1 行业背景
目前，世界上氯乙烯的生产技术主要有三种乙炔法、乙烯法和乙烷法。乙炔法是最早工业化的氯乙烯生产技术。此法优点是流程简单，转化率高，但缺点是耗电量较大，尤其其中使用含汞催化剂严重危害工人健康，并造成严重的环境污染。随着生产工艺的发展，在发达国家乙炔法已经被乙烯法路线所取代。但是，我国是一个“多煤、少气、贫油”的国家，我国的乙烯产出基本上完全依赖于石油。从1993年开始，我国就从石油净出口国变为进口国，尤其近几年我国石油进口量持续不断增长，对进口石油的依赖度越来越大。
图1乙炔法及乙烯法PVC生产工艺示意图
因此，对我国而言，目前主要采用电石(CaC2)法生产原料气。国内整体的PVC产业布局主要集中在西北地区：新疆、内蒙古、宁夏、青海和甘肃等地区;华东与华中地区主要集中在山东、安徽和河南等地。2014年，我国现有聚氯乙烯生产企业89家，其中电石法聚氯乙烯企业76家;PVC总产能达2389万吨，其中电石法产能为1989万吨，约占PVC总产能的83.3%。2016年PVC行业回暖，PVC产品价格急剧攀升，对PVC行业产生巨大的推动作用，很多氯碱企业都在扩产。
图2电石法PVC生产工艺示意图
在2010年之前，我国电石法PVC行业全部使用的是高汞触媒(HgCl2%≥10%)，使用寿命为9-12个月，更换下来的触媒中含有5%的HgCl2，生产一吨聚氯乙烯约消耗汞触媒1.2kg-1.5kg;由于汞对环境和人体健康的影响，国际社会对汞的使用作出了严格限制。2009年6月中国环保部、联合国环境规划署召开乙炔法聚氯乙烯生产汞削减国际研讨会;同年8月，中国环保部、美国环保署进行乙炔法聚氯乙烯生产汞削减行动计划商讨;2010年6月国家工信部下发了《电石法聚氯乙烯行业汞污染综合防治方案》，期望加大对新型低汞触媒(HgCl2%：4%-6.5%)的研发力度，并提出阶段性指标。早在2011年1月，环保部、工信部就明文要求电石法PVC行业以低汞触媒替代高汞触媒，2015年替代率达到100%。但眼下，该行业低汞触媒替代率约30%。
延伸阅读：
2 无汞触媒研究现状
目前国内PVC行业仍然是以乙炔法为主流，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。同时，有学者对于无汞触媒的开发也做了大量研究，包括：
1.载体为吡啶类离子液体，催化剂为锡、钯、铂、金、铜、锰、铋、汞或铑的氯化物中的一种或其两种以上任意组合的触媒;
2.载体为酸洗后的活性炭或氮化活性炭，助催化金属元素为碱金属、碱土金属和过渡金属元素的触媒;
3.载体为活性炭，活性组分为MoP，助剂为氯化钡的触媒;
4.载体为椰壳型、果壳型、煤质基活性炭，活性组分为铜、镍、铋、锌、锰、钼的触媒;
5.载体为活性炭，活性组分的金属盐类是硝酸盐、醋酸盐、氯化物和配合物等。
由于国内的对氯乙烯环保要求相对宽松，使得低汞/非汞触媒的研究工作进展缓慢，众多的研究工作仅仅停留在小试探索阶段。按当前电石法PVC产量计算，全国PVC生产每年使用汞约1000t(约占全国汞使用量的60%)，汞消耗量超过全球的10%，其中50%左右的汞在反应中受热升华或物料夹带而流失进入环境，对环境造成严重污染。因此，探寻一种可行的高效催化转化生产工艺，成为聚氯乙烯产业急需解决的问题。
3 目前存在问题
无汞固相催化剂研制目前也存在一些问题，如上文提到的金基、钯基、钌基催化体系，总的特点是，价格昂贵、寿命短，难以满足聚氯乙烯工业化生产的需求。2010年罗某等申请的专利以质量分数为15%~30%的氯化亚锡为主活性物质，以氯化铜/氯化锌/氯化钡为助剂浸渍所得的触媒，虽然有良好的活性和选择性，但其稳定性仍不能达到工业生产要求。清华大学魏某等人采用浸渍法制备了以SiO2为载体，铋、铜等金属的氯化物和磷酸盐为活性组分的无汞催化剂，并测试了该催化剂在乙炔氢氯化反应中的活性，发现起始活性比较低，且Bi易流失和积碳。
绿色发展需求
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，我国正处于城镇化与城市发展双重转型期，地产业与基础建设对PVC需求稳步增长，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，例如采用干法乙炔生产技术、乙炔浓硫酸清净技术、废酸脱吸和密闭循环技术等较为清洁环保的技术。今后聚氯乙烯行业发展应高度重视全球对汞使用和排放的紧限用进展，清醒认识到汞触媒电石法PVC未来的潜在隐患，继续加大节能环保新技术的研发力度，以推进整个PVC行业节能减排技术的提升，使我国PVC行业健康有序发展。
参考文献
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张静,喻罡,崔强.氯乙烯合成用新型无汞催化剂的研究现状[J].广州化工,2014(20):31-33.
魏小波,魏飞,骞伟中,等.铋复合盐在乙炔氢氯化反应中的催化作用[J].过程工程学报,2008,8(6):1218-1222.
吴玉初,刘大军,王宏义.氯乙烯生产新工艺简介[J].聚氯乙烯,2008,36(12):9-13.
延伸阅读：
原标题：绿色发展需求：无汞触媒与氯乙烯生产
