(问题)我国是聚氨酯(MDI/TDI)、聚氯乙烯(PVC)和氟化工等产业的生产大国,伴随规模化扩张,工业副产氯化氢(含废盐酸等形态)产生量长期处于高位。据行业测算,我国工业副产氯化氢年产量超过1000万吨。由于区域供需错配、就地消纳能力不足以及利用路径附加值不高等因素,不少企业面临储运成本高、处置压力大、资源价值难以释放等现实难题,制约涉及的产业链环保约束趋严背景下的稳产增效。 (原因)副产氯化氢的高效转化,关键在于工艺路线与核心催化材料。一上,传统获取氯气主要依赖盐水电解等工艺,电耗较高,且氯资源不同装置间循环不畅,容易形成“氯富余”与“氯紧缺”并存的结构性矛盾。另一上,氯化氢制氯的催化氧化过程对催化剂活性、选择性、稳定性及装置运行安全提出高要求,过去高性能催化体系成本、寿命与工程放大诸上存掣肘,影响了技术的规模化落地与长期稳定运行。 (影响)近期,由华东理工大学化学与分子工程学院郭杨龙教授团队与上海氯碱化工股份有限公司历时17年多协同开发的3万吨/年氯气生产装置实现满负荷运行,并顺利通过72小时连续运行考核。该装置采用固定床铜基催化剂工艺,是全球首套具备完全自主知识产权的氯化氢催化氧化制氯工业生产装置,标志着我国在涉氯资源循环利用关键技术上取得重要进展。装置投运后,可将原本分散、低值或难处理的副产氯化氢转化为氯气等关键化工原料,提升产业链内部“以废制原”的协同效率,增强供应保障能力,并为行业绿色转型提供可复制的工程样板。 (对策)此次示范的核心突破之一,是在催化剂体系上实现高性能与低成本的兼顾。团队研发的铜基催化剂在单管试验中寿命超过3年,在工业应用所需的稳定性上迈出关键一步;从经济性看,每吨氯气对应的铜基催化剂成本约为钌基催化剂的十分之一,有望显著降低企业采用催化氧化制氯路线的综合成本,增强技术推广的可行性和市场驱动力。,固定床工艺更有利于工程化放大与稳定运行,通过优化反应与分离耦合、强化过程安全管理,可在保障连续生产的前提下提升装置效率与运行可靠性。 在政策导向上,推动含氯资源综合利用已成为产业升级的重要抓手。我国将废盐酸制氯气等综合利用技术列入《产业结构调整指导目录(2024年本)》,发出鼓励资源循环、提升绿色制造水平的明确信号。业内人士认为,技术成熟度提升与政策导向叠加,将加快副产氯化氢从“末端处置”向“源头资源化”的转变,促进氯碱、聚氨酯、氟化工以及农药、医药化工等行业更高标准的环保约束下实现高质量发展。 (前景)从长远看,副产氯化氢高值化利用不仅是单一企业降本增效的选择,更关系到我国涉氯产业链的整体韧性与绿色竞争力。一上,将副产氯化氢转化为氯气,有助于产业内部重构氯资源流向,减少对高能耗电解环节的边际依赖,从源头降低电解负荷与相应碳排放,为推进循环经济与实现“双碳”目标提供技术支撑。另一上,随着精细化工、新材料和新能源相关需求增长,氯及其衍生化学品的结构性需求仍将上升,构建更高效率的氯资源循环体系,有助于提升产业链的供应安全与抗波动能力。 下一步,业内预计该技术将围绕更大规模装置适配、复杂原料工况适应性、催化剂寿命与再生机制、全流程能效优化等方向持续迭代,并在园区化、一体化场景中与氯碱装置、聚氨酯与氟化工装置实现更紧密耦合,推动形成“副产—转化—回用”的闭环体系,带动行业从规模扩张转向效率与绿色并重。
这个成果是产学研合作的典范,从基础研究到工业应用历时17年,为我国化工产业升级提供了重要参考。随着技术的推广,我国有望在循环经济和绿色化工领域取得更多突破,为全球可持续发展贡献中国方案。