[发明专利]超细纤维膜静电吸附催化剂的负载插件及其使用方法

说明书

本发明公开了超细纤维膜静电吸附催化剂的负载插件及其使用方法，负载插件主要包括氯化汞催化颗粒、电吸附超细纤维膜层、催化剂负载层和静电隔离层，氯化汞催化颗粒表面覆盖一层催化剂负载层，催化剂负载层表面覆盖一层静电隔离层，最外层包裹一层电吸附超细纤维膜，电吸附超细纤维膜接电端子放置在管板法兰的两端。使用中，将插件依次排列放置在换热器中，并在管板法兰的两端接通直流电源，电吸附超细纤维膜接电端子放置在管板法兰的两端使电导纤维膜中含有均匀的电荷；最后将混合气体通入到填充氯化汞催化剂插件的换热器中，气体在经过催化剂插件时，与催化剂进行反应。本发明提高了催化剂的使用效率，增加了反应速率，减少了汞的污染和处理。

技术领域

本发明涉及超细纤维膜静电吸附催化剂的负载插件及其使用方法，属于超细纤维工业应用领域。

背景技术

当前化工生产中，很多产品的制备都会应用到催化剂，而催化剂的成本均相对较高，进而导致产品的生产成本增加。催化剂颗粒在反应过程中会破碎变成超细的粒子，特别容易跟随气体反应产物逃逸流失，一方面造成催化剂效率低，同时引起种种环境问题。迫切要求在化工生产工艺中，减少催化剂在反应过程中的流失，提高反应效率，减少催化剂用量。

以氯碱化工中氯化汞催化剂的使用为例，目前我国总的汞使用量大概在1200吨左右，约占世界总量的50％，是世界上最大汞的生产国和消费国；而电石法聚氯乙烯生产是我国最大的用汞行业，电石法约占我国PVC中产能的80％以上，居主导地位；汞是一种稀有重金属，有毒，国内每年消耗的汞对环境和人都造成了极大地污染和影响。

现在对电石法制备聚氯乙烯的改进一个是寻找新的无汞催化剂如黄金，这种催化剂的效率很低，黄金属于贵重金属，增加了制备成本；二是采用新工艺，新工艺变化较大，成本造价高，执行有难度，可行性不高；三是采用低汞催化剂制备聚氯乙烯，在制备的过程中通过一定的工艺将逸出的汞除掉。目前尚无一种低成本、易执行的低汞和无汞聚氯乙烯生产工艺或装置。

电石法制备PVC的工艺流程是；HCl→HCl缓冲罐→HCl预冷器+乙炔沙封→混合器→石墨冷却器→多孔过滤器→预热器→转化器→除酸器→冷却器→水洗组合塔→碱洗塔→汽水分离器→机前冷却器→单压机→机后冷却器→全凝器→水分离器→低塔加料槽→低沸塔→高沸塔→成品冷却器→单体贮槽。在电石法制备PVC过程中，氯化汞催化剂置于活性炭中制成汞触媒催化剂颗粒，放置在转化器中的换热管内，氯化氢和乙炔在汞触媒催化剂颗粒和加热的作用下进行反应生成氯乙烯。汞元素的消耗在这一过程分为三部分：第一部分是反应气体中的水含量过高导致氯化汞遇水形成汞离子；第二部分是氯化汞催化剂颗粒破碎导致汞随粉尘颗粒流失；第三部分是反应过程中反应气体与催化剂接触不充分导致反应后期需提高反应温度促进反应，提高温度会造成氯化汞升华，造成汞被消耗。

现在企业中生产面临的主要问题是氯化汞催化剂的流失严重以及后续产物中的除汞工艺的复杂性，这些问题导致了PVC的生产成本高昂。

因此，本发明提出一种超细纤维膜静电吸附催化剂的负载模块及方法，电导超细纤维膜(微米级和纳米级)具有比表面积大，孔隙率高，吸附性能强等特点，在通电的情况下，电导超细纤维膜对粒子具有非常强的吸附性能，将电导超细纤维膜均匀包裹在催化剂颗粒表面并通电，此时能够降低催化剂的流失，减小生产成本等。拿氯化汞催化剂颗粒为例，可有效降低氯化汞的消耗速率，并且将反应温度维持稳定，减少了工艺的复杂性，降低PVC的生产成本，提高PVC的生产效率并减少环境污染。

发明内容