近日，陕西省人民政府印发《关于2023年度陕西省科学技术奖励的决定》，32项石油和化工行业类的技术成果获得2023年度陕西省科学技术奖，涵盖油气勘探开发、煤化工、精细化工、新材料、化工装备等领域。
由西安凯立新材料股份有限公司（以下简称凯立新材）、陕西金泰氯碱神木化工有限公司、内蒙古鄂尔多斯电力冶金集团股份有限公司氯碱化工分公司联合开发的“乙炔法合成氯乙烯用高性能金基催化剂的创制与应用”，攻克了乙炔法合成氯乙烯用高性能金基催化剂制备、再生与回收再利用等“卡脖子”技术难题，并实现工业化应用，对实现乙炔法PVC无汞化绿色生产具有重大现实意义。近日，该技术成果获得陕西省科技奖科学技术进步奖一等奖。
1、PVC的毒污染
PVC可分软质塑料和硬质塑料。软质的主要制成薄膜，作包装材料、防雨用品、农用育秧膜等，还能作电缆、电线的绝缘层、人造革制品。硬质的一般制成管材和板材，管材用作水管和输送耐腐蚀性流体管，板材用作各种贮槽的衬里和地板。PVC，堪称毒塑料中的战斗机，其从生产制作、消费使用，到最后废置处理，都在危害环境与人体健康。
聚氯乙烯塑料制品从原料的氯、生产过程的中间产物EDC（二氯乙烷）、到由EDC制成的VCM（氯乙烯，是用来聚合形成PVC的单体）。
然后是PVC合成后要制成各种产品时所需添加的稳定剂（如铅、镉）与增塑剂（邻苯二甲酸酯类，如DEHP）。
以及废弃后燃烧产生的盐酸与世纪之毒二噁英，个个都是来头不小的有害物质。
中国有色金属工业协会副会长兼秘书长贾明星称，“我国年产量几千万吨PVC的生产离不开汞触媒”。
我国由于石油资源缺乏，大多采用电石法生产PVC，电石法氯乙烯生产工艺中的汞触媒是汞污染的主要来源，并以各种各样的方式流向环境中[2]。
据统计，中国消耗了全球20%的汞，其中大约60%的汞用于电石法PVC生产。[4]
另一方面PVC的生产属于高耗能产业，并涉及多种有毒化学物质，包括二氯乙烷、氯乙烯、汞污染等，一旦发生爆炸或泄露，对氯乙烯厂的工人与附近民众的健康威胁极大。
二氯乙烷为无色、油状液体，经国际癌症组织（IARC）确认为2B类致癌物，若吸入、摄取或皮肤吸收会中毒。
氯乙烯单体是生产PVC的主要原料，为1类致癌物，可导致肝癌，还能引发手指弯曲、皮肤有斑点等病理现象。
2、四项创新成果
电石法PVC汞催化剂的生产、使用和回收等过程中存在大量的汞流失，给生态环境和人类健康带来威胁。突破乙炔法合成氯乙烯用高效无汞催化剂关键技术并尽快实现工业化刻不容缓。
面对国家重大需求，凯立新材结合在贵金属催化剂研究领域的优势，于2011年围绕金基催化剂替代氯乙烯合成用汞催化剂开展立项攻关。
“在氯乙烯合成反应条件下，金基催化剂的转化效率和综合经济性、回收性更好。”凯立新材技术带头人曾利辉告诉记者，他们历经10多年持续自主创新，从高性能金基催化剂的结构理性设计出发，瞄准载体活性位点的构筑、催化活性组分的配位稳定与高度分散、助剂调变和工业生产的过程强化等核心技术，先后攻克了改性复合载体合成、高价态金稳定与分散、催化剂工业化生产放大效应等技术难题，形成了一批理论研究成果。
具体而言，一是发明了有机氮氧浸渗掺杂活性炭制备方法，合成了含氮氧富电子掺杂的生物质活性炭载体，催化剂反应活性大大提高。二是发明了配位络合与助剂调变协同调控高价态金活性物种的催化剂制备方法，金含量降至0.1%，有效解决了氯乙烯工业生产中的金被还原导致催化剂易失活、稳定性差等问题。三是发明了氮氧掺杂活性炭负载络合金催化剂的制备技术及其专用设备。四是运用临氧裂解技术对失活金基催化剂进行离线再生，达到了原位催化氧化消除积碳的目的。
3、无汞化发展任重道远
伴随着我国电石法氯乙烯合成无汞化步伐的不断加快，凯立新材开发的金基催化剂实现了批量生产，年产能从百吨级跃升为千吨级规模，还建成了废催化剂回收装置，形成了催化剂规模化制备、再生、废催化剂回收及再利用全流程技术服务体系。
近3年来，该公司金基催化剂销量突破270吨，累计带动下游PVC企业新增销售收入38.01亿元、利润2.23亿元。
富煤、少油、缺气的能源结构和资源禀赋，决定了我国电石法未来仍将是PVC生产的主要工艺。据有关机构预测，未来几年我国电石法合成氯乙烯用无汞催化剂的需求量将超过7000吨/年，市场潜力巨大。
尽管前景广阔，但在凯立新材总经理万克柔看来，金基催化剂替代汞催化剂尚处于工业应用初期，其性能还需要与氯乙烯合成工艺更好匹配和优化，氯乙烯无汞化生产工艺也需不断完善，才能充分发挥金基催化剂的潜能。同时，与汞催化剂相比，金基催化剂的成本偏高，需进一步优化提升性能，提高催化剂的活性恢复率，降低黄金损耗，延长复用时间。
针对金基催化剂成本较高问题，凯立新材未雨绸缪，将转化率同样较高的铜基催化剂作为研究方向，目前正在研究攻关低含量铜基催化剂并进行万吨级工业转化器试验。
文章来源： 中国化工报，无毒先锋
原文链接：https://www.xianjichina.com/special/detail_551629.html
来源：贤集网
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