降伏VOCs記

2023年11月6日，從蘭州石化傳來喜訊——由中國石油集團石油化工研究院（簡稱石化院）自主研發的VOCs催化氧化催化劑首次工業化試驗取得了重大技術突破，主要技術經濟指標明顯優于進口催化劑，標志著中國石油VOCs催化氧化催化劑的研發能力進入國內一流行列。

攻堅克難挑大梁

VOCs，是指常溫下飽和蒸氣壓大于70Pa，常壓下沸點在260℃以下的有機化合物，揮發性較強。VOCs超標會導致皮膚過敏、頭痛、咽痛等癥狀，其中包含的致癌物會傷害人的肝臟、腎臟、大腦以及神經系統，不僅會引起光化學污染，還對區域性大氣臭氧污染、PM2.5污染具有重要影響，對環境和人類造成極大危害。國家“十四五”規劃和2035年遠景目標要求，加快VOCs排放綜合整治，VOCs排放總量下降10%以上。

瞄準國家和企業急需，把握未來技術發展方向。面對VOCs廢氣處理這個全新的領域，蘭州化工研究中心科研人員立大志、挑大梁，堅定地把轉型跨越高質量發展作為新的突破口。

催化氧化法以處理效率高、處理過程中無二次污染等優點成為主流技術。而這一技術的核心在于催化劑的研發。2016年5月，VOCs催化氧化催化劑項目正式在中國石油立項。

敢第一個“吃螃蟹”，才是真正的勇士。為了早日完成任務，創新成了項目組的標配。

“很多次做夢，都夢到自己在做實驗。一旦有新的思路就會立馬驚醒，起床記下來。”項目經理王昆說。打開他的筆記本，凌晨創建的筆記就有上百條。

就這樣，有樣學樣，項目團隊的伙伴積極進行“頭腦風暴”。有人會在看到炒栗子時聯想到如何改進溶膠的攪拌方式，還有人會在看到滾湯圓的制備過程中想到如何改善載體的涂覆方式……

小試研究過程中，針對VOCs廢氣成分復雜、濃度波動大的特點，研發團隊根據空間限域理論，利用高分子模板劑與載體孔道的協同限域，合成具有納米粒徑的活性組分，增多活性位點，產生納米效應，提升催化活性；開發絡合梯度還原技術，調整貴金屬價態分布，提高催化劑的適配性，形成了具有自主知識產權的VOCs催化氧化催化劑制備的成套技術。他們在小試階段制備了VOCs催化劑小試樣品上百塊，總體積超過了0.5立方米，確定了VOCs催化劑的配方體系，既降低了貴金屬的負載量又提高了催化活性，最終制備出具有自主知識產權的VOCs催化劑樣品，打通了催化劑的小試制備流程。

搶抓機遇贏先機

2018年，隨著國家“打贏藍天保衛戰三年行動計劃”的啟動，VOCs催化劑成了市場上的香餑餑。面對國家之所急，中國石油科技管理部領導打破常規，在小試項目尚未驗收的情況下專門聽取了VOCs催化劑小試項目的進展匯報。當了解到催化劑各項指標均已達到計劃任務書的要求時，中國石油科技管理部旋即指示小試項目提前結題并立馬著手側線立項。

我國VOCs催化劑開發起步較晚。彼時，尚未建立該領域催化劑的科學評價體系。科研人員不等不靠，充分發揚了“有條件要上，沒條件創造條件也要上”的“鐵人精神”“大慶精神”。

王昆帶領李晶蕊、張濤利用廢舊設備進行技術改造，并依據載體性能、空速條件、壓降情況自行設計出多款適應不同催化劑形狀的反應器。經過艱苦的攻關，他們初步確定了催化劑的評價方法和評價體系。

在石化院、蘭州化工研究中心和研究所的支持下，王昆和李晶蕊一邊準備小試驗收，一邊著手側線試驗的開題，僅用兩周時間就完成了小試項目的驗收報告和研發思路、研發方案等側線開題的內容準備。在前往項目驗收和開題的火車上10個小時的旅途中，兩人都在緊張地工作。

功夫不負有心人！VOCs催化劑順利完成了項目的驗收與開題。

科技報國立新功

2021年10月，工業試驗獲中國石油批準。

2023年4月，工業試驗在污水處理廠高濃度廢氣裝置展開。在僅換裝了31%進口催化劑的條件下，經過一周的運行和跟蹤分析，在相同運行條件下污染物減排超過了50%。新型國產催化劑的突出表現，徹底贏得了用戶的芳心。蘭州石化決定盡快完成現有進口催化劑的全部更換，此時距填裝不足一個月。7月17日，催化劑裝填拉開了序幕，高溫加上防護服讓李苗苗感覺就像是在蒸桑拿。團隊成員每15分鐘就需要換班休息。就這樣，科研團隊成員24小時堅守現場，確保了催化劑裝填與技術方案的完全吻合。

3天后，經過雙方團結協作，裝置正式開車。在入口NMHC濃度500～1200mg/m3、苯濃度530～900mg/m3條件下，催化氧化出口NMHC平均排放濃度8.7mg/m3、苯平均排放濃度3.0mg/m3，苯系物去除率達到99%，保證廢氣處理達標。催化反應器進口溫度較設計值低50℃～80℃，降低了能耗；將苯的處理濃度上限由原來的200mg/m3提升至900mg/m3，提了高了裝置的處理能力，降低了裝置操作難度。

工業應用結果表明：石化院自主研發的PDV-B01催化劑具有技術先進、綠色環保、節能高效、應用范圍廣、性價比高、針對性強等特點，總體性能優于現行的進口催化劑。經蘭州石化標定，各項指標均達到了技術任務書的要求，國產新型催化劑首次工業應用大獲成功。

7年的甘苦，只為踐行科技報國的初心。2019年5月到12月的側線試驗期間，團隊成員克服了自身和家庭的困難，確保項目推進。雖然張濤、榮樹茂家中都有重病家屬需要照顧，但為了不影響實驗進度，他們在側線期間從未請過一次假。盡管李晶蕊、江巖、谷麗芬三位女同志家中孩子年齡小，需要母親照顧，但她們仍堅守試驗一線，確保了數據的準確。

催化劑生產期間，正值全國疫情高發階段。為了保證項目的順利實施，黨支部專門成立了黨員突擊隊。全體黨員不顧個人安危，日夜奮戰在全國各地。王昆帶領李晶蕊、李苗苗多次往返生產廠家考察調研，體驗過萍鄉的干燥、成都的火熱、無錫的降水，也體驗過日行兩千公里的囧途。因為遭遇了突發的新一輪疫情，他們不得不在蘭州周邊“流浪了”一周時間才返回家中。

VOCs催化劑的首次工業應用成功，用科技自強的實際行動，踐行了習近平總書記科技報國的偉大號召，譜寫了一曲石油人擔當奉獻的時代樂章。