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低汞无汞技术是聚氯乙烯行业必经之路
文/凌曦 孙阳昭
目前我国聚氯乙烯（PVC）行业已经呈现供大于
求的局面.“十二五”期间,我国电石法PVC发展面临
着巨大的挑战,行业竞争进一步加剧,过度竞争将促
进PVC行业的整合,淘汰高耗能高污染的装置.大力
发展低汞技术、无汞技术和路线,推进企业节能减排,
是PVC行业健康可持续发展的必经之路.
一、聚氯乙烯行业发展现状
聚氯乙烯（PVC）和聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚
苯乙烯（PS）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）
统称为五大通用塑料,生产原料全部来自于石油.
PVC应用十分广泛,既可生产强度和硬度都很高的硬
质制品,如管材、管件、门窗、包装片材等,也可加入增
塑剂生产非常柔软的制品,如薄膜、片材、电线电缆、
地板、合成革以及涂层.
2013年全球PVC产能5505万吨,产量3994万吨,
消费量3987万吨.我国由于石油资源缺乏,大多采用
电石法生产PVC.2013年我国PVC产量在国内五大
通用塑料产量中排在首位,消费量位居第三（图1）.
目前国外PVC的生产基本以乙烯法为主,而我国
富煤贫油少气的实际情况,决定了我国电石法PVC占
据主导的地位.电石法生产PVC的原料是煤炭,煤炭
与石灰石在高温下制成电石,电石遇水生成乙炔,在
氯化汞催化剂作用下,乙炔与氯化氢合成氯乙烯,然
后经聚合制成PVC.2000年乙烯法占比57%,电石法
占比43% ；而到了2013年,乙烯法仅占比18%,电石法
则占据了80%以上的产能和产量.电石法的生产技术
流程图如图2所示.
二、聚氯乙烯行业面临的挑战
(一)国际国内限汞压力巨大
2013年10月10日,联合国环境规划署通过了旨在
控制和减少全球汞排放的《关于汞的水俣公约》.公约
明确要求,2020年单位PVC生产的用汞量要比2010
年减少50%,并且在缔约方大会确认技术经济可行的
无汞催化剂5年后,最终淘汰汞的使用.“减量化、无
汞化”将是电石法PVC行业需长期坚持的汞污染防治
工作路线,既是行业加快转型升级的必然选择,也是
提高行业安全环保水平,履行国际汞公约义务的紧迫
要求.
为大幅削减汞用量和排放量,我国政府出台了相
关的产业政策,明确规定了时间进度要求.例如,国家
2010年发布的《部分落后工艺和产品
淘汰目录》和国家发改委2011年发布的《产业结构调
整指导目录》等文件中均将使用高汞催化剂的PVC生
产列为需要淘汰的工艺.2010年发布的《关于
印发电石法聚氯乙烯行业汞污染综合防治方案的通
知》（节[2010]261号）、《高风险污染物削减行
动计划》和2011年环境保护部发布的《关于加强电石
法生产聚氯乙烯及相关行业汞污染防治工作的通知》
（环发[2011]4号）等文件中要求在PVC生产行业全面
推广使用低汞触媒,加大无汞触媒和无汞技术路线的
研发力度；加快汞污染综合防治技术的研发、示范和推广,提升聚氯乙烯行业汞污染防治技术水平；不断
完善汞触媒的全过程监督管理机制,全面防范触媒生
产、使用和回收过程中汞的流失.
我国目前低汞触媒及废汞触媒回收等汞污染防
治技术已经成熟,低汞触媒完全能够达到高汞触媒的
使用效果,同时还能降低企业的生产成本.然而截止
2015年底,低汞触媒的实际使用率只有30%左右,与
国家相关规定相差甚远.电石法PVC行业同时面临着
巨大的国际公约和国内政策压力,汞污染防治工作举
步维艰.
(二)汞资源短缺
目前电石法氯乙烯工艺普遍使用汞触媒催化剂,
它是以活性炭为载体,浸渍吸附氯化汞制备而成的.
汞触媒在使用过程中由于升华及中毒等原因会造成
活性下降并产生汞的损耗与流失.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.目前,我国每吨电石法PVC消耗氯化汞触媒平
均约1.2千克（以氯化汞的平均含量11%计）,2010年
我国电石法PVC产量约7500千吨,按照此数量计算,
中国电石法PVC行业使用汞触媒约9千吨,氯化汞的
使用量约为990吨,年耗汞量超过730吨.
近年来随着我国电石法装置产能的不断扩张以
及汞触媒使用量的逐年上升,我国的汞资源也日趋枯
竭.贵州万山、铜仁、丹寨及湖南等地的著名汞矿山已
无汞可采,现仅存陕西浔阳的些许小规模个体矿山勉
强维持生存.低品位小汞矿所产的汞品质下降以及从
废汞触媒中回收汞的使用比例上升,也降低了汞触
媒的性能,汞触媒的单耗已从前些年的1.0千克/吨
PVC左右上升到目前的1.2-1.4千克/吨PVC.
与此同时,国内汞市场面临着较大的压力,汞价
格持续走高.精汞已从2003年的7.3万元/吨上升
到2008年的20-23万元/吨.汞资源的短缺造成了汞
触媒的快速上涨,与近年来国际原油下降和
电力的上涨等因素一同造成了电石法PVC生产
的成本优势不再,电石法PVC企业的生产成本上升、
利润下降,甚至使得超过半数的电石法PVC生产企业
难以盈利.
电石法PVC行业大量使用高汞催化剂带来了汞
资源、汞污染等一系列严重影响行业健康、可持续发展
的问题,如不及时采取汞削减和控排措施,电石法PVC
企业不仅面临着国内外环境约束对行业发展影响的压
力,更面临着汞资源匮乏、今后无汞可用的威胁.
三、对于聚氯乙烯行业低汞无汞化发展的建议
（一）继续大力推广低汞触媒技术
低汞触媒是指符合由下发的HG/T4192-
2011标准的产品.该标准中有两个主要指标,一是氯
化汞含量为4-6.5%从而使得氯化汞的使用量只有普
通汞触媒的50%左右,而其性能能够达到甚至超过高
汞触媒；二是汞的烧失率,在250℃下3小时氯化汞的
损失率不能大于3%,普通汞触媒的氯化汞损失率则
在20%以上.低汞触媒使用后的废触媒中氯化汞含量
仍可达到4%以上,大大降低了氯化汞的消耗.目前低
汞触媒的应用已有7年,在很多企业都取得了很好的
效果.
近几年我国低汞触媒的应用已取得突破性发展,
使得PVC行业的用汞量消减一半左右,每年可以降低
氯化汞使用量480吨,折合汞355吨.然而由于汞触媒
生产企业大多分布在汞矿比较丰富的云贵高原地区,
而PVC企业主要分布在北方地区,汞触媒的回收和再
生产都要运回云贵地区,导致低汞触媒的生产能力受
到限制.目前我国低汞触媒生产能力仅为4000吨/年,
预计2015年的需求量将达到12000吨以上.因此,现行
的低汞触媒生产技术在大面积工业化生产方面仍需
继续发展,使得生产能力满足行业需求.应在此基础
上进一步大力推广低汞触媒的应用,加速低汞触媒替
代高汞触媒的步伐.
（二）继续大力研究无汞技术和无汞路线
从长远来看,无汞化是电石法PVC行业的健康可
持续发展的必经之路,目前我国无汞路线已经取得一
些进展,无汞触媒的研发还未有突破,国家应该进一
步加大支持力度和投入.同时,也有利于提升企业自
主创新能力,增强企业活力和竞争力.
1. 无汞触媒开发
国内无汞触媒的研究始于上世纪八十年代,主要
是使用其他的氯化重金属替代氯化汞,在均相或是非
均相体系下进行反应.经过几十年的努力,国内生产
企业与科研院所相结合,针对不同催化剂配方、载体
种类、催化剂制备方法以及适用的反应技术、反应器
进行了积极的尝试和探索.然而由于研发难度大、所
需时间长,尚未取得突破性的进展,目前部分研究机
构联合生产企业已经开始进行无汞催化剂生产线侧
线试验.
2. 无汞路线
（1）乙烯法
由于生产方式上具有优势,乙烯法生产PVC在履
行汞公约、保护环境方面,将发挥不可替代的积极作
用.目前,我国PVC年产销量在1300万吨左右,若全部
采用乙烯法生产,消耗乙烯620万吨；如50%用乙烯法
生产,只需乙烯310万吨,扣除原有乙烯法的产能,新
增乙烯需求不足200万吨,不会对我国年需求量4700
万吨的乙烯供求市场产生太大影响.同时,近年煤制
乙烯、天然气制乙烯有了较大发展,2013年中国已经
有273万吨的煤制烯烃生产规模,乙烯生产多样化格
局逐渐形成,将对乙烯法PVC形成支持.煤基能源化
工行业的专业研究机构亚化咨询的研究结果表明,
2018年中国煤（甲醇）制烯烃产能将达2365万吨/年.
此外,随着近期国际油价的下跌和北美页岩气开发等
因素,乙烯将更具优势.
（2）乙炔和二氯乙烷法
近年来,我国针对全球禁汞大环境下PVC行业所面临的困境,同时结合
甲醇制烯烃（MTO/MTP）
迅速发展的态势,开发出
以乙炔和二氯乙烷为原料
生产氯乙烯的无汞催化新
工艺路线.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,是一种全新的非汞催化制氯乙烯新工艺,
且原子经济、反应条件温和、催化剂选择性极高、单体
质量高于传统方法.该技术生产每吨PVC的电石消耗
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.目前这一技术中试取得了较好的效果,应
用前景广泛.
(三)加强行业监管,提升企业意识
我国虽然在国家层面对PVC行业的汞污染防治
工作认识较深,行动较快,政府各部门相继出台了汞
污染防治政策,但地方参与程度较低,基层监管不到
位导致工作很难落实.PVC汞污染防治问题识别正
确、措施得当、目标明确,但仍存在监管责任模糊的现
象,从而严重影响行业汞污染防治工作的顺利开展.
近年来在某些地区,一些高汞触媒企业打出了低
汞触媒的幌子,供高汞触媒开低汞触媒以应付环
保部门检查,更有甚者把回收的废汞触媒和高汞触媒
掺在一起冒充低汞触媒.这些行为不但影响了低汞触
媒的声誉,扰乱了低汞触媒的市场,而且造成了行业触
媒消耗大幅增加,给企业带来了经济损失.因此,应进
一步明确PVC行业监管责任,加大对汞触媒生产企业
的监管和处理力度.通过核查,杜绝持证企业五联单造
假、只回收不处置、违法出借资质而导致废汞触
媒非法交易谋取暴利行为；坚持“谁发证、谁管理,谁
违法、证吊销”的原则,抓好汞污染防治的关键环节.
同时,绝大部分PVC企业环保意识不强,未能深
刻意识到汞污染防治的重要性.传统的高汞触媒在工
业化生产中技术路线非常成熟和稳定,而使用低汞触
媒在工艺流程中需要一定的磨合和适应,企业为追
求经济效益,往往会更重
视产能因素而忽略环境因
素.此外,电石法PVC行业
已经有60多年的历史,触
媒企业与PVC企业形成了
固化利益,在监管不力的
情况下,企业不可能主动
开展汞污染防治工作.
因此,应当抛开外部
环境对行业的约束,从行
业本身的自律、可持续发
展的角度,使企业充分意
识到PVC行业无汞化的重要性.还应该进一步加强宣
传教育工作,让企业关注废汞触媒回收问题,利用好
存量汞,实现汞平衡,为行业争取发展空间和时间,从
而转被动为主动,积极应对挑战.
(四)加速产业整合,提高产品质量
近年来,受到行业形势和政策要求等因素的影
响,部分高污染、高能耗企业随着产能置换甚至落后
产能淘汰而退出市场.从数据来看,除2012年和2013
年分别有12万吨和20万吨乙烯法产能退出外,其他年
份退出的PVC装置均为电石法工艺.政府应在国际公
约要求和国家政策的推动下,利用行业竞争激烈的现
状,推动PVC产业的洗牌整合,加速淘汰产能落后的
小企业.
此外,我国PVC产品标准较低,并在技术方面上
下游脱节.国外PVC企业一般会针对下游制品生产提
供专用料,因此国际上PVC有两千多个专用料牌号；
而我国只生产符合国家标准的PVC,只有十几个牌
号,而长期生产的只有三、五、七型三个牌号.下游企
业用这三个牌号的PVC自由发挥,仅考虑降低成本,
导致PVC制品质量降低,成为低档次产品的代名词,
从而使PVC应用进入了恶性循环.因此应建立以产
品为主线、从树脂生产到制品的全过程战略联盟,把
PVC树脂的生产、专用料的开发、专用加工设备、专业
产品开展完整的系列研究,形成完整技术,并实现标
准化,从而整体提高我国PVC及加工机械行业和后加
工的整体水平.通过加速产业的结构化整合、在行业
内提高产品附加值来促进我国PVC行业的健康、绿色
发展.
作者单位：环境保护部环境保护对外合作中心
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