填装量并不代表年　

使用量，两者有显著的区别。通常情况下，在企业生　

产负荷没有达到设计产能的情况下，企业每年的氯　

化汞触媒填装量往往大于氯化汞触媒使用量，因此　

若不考虑其他因素影响，按照氯化汞触媒的填装量　

核算企业单位产品的氯化汞触媒使用量往往大于实　

际使用量。　

２．２计算时间选取产生的误差　

按氯化汞触媒年填装量与ＰＶＣ产量的方法计　

算企业单位产品的氯化汞触媒使用量，若不考虑氯　

化汞触媒本身使用寿命的因素，则计算值与实际值　

差别较大。由于触媒质量及使用单位现场设备、工　

艺操作水平等的差异，各企业氯化汞触媒的实际使　

用寿命差异较大，导致单位产品的氯化汞触媒消耗　

值各有不同，核算氯化汞触媒消耗时必须考虑氯化　

汞触媒使用寿命的影响。举例来说，某企业氯化汞　

触媒的平均使用寿命为７　０００　ｈ，若按照１年时间核　

算，该企业将有部分转化器填装２次触媒，而第２次　

填装的氯化汞触媒发挥大部分转化作用却是在第２　

年。因此，当年的触媒消耗值会高于实际值，而第２　

年的值却会低于实际值。甚至部分企业按月或者季　

度为周期进行核算，主观因素对计算值影响过大。　

例如：部分企业的氯化汞触媒更换并没有制定严格　

的月更换计划并执行更换计划，选择在现场停车检　

维修期间集中更换，而其他时间段不进行氯化汞触　

媒更换。按月或者季度核算的单位产品的氯化汞触　媒消耗值出现极低值与极高值完全不同的现象，部　

分企业截取其中一段时间的单位产品氯化汞触媒消　

耗代表整体生产过程中ＰＶＣ单位产品的氯化汞触　

媒消耗情况，导致触媒消耗值与实际消耗产生较大　

误差。　

氯化汞触媒的消耗核算必须综合考虑核算周期　

的长短，核算周期越短，计算的消耗值越偏离实际值。　

理论上以氯化汞触媒的使用寿命为完整周期核算最　

接近实际情况，但由于氯化汞触媒的使用过程是连续　

动态化的，因此在评估某一阶段的氯化汞触媒消耗　

时，很难完整统计每台转化器中触媒的使用寿命。在　

此情况下，统计已下线转化器氯化汞触媒使用寿命的　

数据，用于计算氯化汞触媒的平均使用寿命（排除不　

正常停车造成的低汞触媒使用寿命缩短等因素），然　

后根据氯化汞触媒的平均使用寿命近似评估实际的　

氯化汞触媒装填量。例如，转化器内填装触媒的平均　

使用寿命为９　０００　ｈ，则全年实际装填的触媒量为：　

年氯化汞触媒装填量Ｘ　８　０００　ｈ÷９　０００　ｈ。采用多　

种型号的低汞触媒时，也要对不同型号的低汞触媒　

分别进行使用寿命评估，再对氯化汞触媒消耗进行　

核算，这样更有助于准确计算实际消耗值。　

通过以上分析，对上述计算方式进行修正完善，　

具体如下：　

单位产品每年氯化汞触媒使用量＝年触媒装填　

量÷（触媒平均使用寿命÷８　０００　ｈ）÷ＰＶＣ产量。　

该方法可近似计算企业的单位产品氯化汞触媒　

的使用量，但由于没有完整考虑氯化汞触媒在企业　

的实际使用情况，因此计算结果与实际值之间依然　

存在差别。　

３　准确完整评估氯化汞触媒消耗的方法　

电石法ＰＶＣ生产企业单位产品氯化汞触媒使　

用量的正确计算方法应为规定时间内使用的触媒量　

除以同期ＰＶＣ产量。计算公式如下：　

单位产品氯化汞触媒使用量＝氯化汞触媒使用　

量÷ＰＶＣ产量。　

上述计算方法中的氯化汞触媒使用量并不太等　

同于氯化汞触媒的填装量或采购量。　

３．１　单台转化器中触媒消耗值的计算　

单台转化器中氯化汞触媒消耗计算以氯化汞触　

媒使用寿命为核算周期，通过转化器进气流量以及　

出口转化率计算反应生产的氯乙烯产量，转化器填　

装触媒量除以核算周期内的氯乙烯产量即为该台转　

化器生产氯乙烯的氯化汞触媒消耗值。　

单台转化器氯化汞触媒消耗的精确计算，必须　

２７　聚氯乙烯　２０１８血　

以填装的氯化汞触媒的完整使用周期为时间段。例　

如，氯化汞触媒的使用寿命为９　０００　ｈ，则氯乙烯的　

产量也为该时间内的产量。因此，考察单台转化器　

氯化汞触媒的消耗时，尽量在该转化器进口安装流　

量计，准确计算混合气流量，从而准确统计氯化汞触　

媒使用周期内的氯乙烯产量。　

单台转化器触媒消耗的计算有利于电石法　

ＰＶＣ生产企业考察对比不同氯化汞触媒的性能，帮　

助企业选择更适合其生产工艺和现场设备的氯化汞　

触媒，从而进一步降低氯化汞触媒消耗。　

３．２　整体生产装置氯化汞触媒消耗的计算　

电石法ＰＶＣ生产现场具有转化器数量多、不同　

转化器填装体积差异大、氯化汞触媒的使用过程连　

续动态化以及各种氯化汞触媒使用寿命不相同的特　

点，若通过逐台计算转化器氯化汞触媒消耗，从而计　

算整个生产装置触媒消耗的方法是不可行的。　

要准确计算整条生产线的触媒消耗情况，需要　

选择合适的时间段，并准确统计该时间段内的氯化　

汞触媒使用量。由于多数合格氯化汞触媒的使用寿　

命均在８　０００　ｈ以上，同时氯化汞触媒的使用过程是　

连续动态的，因此尽量选取接近氯化汞触媒平均使　

用寿命的时间段为核查周期，建议按照１年为节点　

计算触媒消耗；同时，避免以每年的氯化汞触媒采购　

量或填装量代替氯化汞触媒的年使用量核算氯化汞　

触媒消耗情况。　

企业每年的氯化汞触媒使用量应当包括企业当　

年的氯化汞触媒采购量、企业氯化汞触媒库存变化　

量以及生产装置转化器内部已填装但未使用的氯化　

汞触媒的变化量３部分。　

其中氯化汞触媒库存变化量为上年的库存量与　

当年的库存量的差值。转化器内未使用氯化汞触媒　

的变化量为上年未使用量与当年未使用量的差值。　通过所有转化器内填装的触媒量和生产装置的开工　

率来计算转化器内未使用的氯化汞触媒量，从而计算　

其差值。比如，设计产能为１０万ｔ／ａ的生产装置，上　

年转化器内总计装填１００　ｔ氯化汞触媒，上年实际产　

量为８万ｔ，则上年开工率为８０％，上年转化器内未