作为耗能大户，节能是氯碱企业永恒的主题。作为用汞大户，随着8月16日《关于汞的水俣公约》正式生效，部分氯碱企业又增加了汞减排的艰巨任务。 

 
　　节能减汞，氯碱企业该从何入手？在8月25日，中国化工报社在江苏靖江举办氯碱企业节能改造及《水俣公约》实施研讨会，与会专家和企业代表对此进行了一场头脑风暴。

　　氯碱行业存在能耗高、用电量大等问题，借助新的节能技术获得更大的成本优势与竞争优势，是氯碱企业的通常做法。 


　　蓝星（北京）化工机械有限公司总工程师刘秀明介绍，应用膜极距技术，电压的降低可使电解电流密度相应提升，设备投资以及膜和电极的消耗和维护成本也可相应降低。 


　　国内某氯碱企业开车数据显示，应用膜极距技术，运行电流密度在5.5千安/平方米槽温只有81℃时，平均单元电压在3.00伏左右，按此数据计算吨碱电耗可低于2000千瓦时。


　　北京时代科仪新能源科技有限公司总经理闫永勤介绍，企业中的公用工程是耗电大头，如大型空压机、大型循环冷却系统等。他们与清华大学、西北工业大学、北京交通大学等合作开发的空压机/离心鼓风机节能策略和方法、循环冷却水系统的控制策略，可大幅提高这些大型设备的节能降耗水平。以新疆中泰化学为例，2万立方米循环水系统，节电率20%～30%，节能1000万千瓦时左右；3台1680千瓦离心空压机系统，节电率25%，节能1000万千瓦时左右。


　　上海麦驼科技发展有限公司经理周勇告诉记者，公司自2015年与加拿大R2公司建立战略合作，后者研发的单元槽智能电压监测技术——EMOS系统，在全面提升电解槽运行安全的同时还可降低直流电耗、节约电解槽维护成本。目前在欧美先进工业国家，众多企业都把EMOS系统的投用作为电解槽开车的先决条件。据统计，在北美95%的离子膜烧碱企业安装了EMOS系统，欧洲75%的离子膜烧碱企业也安装了这一系统。


　　“目前中国离子膜烧碱企业常用的槽电压监测方法有3种，一是采用手工测量单元槽电压；二是在线监测电解槽全槽电压；三是分组监测、对比单元槽电压（即BVMS或EDI系统）。但这些常用的方法均不能有效地保护电解槽。”周勇说，“而EMOS系统的价值，一是全面提升电解槽运行安全性，可防范目前所有已知的电极槽安全隐患；二是全面保护和延长设备寿命，运用大数据建立模型，早期侦测电解槽故障和不良运行趋势，自动提供对策并防范恶性事故发生、防止部件不可逆恶化；三是提升经济效益，加快投资回报：如提升工厂产能3%～5%，大幅降低电解槽运行的非正常停车时间，节约电解槽维护成本和部件损耗20%～25%，平均降低电解能耗2%～3%（最大达5%）。”



　　在化工行业的节能中，防腐作用重大，譬如新材料在防腐设备中的应用。业内人士称，橡胶新材料在氯碱防腐设备中的应用将助力氯碱行业的节能改造。


　　布莱尔橡胶公司中国区销售总监徐穗谈到，橡胶衬里是一种弹性体，在能源、矿业、氯碱化工中应用广泛。布莱尔是全世界橡胶衬里种类最齐全的。氯化丁基和溴化丁基橡胶在氯碱化工中的应用很多，在盐酸、高温湿氯、烧碱等装置的应用上有优异的表现。


　　“我们的工艺是单层压延，单层压延的厚度只有0.3毫米，相当于一张纸的厚度。然后将无数单层经热压复合，达到正确厚度。因为这个独特的生产工艺，我们可以把不同的橡胶和不同的弹性体放在一起，形成不同成分及类型的多层复合橡胶，满足多种化学用途，且可防止针孔形成，从而确保布莱尔橡胶的优异性能。”徐穗说。


　　据了解，布莱尔以天然橡胶为美国陶氏化学公司的盐酸槽罐车和储罐做衬里，使用25年都没有开裂；化学试剂公司用PG70（软质天然橡胶）所衬的铁路槽罐车用于装载浓盐酸，26年之后槽罐车还在继续使用。陶氏化学和化学试剂公司因此宣告，在盐酸槽罐车和储罐中，PG70是使用寿命最长的衬里材料（达25+年）。


　　为稀盐酸做衬里则要使用复合橡胶，布莱尔的VE621BC氯化丁基橡胶可以用于任何浓度的盐酸中。1998年布莱尔橡胶在中国为瓮福集团安装超过11100平方米的氯化丁基橡胶VE621BC。截至目前，VE621BC已在装置上使用19年，仍性能良好。


　　另外，布莱尔的石墨增强型橡胶为吉恩镍业公司的电解厂氯气浸出槽服务已经超过3年。他们的浸出气体为60立方米/时的氯气，浸出温度在110℃~120℃，甚至会超过120℃。他们原来使用钛合金内衬，材料的使用寿命只有1~3个月。 

　　《水俣公约》要求到2020年，电石法PVC单位产品汞使用量在2010年基础上降低50%。这让我国电石法PVC行业环保压力陡增。不过，这也让国内低汞触媒开发技术走向成熟。


　　据宁夏新龙蓝天科技股份有限公司总经理常炳杰介绍，低汞触媒的研发成功并推广使用，仅从汞含量降低和使用寿命的延长这两方面，就可以使氯碱行业汞的使用量降低70%以上，可超额完成《水俣公约》中汞用量减少50%的要求。以新疆中泰为例，全部使用低汞触媒后，触媒单耗由1.4千克/吨PVC降低到0.6千克/吨PVC，每年少用汞触媒1200吨，折合汞约为72吨。 


　　然而，部分企业使用低汞触媒之后，出现后台出口气体含乙炔较高的现象，不得不降低通量来降低乙炔含量，这样就出现了使用低汞触媒影响产量的问题。 


　　对此，陕西北元和内蒙古宜化的相关负责人认为，在使用低汞触媒过程中，首先要求原料气含水不高于500ppm；其次在触媒填装过程中要加强精细化管理、提高操作人员技术水平，重视活化过程，单通氯化氢活化时间要在2000小时左右。此外，精馏尾气变压吸附装置运行能力要跟转化精馏生产能力相匹配。 


　　常炳杰也表示，从汞污染防治、减少甚至消除因汞污染而带来的危害方面来说，在推广低汞触媒的基础上，我国政府相关部委及行业协会还应鼓励开发超低汞触媒及无汞触媒。 


　　新疆天业（集团）有限公司无汞项目负责人李春华告诉记者，通过低汞触媒应用实施“低汞化”，通过高效气相脱汞、盐酸零解析、含汞废水处理、含汞固废处置与汞回收等技术的应用实施“汞污染综合防治与资源化”，进而构建电石法PVC的汞平衡及汞资源循环利用体系，是当前行业汞消减最为可行的途径。在含汞固废处理技术与应用上，他们对系统内产生的各类含汞废渣、活性炭、废触媒进行分类收集，研发适宜的处置与汞回收技术，主要包括含汞固废的处置回收工艺、关键设备、装置操控技术等，均获相关的专利授权。他们与贵州万山银河开展项目合作，2016年11月，含汞固废处置回收装置开始调试运行，目前正开展环评验收等工作。 

参会代表认真阅读《中国化工报》。（杜平 摄） 

低汞/无汞触媒现状交流会现场。  （本报记者 郁红 摄） 

　　会议透露，为了更好履约，我国无汞触媒研发蓄势待发。 

　　清华大学教授魏飞介绍了其开发的绿色无汞催化乙炔氢氯化工艺。该工艺使用纳米金催化剂来代替传统的汞触媒，不过由于价格较高，目前尚未实现产业化应用。他们进一步研究发现，可采用Au-Bi双金属催化剂使金的用量降低，同时提高催化剂的稳定性。目前，制备低金含量催化剂已实现工业单管试验超过2万小时，万吨级装置运行6000小时。


　　李春华谈到，新疆天业集团的无汞触媒技术开发也在扎实推进。从2007年开始，他们先后与清华大学、大连化物所、南开大学等进行深度合作，构建无汞催化研发平台。借助平台优势，他们在固定床及流化床方向、贵金属催化、类贵金属催化及非贵金属催化体系等方面展开深入研究。目前，天业集团的工业侧线无汞触媒测试寿命达到2万小时，千吨级工业试验已连续运行4000小时，整体运行数据良好。他们还进一步加大无汞触媒研发力度，打通包括制备、使用、再生、回收等无汞触媒整个流程，力争从根本上解决汞使用对电石法PVC长期发展的制约。


　　德州实华化工有限公司副处长周先峰介绍，自2010年起，德州实华化工与中科易工（厦门）化学科技有限公司、中国科学院上海高等研究院、上海华谊工程有限公司合作，开发了乙炔、二氯乙烷无汞催化合成氯乙烯新工艺。该工艺以乙炔和二氯乙烷为原料，在以钡盐为催化剂、活性炭为载体的全新非汞催化剂作用下，通过催化重整制得氯乙烯，将电石法和乙烯法结合起来，取长补短，得到一种全新工艺。目前，20万吨/年工艺包已编制完成，项目各项审批手续已经走完，正在进行土建施工。


　　周先峰谈到，山东处于沿海地带，容易获取大量二氯乙烷供应，同时又处于PVC市场消费中心，采用新工艺后PVC质量更好，具有极强的竞争能力。因此，在山东地区用无汞法建设大型PVC生产基地可行性极大。

　　宜宾天原集团股份有限公司有关人士告诉记者，在现有工艺技术条件下，氯碱行业的节能改造已经进入瓶颈期，必须有颠覆性的创新技术，才能使行业的节能降耗实现突破。 


　　记者了解到，氯碱企业节能，甚至汞减排及对汞使用流向的把控，都可以借助智能化手段来实现。 


　　西门子研究院工业4.0高级项目经理许继东表示，西门子的整个战略是电气化、自动化和数字化，而且要在前两者的基础上利用最新的数字化技术，助力工业革命。在流程行业，他们主要帮助企业实现“从一体化工程到一体化运营”。一体化工程是帮助工业企业创建一个数字化双胞胎，目的在于用数字化的技术在计算机软件世界里构绘出一个与实际工厂完全一致的数学模型、一个虚拟工厂,从而给企业管理带来更深层次的提升，给企业领导提供相应的决策支持。 


　　“一体化工程的核心在于一体化设计，今天我们听到氯碱行业要在新的国际公约规定和限制之下进行一些技术改造。每一次的技术改造都应该有一个设计过程，在设计当中，就会涉及电气、仪表控制等相关专业。我们一体化设计就是要用一个数字化的平台帮助各专业在一个数据库之上进行协同设计，以更高效地在各专业之间实现数据传递、数据利用和数据质量的提高。”许继东说。
　　许继东表示，工业4.0实现的路径是三个数字化集成，一是一体化工程；二是数字化纵向集成；三是数字化横向集成。有了这些，他们就可以收集到企业使用了多少汞、排放了多少汞。拿着这样的数据到国际上去谈判，会更有说服力。