近日，陜西省人民政府印發《關于2023年度陜西省科學技術獎勵的決定》，32項石油和化工行業類的技術成果獲得2023年度陜西省科學技術獎，涵蓋油氣勘探開發、煤化工、精細化工、新材料、化工裝備等領域。
由西安凱立新材料股份有限公司（以下簡稱凱立新材）、陜西金泰氯堿神木化工有限公司、內蒙古鄂爾多斯電力冶金集團股份有限公司氯堿化工分公司聯合開發的“乙炔法合成氯乙烯用高性能金基催化劑的創制與應用”，攻克了乙炔法合成氯乙烯用高性能金基催化劑制備、再生與回收再利用等“卡脖子”技術難題，并實現工業化應用，對實現乙炔法PVC無汞化綠色生產具有重大現實意義。近日，該技術成果獲得陜西省科技獎科學技術進步獎一等獎。
1、PVC的毒污染
PVC可分軟質塑料和硬質塑料。軟質的主要制成薄膜，作包裝材料、防雨用品、農用育秧膜等，還能作電纜、電線的絕緣層、人造革制品。硬質的一般制成管材和板材，管材用作水管和輸送耐腐蝕性流體管，板材用作各種貯槽的襯里和地板。PVC，堪稱毒塑料中的戰斗機，其從生產制作、消費使用，到最后廢置處理，都在危害環境與人體健康。
聚氯乙烯塑料制品從原料的氯、生產過程的中間產物EDC（二氯乙烷）、到由EDC制成的VCM（氯乙烯，是用來聚合形成PVC的單體）。
然后是PVC合成后要制成各種產品時所需添加的穩定劑（如鉛、鎘）與增塑劑（鄰苯二甲酸酯類，如DEHP）。
以及廢棄后燃燒產生的鹽酸與世紀之毒二噁英，個個都是來頭不小的有害物質。
中國有色金屬工業協會副會長兼秘書長賈明星稱，“我國年產量幾千萬噸PVC的生產離不開汞觸媒”。
我國由于石油資源缺乏，大多采用電石法生產PVC，電石法氯乙烯生產工藝中的汞觸媒是汞污染的主要來源，并以各種各樣的方式流向環境中[2]。
據統計，中國消耗了全球20%的汞，其中大約60%的汞用于電石法PVC生產。[4]
另一方面PVC的生產屬于高耗能產業，并涉及多種有毒化學物質，包括二氯乙烷、氯乙烯、汞污染等，一旦發生爆炸或泄露，對氯乙烯廠的工人與附近民眾的健康威脅極大。
二氯乙烷為無色、油狀液體，經國際癌癥組織（IARC）確認為2B類致癌物，若吸入、攝取或皮膚吸收會中毒。
氯乙烯單體是生產PVC的主要原料，為1類致癌物，可導致肝癌，還能引發手指彎曲、皮膚有斑點等病理現象。
2、四項創新成果
電石法PVC汞催化劑的生產、使用和回收等過程中存在大量的汞流失，給生態環境和人類健康帶來威脅。突破乙炔法合成氯乙烯用高效無汞催化劑關鍵技術并盡快實現工業化刻不容緩。
面對國家重大需求，凱立新材結合在貴金屬催化劑研究領域的優勢，于2011年圍繞金基催化劑替代氯乙烯合成用汞催化劑開展立項攻關。
“在氯乙烯合成反應條件下，金基催化劑的轉化效率和綜合經濟性、回收性更好。”凱立新材技術帶頭人曾利輝告訴記者，他們歷經10多年持續自主創新，從高性能金基催化劑的結構理性設計出發，瞄準載體活性位點的構筑、催化活性組分的配位穩定與高度分散、助劑調變和工業生產的過程強化等核心技術，先后攻克了改性復合載體合成、高價態金穩定與分散、催化劑工業化生產放大效應等技術難題，形成了一批理論研究成果。
具體而言，一是發明了有機氮氧浸滲摻雜活性炭制備方法，合成了含氮氧富電子摻雜的生物質活性炭載體，催化劑反應活性大大提高。二是發明了配位絡合與助劑調變協同調控高價態金活性物種的催化劑制備方法，金含量降至0.1%，有效解決了氯乙烯工業生產中的金被還原導致催化劑易失活、穩定性差等問題。三是發明了氮氧摻雜活性炭負載絡合金催化劑的制備技術及其專用設備。四是運用臨氧裂解技術對失活金基催化劑進行離線再生，達到了原位催化氧化消除積碳的目的。
3、無汞化發展任重道遠
伴隨著我國電石法氯乙烯合成無汞化步伐的不斷加快，凱立新材開發的金基催化劑實現了批量生產，年產能從百噸級躍升為千噸級規模，還建成了廢催化劑回收裝置，形成了催化劑規模化制備、再生、廢催化劑回收及再利用全流程技術服務體系。
近3年來，該公司金基催化劑銷量突破270噸，累計帶動下游PVC企業新增銷售收入38.01億元、利潤2.23億元。
富煤、少油、缺氣的能源結構和資源稟賦，決定了我國電石法未來仍將是PVC生產的主要工藝。據有關機構預測，未來幾年我國電石法合成氯乙烯用無汞催化劑的需求量將超過7000噸/年，市場潛力巨大。
盡管前景廣闊，但在凱立新材總經理萬克柔看來，金基催化劑替代汞催化劑尚處于工業應用初期，其性能還需要與氯乙烯合成工藝更好匹配和優化，氯乙烯無汞化生產工藝也需不斷完善，才能充分發揮金基催化劑的潛能。同時，與汞催化劑相比，金基催化劑的成本偏高，需進一步優化提升性能，提高催化劑的活性恢復率，降低黃金損耗，延長復用時間。
針對金基催化劑成本較高問題，凱立新材未雨綢繆，將轉化率同樣較高的銅基催化劑作為研究方向，目前正在研究攻關低含量銅基催化劑并進行萬噸級工業轉化器試驗。
文章來源： 中國化工報，無毒先鋒
原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_551629.html
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由西安凱立新材料股份有限公司（以下簡稱凱立新材）、陜西金泰氯堿神木化工有限公司、內蒙古鄂爾多斯電力冶金集團股份有限公司氯堿化工分公司聯合開發的“乙炔法合成氯乙烯用高性能金基催化劑的創制與應用”，攻克了乙炔法合成氯乙烯用高性能金基催化劑制備、再生與回收再利用等“卡脖子”技術難題，并實現工業化應用，對實現乙炔法PVC無汞化綠色生產具有重大現實意義。近日，該技術成果獲得陜西省科技獎科學技術進步獎一等獎。
1、PVC的毒污染
PVC可分軟質塑料和硬質塑料。軟質的主要制成薄膜，作包裝材料、防雨用品、農用育秧膜等，還能作電纜、電線的絕緣層、人造革制品。硬質的一般制成管材和板材，管材用作水管和輸送耐腐蝕性流體管，板材用作各種貯槽的襯里和地板。PVC，堪稱毒塑料中的戰斗機，其從生產制作、消費使用，到最后廢置處理，都在危害環境與人體健康。
聚氯乙烯塑料制品從原料的氯、生產過程的中間產物EDC（二氯乙烷）、到由EDC制成的VCM（氯乙烯，是用來聚合形成PVC的單體）。
然后是PVC合成后要制成各種產品時所需添加的穩定劑（如鉛、鎘）與增塑劑（鄰苯二甲酸酯類，如DEHP）。
以及廢棄后燃燒產生的鹽酸與世紀之毒二噁英，個個都是來頭不小的有害物質。
中國有色金屬工業協會副會長兼秘書長賈明星稱，“我國年產量幾千萬噸PVC的生產離不開汞觸媒”。
我國由于石油資源缺乏，大多采用電石法生產PVC，電石法氯乙烯生產工藝中的汞觸媒是汞污染的主要來源，并以各種各樣的方式流向環境中[2]。
據統計，中國消耗了全球20%的汞，其中大約60%的汞用于電石法PVC生產。[4]
另一方面PVC的生產屬于高耗能產業，并涉及多種有毒化學物質，包括二氯乙烷、氯乙烯、汞污染等，一旦發生爆炸或泄露，對氯乙烯廠的工人與附近民眾的健康威脅極大。
二氯乙烷為無色、油狀液體，經國際癌癥組織（IARC）確認為2B類致癌物，若吸入、攝取或皮膚吸收會中毒。
氯乙烯單體是生產PVC的主要原料，為1類致癌物，可導致肝癌，還能引發手指彎曲、皮膚有斑點等病理現象。
2、四項創新成果
電石法PVC汞催化劑的生產、使用和回收等過程中存在大量的汞流失，給生態環境和人類健康帶來威脅。突破乙炔法合成氯乙烯用高效無汞催化劑關鍵技術并盡快實現工業化刻不容緩。
面對國家重大需求，凱立新材結合在貴金屬催化劑研究領域的優勢，于2011年圍繞金基催化劑替代氯乙烯合成用汞催化劑開展立項攻關。
“在氯乙烯合成反應條件下，金基催化劑的轉化效率和綜合經濟性、回收性更好。”凱立新材技術帶頭人曾利輝告訴記者，他們歷經10多年持續自主創新，從高性能金基催化劑的結構理性設計出發，瞄準載體活性位點的構筑、催化活性組分的配位穩定與高度分散、助劑調變和工業生產的過程強化等核心技術，先后攻克了改性復合載體合成、高價態金穩定與分散、催化劑工業化生產放大效應等技術難題，形成了一批理論研究成果。
具體而言，一是發明了有機氮氧浸滲摻雜活性炭制備方法，合成了含氮氧富電子摻雜的生物質活性炭載體，催化劑反應活性大大提高。二是發明了配位絡合與助劑調變協同調控高價態金活性物種的催化劑制備方法，金含量降至0.1%，有效解決了氯乙烯工業生產中的金被還原導致催化劑易失活、穩定性差等問題。三是發明了氮氧摻雜活性炭負載絡合金催化劑的制備技術及其專用設備。四是運用臨氧裂解技術對失活金基催化劑進行離線再生，達到了原位催化氧化消除積碳的目的。
3、無汞化發展任重道遠
伴隨著我國電石法氯乙烯合成無汞化步伐的不斷加快，凱立新材開發的金基催化劑實現了批量生產，年產能從百噸級躍升為千噸級規模，還建成了廢催化劑回收裝置，形成了催化劑規模化制備、再生、廢催化劑回收及再利用全流程技術服務體系。
近3年來，該公司金基催化劑銷量突破270噸，累計帶動下游PVC企業新增銷售收入38.01億元、利潤2.23億元。
富煤、少油、缺氣的能源結構和資源稟賦，決定了我國電石法未來仍將是PVC生產的主要工藝。據有關機構預測，未來幾年我國電石法合成氯乙烯用無汞催化劑的需求量將超過7000噸/年，市場潛力巨大。
盡管前景廣闊，但在凱立新材總經理萬克柔看來，金基催化劑替代汞催化劑尚處于工業應用初期，其性能還需要與氯乙烯合成工藝更好匹配和優化，氯乙烯無汞化生產工藝也需不斷完善，才能充分發揮金基催化劑的潛能。同時，與汞催化劑相比，金基催化劑的成本偏高，需進一步優化提升性能，提高催化劑的活性恢復率，降低黃金損耗，延長復用時間。
針對金基催化劑成本較高問題，凱立新材未雨綢繆，將轉化率同樣較高的銅基催化劑作為研究方向，目前正在研究攻關低含量銅基催化劑并進行萬噸級工業轉化器試驗。
文章來源： 中國化工報，無毒先鋒
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