11·刘敬印-VOCs催化燃烧机理及工作过程

VOCs催化燃烧机理及工作过程昆明贵研催化剂有限责任公司上海贵研环保技术有限公司Catalystforcleanerair2015年9月19日让我们自由呼吸！内容•SPMC简介及产品研发测试平台•VOCs控制技术介绍•VOCs催化燃烧净化机理1973195619381928中央研究院工学陶瓷研究所上海中央研究院工学陶瓷研究所昆明昆明贵金属研究所催化开发组成立（矿山机械用催化剂研发）1995昆明贵金属研究所建设催化剂中试生产线（中美福特合作）2001昆明贵研催化剂有限责任公司成立(SPMC)SPMC发展历史昆明贵金属研究所昆明产品领域汽车排放控制柴油车排放控制摩托车排放控制灵活燃料车排放控制小型通用机械排放控制固定污染源排放控制松香歧化医药环境技术精细化工技术能源技术燃料电池资源技术失效催化剂回收贵金属化合物贵金属分析SPMC研发平台实验室：昆明总部研究院，上海、韩国设有分中心企业：汽车、分析测试、材料、载体、油品高校：清华、北大、厦大等稀贵金属材料国家重点实验室，国家地方联合工程实验室，云南省贵金属催化材料工程技术研究中心，云南省企业技术中心中国有色金属工业协会、中国稀土学会、中国环境保护产业协会、中国内燃机协会等机构的理事/委员单位国际化人才团队：博导、硕导、博士、硕士、国家级专家、外籍专家、省级创新团队类别检测项目检测设备催化材料表征组成成份XRF、光谱分析仪粒度激光粒度分析仪比表面、孔容、孔径比表面分析仪晶体结构测定X-衍射分析仪酸度测定pH仪材料形貌、分布状态透射电镜、金相显微镜储氧能力（TPR、TPO、TPD）、酸性中心化学吸附仪热膨胀系数差热分析仪载体横向、纵向压强测试压强仪催化剂性能评价起燃温度特性、空燃比特性、空速特性性能测试试验台模拟快速老化老化试验台涂敷牢固性分析超声分析仪贵金属分析催化剂中贵金属物种、含量分析XRF、光谱分析仪贵金属单质含量、杂质分析光谱分析仪、化学分析贵金属化合物含量、杂质分析化学分析SPMC产品研发平台提高发展的多重保障产品和过程控制的提升外部审核评估以促进持续改进ISOTS16949(sinceMay2005)ISO9001(sinceOctober2001)3131EnterpriseStandards(RMs,WIPsandFGs)@OnlineQualityMonitoring&SPCMethodsStrictOutsourcingManagementStateoftheArtEvaluationDevices&MethodsISO14001(sinceOctober2012)SPMC质量认证体系持续对更高活性要求的产品提供升级技术支持；对已供货产品提供持续的成本优化，为客户降低成本；提供先进的分析检测服务；提供催化剂和贵金属技术咨询（相关科技资料等）；提供失效催化剂回收技术服务，为客户带来更广泛的资源服务和利益。SPMC售后增值服务•材料检测（XRF，Particle，BET，OSC，CTE，SEM，XRD等）•贵金属检测关于VOCsVOCs=VolatileOrganicCompounds即挥发性有机化合物指常温常压下，沸点在50C~260C的各种有机化合物。常见的工业VOCs分类污染物种类主要代表物烃类苯、甲苯、二甲苯、正己烷、石脑油、环己烷、甲基环己烷、二氧杂环己烷、稀释剂、汽油等；卤代烃三氯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烷、二氯甲烷、三氯苯、二氯乙烷、三氯甲烷、四氯化碳、氟利昂等；醛酮类甲醛、乙醛、丙烯醛、糠醛、丙酮、甲乙酮(MEK)、甲基异丁基甲酮(MIBK)、环己酮等；酯类醋酸乙酯、醋酸丁酯、油酸乙酯等；醚类甲醚、乙醚、甲乙醚、四氢呋喃(THF)等；醇类甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇等；聚合用单体氯乙烯、丙烯酸、苯乙烯、醋酸乙烯等；酰胺类二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺等；腈(氰)类氢氰酸，丙烯腈等。VOCs的危害健康与环境问题：臭氧污染、大气细粒子(灰霾)中毒、致癌、大气污染类型人为源比例(%)工业源石化石油化工、石油炼制6.955.5储运油品储运7.6化工有机化学原料1.1合成材料2.2化学原料、药物制造0.9塑料制品制造1.6小计5.8表面涂装交通运输设备制造与维修2.4金属制品制造、通用设备及专业设备制造、电器机械及器材、仪器仪表、文化办公、机械制造5.2通信设备、计算机及其他电子设备1.3家具制造3.1小计12.0溶剂使用印刷和包装印刷13.4皮革、毛皮、羽毛制造2.8纺织印染2.8食品饮料制造1.9木材加工1.2黑色和有色金属冶炼1.1小计23.2生活源建筑装饰6.519.6餐饮油烟3.4生物质燃烧9.7移动源机动车21.521.5其他3.43.4总计100《挥发性有机物(VOCs)污染防治技术政策》征求意见稿VOCs来源及比重我国VOCs污染控制《大气法》规定不明确•有机烃类尾气、恶臭气体、有毒有害气体、油烟污染控制历程控制策略•政策层面：明确污染控制思路、借鉴成熟的治理经验、配套政策、法规、标准•技术层面：开发、推广技术有效、经济合理的VOCs治理技术标准制定•国家标准制定•地方标准制定(北京、上海、广州、天津等)•PMSO2NOxVOCs、有毒有害2020实现VOCs从原料到产品、从生产到消费的全过程减排VOCs政策、法规由此看出，作为PM2.5和臭氧形成重要前体物质，VOCs已经逐渐引起重视，我国VOCs政策标准日趋完善，VOCs治理必将得到快速发展。国家标准1.大气污染物综合排放标准(GB16297-1996)2.恶臭污染物排放标准(GB14554-1993)3.炼焦炉大气污染物排放标准(GB16171-1996)4.饮食业油烟排放标准(GB18483-2001)5.储油库大气污染物排放标准(GB20950-2007)6.汽油运输大气污染物排放标准(GB20951-2007)7.加油站大气污染物排放标准(GB20952-2007)8.合成革与人造革工业污染物排放标准(GB21902-2008)9.橡胶制品工业污染物排放标准(GB27632-2011)VOCs政策、法规地方标准1.北京市：《炼油与石油化学工业大气污染物排放标准》(DB11/447-2007)，《大气污染综合排放标准》(DB11/501-2007)2.天津市：《工业企业挥发性有机化合物排放标准》(DB12/524-2014)3.上海市：《半导体行业挥发性有机化合物排放标准》(DB31/374-2006)4.广东省：《家具制造行业挥发性有机物排放标准》(DB44/814-2010)，《包装印刷行业挥发性有机物排放标准》(DB44/815-2010)，《表面涂装(汽车制造)挥发性有机物排放标准(DB44/816-2010)，《制鞋行业挥发I型那个有机物排放标准》(DB44/817-2010)等VOCs政策、法规VOCs净化技术回收技术销毁技术吸附技术吸收技术冷凝技术膜分离技术催化燃烧技术热力焚烧技术生物技术等离子体破坏技术光催化技术VOCs净化技术不同VOCs处理技术在国内外的市场占有率席劲瑛等，中国环境科学，2012,32(11)：1955~1960席劲瑛等，中国环境科学，2012,32(11)：1955~1960不同VOCs处理技术有机尾气浓度(ppm)有机物种类处理要求推荐使用方法喷漆尾气50~500苯类达标吸附浓缩催化燃烧法印刷尾气50~500苯类、酯类等达标吸附浓缩催化燃烧法涂布尾气1000~3500苯类、酯类等回收吸附回收法制鞋尾气50~500苯类达标吸附浓缩催化燃烧法化工行业尾气800以上多种回收吸附回收法制药行业尾气500~1500多种回收、达标吸附回收或催化燃烧法橡胶行业尾气1500~3500汽油回收吸附回收法恶臭气体100以下达标吸附浓缩催化燃烧法不同VOCs处理技术VOCs催化燃烧机理催化燃烧法是在催化剂的作用下，将VOCs在200～400℃的低温下分解为CO2和H2O，是净化碳氢化合物废气，消除恶臭气体的有效手段之一。2013年5月24日开始实施的《挥发性有机物(VOCs)污染防治技术政策》，把热力燃烧和催化燃烧技术作为重点推荐的有机废气处理技术。催化燃烧法对催化剂要求比较高，含硫、含氯VOCs易使催化剂中毒。国内外工程化应用的VOCs废气催化燃烧工艺主要有：蓄热式催化燃烧、热回收式催化燃烧、直燃式催化燃烧、吸附浓缩-催化燃烧四类。催化燃烧示意图VOCs氧化反应Pt，Pd，Rh等贵金属催化剂，是最成熟、工业应用最广泛的；特点：活性高，选择性好。催化燃烧催化剂贵金属催化剂非贵金属及其氧化物Mn、Cu、Cr、Ni、Ce、Zr等及其氧化物或复合氧化物催化剂。主要特点是：成本低、制备简单、针对一些特殊污染物有较高的活性。目前已有较成熟的Cu-Mn-O催化剂在工业中应用，但是范围不广。过渡金属氧化物催化剂催化燃烧和热力燃烧的对比燃烧法催化燃烧法直接燃烧法处理风量5000m3/h5000m3/h处理浓度2000mg/m32000mg/m3有机废气温度25℃25℃加热形式天燃气天燃气燃烧器装机量10m3/h40m3/h启燃温度250℃760℃加热时间45min90min加热时耗气量7.5m360m3燃烧时耗气量无25m3/h每年多耗费用6万元30万元催化剂有无占地面积24m250m2净化率95~99%95~99%排气温度120℃200℃二次污染无有一定的污染催化燃烧具有以下优点：1.起燃温度低，节省能源2.适用范围广3.处理效率高，无二次污染VOCs催化燃烧法净化性能各种VOCs的氧化曲线工业贵金属催化剂：实用金属催化剂的反应和实例，[日]室井高城著VOCs催化燃烧法净化性能有害VOCs完全氧化温度工业贵金属催化剂：实用金属催化剂的反应和实例，[日]室井高城著VOCs净化催化运行方法根据对废气加热方式的不同，催化燃烧工艺分为常规催化燃烧工艺和蓄热式催化燃烧工艺蓄热催化燃烧工艺流程常规催化燃烧工艺流程VOCs净化催化运行方法蓄热式催化燃烧装置示意图有机物种类印刷包装行业苯系物、醇类、酯类和酮类等漆包线行业苯、甲苯、二甲苯、乙苯、甲酚、二甲酚、苯酚、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺等汽车制造苯、甲苯、二甲苯、乙酸丁醋、非甲院总烃等有机化合物电子制造丙酮、丁酮、甲苯、乙苯、二甲苯等有机化合物连焦行业苯、酚类、苯并芘、非甲烷总烃等有机化合物炼油行业氯乙烷、三氯甲烷、异丁烷、丙烯、苯类等有机化合物。制药行业甲苯、丙酮、乙酸乙酯、乙醇、异丙醇、甲醛、二氯甲烷等催化燃烧法治理VOCs尾气的部分行业VOCs燃烧催化剂及适用行业VOCs燃烧催化剂适用的行业喷涂包装印刷石油化工制药行业电缆、电线制造石油炼制根据需要净化的VOCs废气成分特征提供多种类型的蜂窝陶瓷催化剂，主要为贵金属（Pt、Pd）催化剂。我们的VOCs产品—汽车表面涂装行业汽车表面涂装过程使用大量涂料；有机溶剂是重要的VOCs排放源；-漆雾-三苯（稀释剂）：苯，甲苯，二甲苯-少量酯类及醇类排放特征：风量大，浓度低(≤300mg/m3)产品：贵金属催化剂-装载量更小，成本更低-寿命长，抗毒性优-转化效率97%-长期工作温度200~700C120140160180200220240260280300020406080100Conversion(%)Temperature(C)苯二甲苯乙酸乙酯我们的VOCs产品—漆包线行业第一漆包线制造大国，每年要用掉甲苯、甲苯酚、二甲苯等有毒溶剂约14万吨；排放特征：排放量大，浓度高产品：贵金属催化剂140150160170180190200210220230020406080100230乙苯苯酚甲苯酚Conversion(%)Temperature(C)VOCs催化剂的优势及经验（I）催化剂技术1.丰富的催化剂开发经验机动车尾气净化催化剂：汽油车，柴油车，摩托车等精细化工用催化剂：松香歧化、医药2.研发平台催化剂性能评价催化材料表征和贵金属分析3.催化剂特点：：1.装载量小，成本低2.寿命长，抗