张学鲁，王小昌，李国栋

(新疆天业(集团)有限公司，新疆 石河子 832000)

电石法PVC单位产品氯化汞触媒使用量(包括高汞触媒使用量和低汞触媒使用量)是指每生产1 t PVC所消耗的氯化汞触媒的质量，是评定企业清洁生产标准的重要指标之一，也是衡量企业汞消减技术水平的重要依据。由于氯化汞触媒的使用是连续动态过程，因此很难获得企业每年氯化汞触媒用量的准确统计值，单位产品的实际氯化汞触媒使用量与评估值存在较大偏差。笔者通过对电石法PVC单位产品氯化汞触媒消耗的评估方法进行探讨，为电石法PVC企业准确计算单位产品氯化汞触媒消耗提供一定参考。

1 降低氯化汞触媒消耗的重要性

PVC作为五大通用塑料之一，被广泛应用到多个领域，其生产工艺路线主要有电石法和乙烯法。电石法符合我国多煤、贫油、少气的能源结构特点，成为我国的主流工艺[1-2]。2018版《中国聚氯乙烯产业深度研究报告》统计数据显示：2017年我国电石法PVC产能占我国PVC总产能的80%，达到1 925万t/a[3]。

电石法PVC生产过程中采用氯化汞作为触媒。近几年，随着行业的快速发展，低汞触媒(氯化汞质量分数4%～6.5%)的推广应用有了较大进步，低汞触媒消耗逐年下降，源头减排效果显著。为履行《关于汞的水俣公约》，确保2020年底前电石法PVC单位产品的汞使用量比2010年下降50%，有效减少汞的使用和排放，我国电石法PVC企业应积极行动，运用各类清洁生产技术，进一步降低PVC单位产品氯化汞触媒使用量。

按照HJ 476—2009《清洁生产标准 氯碱工业(聚氯乙烯)》的规定，对电石法PVC生产过程中单位产品氯化汞触媒的使用量进行了不同等级的划定，一级、二级、三级指标对应的氯化汞触媒使用量分别为≤1.2 kg/t、≤1.3 kg/t、≤1.4 kg/t。

2 现有氯化汞触媒消耗评估方法及存在的问题

电石法PVC单位产品氯化汞触媒消耗与氯化汞触媒质量、生产设备及工艺条件、操作控制水平等因素密切相关。随着行业清洁生产技术的推广，电石法PVC生产设备以及现场工艺条件逐步得到完善，氯化汞触媒的质量逐渐稳固，电石法PVC生产企业的氯化汞触媒消耗逐步趋于稳定。但据了解，依然有不少企业氯化汞触媒消耗波动较大，不利于提高企业生产技术水平。笔者将通过对氯化汞触媒消耗的评估方法进行探讨，分析由于评估误差对氯化汞触媒消耗产生的影响。

电石法PVC生产企业采用氯化汞触媒的使用量除以PVC产量的方法计算PVC单位产品氯化汞触媒消耗量。但由于不同企业在核算过程中计算方法以及计算时间选取上存在的差异或误差，导致该方法核算的结果只能粗略显示氯化汞触媒消耗的情况，与氯化汞触媒实际消耗依然存在一定的差别。

2.1 计算方法产生的误差

部分企业在氯化汞触媒消耗的核算过程中采用氯化汞触媒的年填装量来代替年使用量，导致核算结果出现偏差。氯化汞触媒的年填装量并不代表年使用量，两者有显著的区别。通常情况下，在企业生产负荷没有达到设计产能的情况下，企业每年的氯化汞触媒填装量往往大于氯化汞触媒使用量，因此若不考虑其他因素影响，按照氯化汞触媒的填装量核算企业单位产品的氯化汞触媒使用量往往大于实际使用量。

2.2 计算时间选取产生的误差

按氯化汞触媒年填装量与PVC产量的方法计算企业单位产品的氯化汞触媒使用量，若不考虑氯化汞触媒本身使用寿命的因素，则计算值与实际值差别较大。由于触媒质量及使用单位现场设备、工艺操作水平等的差异，各企业氯化汞触媒的实际使用寿命差异较大，导致单位产品的氯化汞触媒消耗值各有不同，核算氯化汞触媒消耗时必须考虑氯化汞触媒使用寿命的影响。举例来说，某企业氯化汞触媒的平均使用寿命为7 000 h，若按照1年时间核算，该企业将有部分转化器填装2次触媒，而第2次填装的氯化汞触媒发挥大部分转化作用却是在第2年。因此，当年的触媒消耗值会高于实际值，而第2年的值却会低于实际值。甚至部分企业按月或者季度为周期进行核算，主观因素对计算值影响过大。例如：部分企业的氯化汞触媒更换并没有制定严格的月更换计划并执行更换计划，选择在现场停车检维修期间集中更换，而其他时间段不进行氯化汞触媒更换。按月或者季度核算的单位产品的氯化汞触媒消耗值出现极低值与极高值完全不同的现象，部分企业截取其中一段时间的单位产品氯化汞触媒消耗代表整体生产过程中PVC单位产品的氯化汞触媒消耗情况，导致触媒消耗值与实际消耗产生较大误差。

氯化汞触媒的消耗核算必须综合考虑核算周期的长短，核算周期越短，计算的消耗值越偏离实际值。理论上以氯化汞触媒的使用寿命为完整周期核算最接近实际情况，但由于氯化汞触媒的使用过程是连续动态化的，因此在评估某一阶段的氯化汞触媒消耗时，很难完整统计每台转化器中触媒的使用寿命。在此情况下，统计已下线转化器氯化汞触媒使用寿命的数据，用于计算氯化汞触媒的平均使用寿命(排除不正常停车造成的低汞触媒使用寿命缩短等因素)，然后根据氯化汞触媒的平均使用寿命近似评估实际的氯化汞触媒装填量。例如，转化器内填装触媒的平均使用寿命为9 000 h，则全年实际装填的触媒量为：年氯化汞触媒装填量×8 000 h÷9 000 h。采用多种型号的低汞触媒时，也要对不同型号的低汞触媒分别进行使用寿命评估，再对氯化汞触媒消耗进行核算，这样更有助于准确计算实际消耗值。

通过以上分析，对上述计算方式进行修正完善，具体如下：

单位产品每年氯化汞触媒使用量=年触媒装填量÷(触媒平均使用寿命÷8 000 h)÷PVC产量。

该方法可近似计算企业的单位产品氯化汞触媒的使用量，但由于没有完整考虑氯化汞触媒在企业的实际使用情况，因此计算结果与实际值之间依然存在差别。

3 准确完整评估氯化汞触媒消耗的方法

电石法PVC生产企业单位产品氯化汞触媒使用量的正确计算方法应为规定时间内使用的触媒量除以同期PVC产量。计算公式如下：

单位产品氯化汞触媒使用量=氯化汞触媒使用量÷PVC产量。

上述计算方法中的氯化汞触媒使用量并不太等同于氯化汞触媒的填装量或采购量。

3.1 单台转化器中触媒消耗值的计算

单台转化器中氯化汞触媒消耗计算以氯化汞触媒使用寿命为核算周期，通过转化器进气流量以及出口转化率计算反应生产的氯乙烯产量，转化器填装触媒量除以核算周期内的氯乙烯产量即为该台转化器生产氯乙烯的氯化汞触媒消耗值。

单台转化器氯化汞触媒消耗的精确计算，必须以填装的氯化汞触媒的完整使用周期为时间段。例如，氯化汞触媒的使用寿命为9 000 h，则氯乙烯的产量也为该时间内的产量。因此，考察单台转化器氯化汞触媒的消耗时，尽量在该转化器进口安装流量计，准确计算混合气流量，从而准确统计氯化汞触媒使用周期内的氯乙烯产量。

单台转化器触媒消耗的计算有利于电石法PVC生产企业考察对比不同氯化汞触媒的性能，帮助企业选择更适合其生产工艺和现场设备的氯化汞触媒，从而进一步降低氯化汞触媒消耗。

3.2 整体生产装置氯化汞触媒消耗的计算

电石法PVC生产现场具有转化器数量多、不同转化器填装体积差异大、氯化汞触媒的使用过程连续动态化以及各种氯化汞触媒使用寿命不相同的特点，若通过逐台计算转化器氯化汞触媒消耗，从而计算整个生产装置触媒消耗的方法是不可行的。

要准确计算整条生产线的触媒消耗情况，需要选择合适的时间段，并准确统计该时间段内的氯化汞触媒使用量。由于多数合格氯化汞触媒的使用寿命均在8 000 h以上，同时氯化汞触媒的使用过程是连续动态的，因此尽量选取接近氯化汞触媒平均使用寿命的时间段为核查周期，建议按照1年为节点计算触媒消耗；同时，避免以每年的氯化汞触媒采购量或填装量代替氯化汞触媒的年使用量核算氯化汞触媒消耗情况。

企业每年的氯化汞触媒使用量应当包括企业当年的氯化汞触媒采购量、企业氯化汞触媒库存变化量以及生产装置转化器内部已填装但未使用的氯化汞触媒的变化量3部分。

其中氯化汞触媒库存变化量为上年的库存量与当年的库存量的差值。转化器内未使用氯化汞触媒的变化量为上年未使用量与当年未使用量的差值。通过所有转化器内填装的触媒量和生产装置的开工率来计算转化器内未使用的氯化汞触媒量，从而计算其差值。比如，设计产能为10万t/a的生产装置，上年转化器内总计装填100 t氯化汞触媒，上年实际产量为8万 t，则上年开工率为80%，上年转化器内未使用氯化汞触媒为20 t；当年实际产量为9万t，则当年开工率为90%，转化器未使用氯化汞触媒量为10 t。转化器内未使用氯化汞触媒的变化量即为10 t。

按上述方法计算得到企业每年完整的氯化汞触媒使用量后除以该企业当年PVC的实际产量，即为该企业当年单位产品氯化汞触媒的使用量。

4 结论

PVC单位产品氯化汞触媒使用量的准确核算是企业对标清洁生产的依据，也体现了企业在汞消减工作上的水平，是行业或环境保护部门监督电石法PVC环保工作的有效手段。建立准确、有效的电石法PVC单位产品氯化汞触媒消耗核算方法至关重要。

建议详细统计氯化汞触媒的采购与使用数据，按照每年氯化汞触媒的使用量，包括当年的氯化汞触媒采购量、氯化汞触媒库存变化量以及生产装置转化器内部已填装但未使用的氯化汞触媒的变化量准确核算单位产品氯化汞触媒消耗数据。通过各企业之间的消耗数据对比寻找差别，并加强技术交流，共同推进行业进一步降低氯化汞触媒消耗。