新型乙烯基催化剂将减少汞排放

一种酝酿了30多年的金催化剂将帮助对抗中国聚氯乙烯(PVC)塑料工业对中国环境造成的危害。这项技术的发展最初始于1982年格雷厄姆钦斯他目前在英国卡迪夫大学(Cardiff University)工作，以取代用于制造氯乙烯单体(VCM)的有毒汞化合物。英国催化剂供应商庄信万丰(Johnson Matthey)于2015年在上海建立了生产部门，目前正在就将这种黄金材料投入商业运营进行“深入谈判”。哈钦斯减少汞污染的想法最终得以实现，这表明“你永远不应该放弃希望，”他说必威体育 红利账户．

Hutchings上世纪80年代的研究之所以具有当前的重要性，是因为中国将VCM转化为PVC的行业需要整顿自己的行为。中国是世界上最大的PVC生产国和消费国，其需求受到管道等建筑产品的推动。在大多数其他国家，乙烯(从石油或天然气中提取)与氧和氯反应制成VCM。然而，中国的煤炭工业利用了该国丰富的煤炭资源，将煤炭转化为电石，然后再转化为乙炔。然后，生产者通过乙炔和氯化氢气体反应，使用活性炭支撑的氯化汞催化剂得到VCM。

煤基工艺有主要的缺点，包括需要大量的氯化汞，约占催化剂总重量的10%。这种汞盐在VCM生产温度下有毒且易挥发，这意味着它会逃逸到周围环境中，催化剂的损失会减缓生产速度。催化剂生产也会产生大量汞排放。

汞还会以其他方式造成污染。例如，在一个工厂齐齐哈尔被汞污染的废浆已经淹没了附近的农田的文件国际消除持久性有机污染物网络(IPEN)．IPEN的高级科学技术顾问迪甘吉(Joseph DiGangi)说，齐齐哈尔的例子似乎相当典型。

远离汞将很快成为强制性的，因为2013年签署的《水俣汞公约》是一项具有约束力的国际条约，包含了关于VCM的特定条款。2017年之后，禁止新的VCM工厂使用汞催化剂。2022年之后，所有VCM工厂必须实现无汞，前提是有经济可行的替代方案。

从默默无闻中获救

Hutchings最初的任务是由他当时的雇主，南非非洲炸药和化学工业公司(AECI)改进汞催化工艺。“我去图书馆读了一篇论文，里面有很多数据，我就用这些数据预测黄金将是最好的催化剂他回忆道。¹在前往威特沃特斯兰德大学之前，他能够在AECI证实这一预测。“当时我有一个博士生，我们对这种反应做了很多研究，并在20世纪90年代初发表了一系列论文。我想，如果庄信万丰在2007年前后没有对它产生浓厚的兴趣，它就会一直呆在那里。”

Johnson Matthey VCM业务经理塞巴斯蒂安•范•汉德尔(Sebastiaan van Haandel)解释说，在发现中国PVC行业所面临的汞问题的规模后，Johnson Matthey找到了Hutchings。但哈钦斯的方法是将1-2%的金按重量沉积在碳支架上，用王水(一种腐蚀性极强的硝酸和盐酸的混合物)溶解金。范哈德尔说，这将导致催化剂工厂非常昂贵，过程也很困难。

Hutchings和Johnson Matthey的研究人员共同发现含硫配体的金配合物足够稳定，可以溶解在水中，这使得工艺成本低得多．²仅使用0.6%重量的黄金，所得到的催化剂也可以实现更高的转化率，并保持更长时间的稳定。“黄金比汞更贵，所以我们需要降低含金量，延长催化剂的使用寿命，这样客户就不必频繁更换催化剂了，”范·哈德尔说。哈钦斯补充说:“这种催化剂的持续时间至少是标准汞催化剂的四倍。”

这一点很重要，因为迪甘吉指出，成本分析将是“采用率的关键组成部分”，不幸的是，它还排除了环境和健康成本。他补充说，虽然中国中央政府很可能对替代催化剂很感兴趣，但全国的情况就更难衡量了。

其他公司也在研究无汞催化剂。例如，英力士(Ineos)和索尔维(Solvay)的合资企业Inovyn正在开发基于离子液体和贵金属的系统，尽管它们还没有上市。哈钦斯说:“它们非常优雅，这绝对是一个好主意，但在碳上支撑分散良好的黄金要简单得多。”

范哈德尔说，相比之下，庄信万丰(Johnson Matthey)从2015年初开始销售其名为Pricat MFC的催化剂，此前该公司在2011年至2014年期间与“中国最大的PVC生产商之一”进行了测试。上海工厂于2015年年中启动，准备直接替代汞催化剂。范哈德尔补充说:“人们对此很感兴趣。”“这个行业非常清楚，有些事情将会改变，他们必须做些什么。大公司都准备好了。他们要么试图自己动手，要么跟我们谈。”