围堵PM2.5“PTFE覆膜滤材”欲争锋

——应对雾霾“化工解决方案”攻略之一

□ 作者 顾定槐

元旦以来，我国华北、黄淮、江淮、江南等中东部地区出现持续的雾霾天气，多地遭受严重污染。由此，环保部近日发布紧急通知，其中要求各地“突出抓好工业烟粉尘、施工扬尘、挥发性有机物和机动车尾气污染治理工作”。一场全方位、立体化围追堵截PM2.5的战役在全国打响。

作为全球制造业的第一大国的我国，工业烟粉尘及燃煤成为了形成雾霾的四大元凶之一；那么有没有可靠、有效的解决方案来消除工业排放的PM2.5？上海环境保护工业协会秘书长汤东升告诉记者：目前国内对工业烟粉尘的治理，大多采用普通材料制成的除尘滤袋，它解决了较大颗粒的污染问题，但对直径小于或等于2.5微米的超细颗粒物，该种滤袋器还无能为力；中国应大力研发应推广使用可吸收PM2.5粉尘的新型材料，比如聚四氟乙烯微孔薄膜或其它高分子膜等。

其实，我国一些企业对应用于环保领域的聚四氟乙烯膜已在开发之中。春节前，记者从上海市凌桥环保设备厂有限公司了解到，由该公司国内首个自主研发成功的聚四氟乙烯（PTFE）微孔薄膜滤料（ePTFE），经美国权威机构ETS的检测，其对PM2.5的过滤效率高达99.9995%，对PM 0.3的过滤效率也达99.95%；该产品大部分出口国外，少量在国内得到应用。

中国环保产业“百强”的上海凌桥环保，于上世纪90年代自主研发PTFE纤维生产技术并实现了产业化，至2011年已形成PTFE长、短纤维各10条生产线，总量超过600吨规模。近几年，公司又发明了PTFE均匀立体加工制膜工艺技术，经对PTFE树脂多次混合、多步加压、多道拉伸等加工，攻克了膜生产过程中微孔控制和厚度不均匀等技术难题，生产了滤料用ePTFE。科技人员将100%PTFE长纤维基布与不同细度的100%PTFE短纤维针刺成毡，与ePTFE膜热压复合，获得了高强纯PTFE梯度覆膜过滤材料，此举实现了国内纯PTFE覆膜工艺的新突破。

经工业应用，该新型覆膜过滤材制成的除尘滤袋与传统材料相比，可长时间在260℃高温下使用，耐酸碱性强，抗氧化性好，同时具有优良的难燃隔热性和绝缘性，运行阻力低，易清灰，粉尘几乎零排放，使用寿命长；其综合性能已达国际先进水平。难得的是，与国外同类产品相比，其价格优势十分明显。2011年，该材料列入工信部和科技部联合发布的《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录》，被中国环保产业协会认定为国家重点环境保护实用技术；2012年“袋式除尘器专用聚四氟乙烯覆膜滤料”项目，评为中国机械工业科学技术奖二等奖。

PTFE覆膜滤料已在钢铁、水泥、发电厂、化工、垃圾焚烧、矿山等工业领域的除尘方面得到应用；以化工行业为例，除了回收工厂烟囱的颗粒，可用在钛白粉、石膏、氧化铁颜料等产品的微粉化、粘膜和回收等系统。上海凌桥公司董事长黄斌香告诉记者：2012年公司已形成了1000万平方米的产能，但目前仍以出口为主，得到国外客户广泛认可，去年出口产值达到9000万元。“不过我们坚信，随着国家新的《环境空气质量标准（GB 3095-2012）》颁布实施，各工业行业对高性能覆膜滤料的需求也将逐年增加，公司已做好充分准备，迎接市场高潮的来临。”

据美国一家咨询公司市场报告预测，2015年中国将有1亿平方米的滤料市场的需求。但目前PTFE覆膜滤料为什么是“墙内开花墙外香”，尤其国内是中小企业少有问津？价格较高是一个主要因素。如凌桥公司的PTFE覆膜滤料要比普通不覆膜的滤料每平方米贵20元，应用企业不愿意承担这部分环保费用的增加。

对此，环保专家、上海市人民政府前参事赵国通这样分析：首先我们企业的环保观念要转变，不能认为装上了除尘设备就万事大吉，更不能认为除去大颗粒就算达标了，现在国家要求，工厂都要把PM2.5颗粒关进“牢笼”，提高必要的环保开支是必须的，应列入预算；其次，国内的环保设备行业要与时俱进，所生产的产品要升级换代，今后除尘设备都要有能清除PM2.5的功效；第三，环保监管部门要提高执法能力，严格执行国家新的环境空气质量标准。“在此基础上，各工业企业都用上了新型的除尘设备，那么这些高性能膜材料的价格自然会降下来，在国内形成一个多方合作共赢、造福于民的新局面。”

油品升级推动空气质量标本兼治

——应对雾霾“化工解决方案”攻略之二

□ 作者 顾定槐

作为全球机动车产销第一大国，到2012年底，我国机动车保有量达2.4亿辆。机动车尾气是造成雾霾天气的直接原因之一；而国内偏低的汽柴油品质加重了尾气污染的程度。2月6日，国务院常务会议确定了实施“国四”柴油、“国五”汽柴油标准的时间表；由此，中国石化、中国石油、中国海油等龙头炼制企业奋勇当先，打响了中国油品升级的攻坚战。

治理PM要打“七寸”

随着机动车保有量的快速增加，我国城市空气开始呈现煤烟和机动车尾气复合污染的特点。环保数据显示，杭州机动车尾气排放对PM2.5的影响程度达33%，上海车船尾气对PM2.5%的影响程度为25%，北京机动车尾气排放对PM2.5的影响程度超过22%。机动车不仅直接排放PM2.5，其排放的氮氧化物、臭氧、可挥发性有机物，经化学变化后的污染物对人体的危害更大。

据了解，我国机动车油品升级缓慢；除北京、上海等少数城市因举办奥运会、世博会的推手实施京四、沪四（均相当国四）标准外，大部分地区仍使用对空气污染度较大的国三标准汽柴油，严重的是不少地区还在使用国二标准柴油。目前国内汽油平均含硫标准是欧洲、日本标准的15倍，美国标准的5倍，柴油含硫标准则是欧日标准的30余倍。

“打蛇要打七寸”，治理PM2.5从机动车尾气治理的“源头”抓起。上海市环保局污防处副处长蔡智刚告诉记者：“提升油品质量对缓解空气污染更为有效，而且容易实现；如果油品与新车同时从国三标准提升到国四标准，可减少尾气污染因子50%左右。”上海交通大学内燃机研究所林赫教授提出：国内柴油车排放的NOx接近汽车排放总量的70%，我国柴油集装箱卡车、公交车的尾气治理应列为重点，要向国外看齐，普遍采用DPF（颗粒过滤器）技术；但应用这项技术推广的前提，油品中含硫量要在50ppm以下，车用油品质量必须达到国四标准以上。

技术改造全面打响

在雾霾天气的压之下，我国加快了油品升级的步伐。处于舆论关注点的中国石化集团公司日前承诺，2013年年底前有12家下属企业的提高脱硫装置将全部建成投产，从2013年起将全面供应国四标准油品。中国石化董事长傅成玉表示，为了实现目标，中石化每年将投入300亿元左右解决油品质量问题。据了解，目前中石化油品的市场份额约占国内的50%，中国石油的比重约占到全国的30%，中海油和陕西延长石油约占10%，地方炼油的产量占10%。

为推动油品升级，多个省市提出了目标路线图。北京市一马当先，于今年2月1日率先执行京五标准；海南省将于4月1日起封闭推行国四汽柴油；浙江6月底封闭施行国四标准汽柴油；上海计划在2013年全面推行沪五标准的汽柴油。此外。南京市场的中石化、中石油下属加油站或将全面销售国五标准柴油。

国内油企正掀起“油品质量升级改造”热，仅金陵石化、安庆石化和茂名石化的项目投资总预算达161亿元。为了确保上海年内实施沪五标准汽柴油，高桥石化公司新建的260万吨／年柴油加氢装置项目进入施工高潮期，计划在4月竣工中交、6月投入生产；同时，加快SZorｂ扩能改造、液化气脱硫醇改造等项目，力争在系列改造完成后，公司生产的汽柴油硫含量上限从50ppm下降到10ppm。去年6月，该公司已成功生产出第一批次25吨的95号汽油；8月中旬，首批硫含量低于10ppm的5吨95号汽油供上海通用、大众等汽车制造企业进行车辆适应性试验。上海石化的炼油改造工程也已全部建成投产，公司宣布可年产沪五标准汽油265万吨，沪四和沪五标准柴油600万吨。 

尚需做好三件实事

油品升级的标准制定必须先行。“长期来中国的油品为什么质量低下，主要是标准远远落后于发达国家，美国、欧洲实施的成品油排放标准硫含量分别是低于30ppm、10ppm。”有专家这样提出。为此，中国石化已于去年牵头组织了国五标准汽柴油试验，通过大量实验，对油品的数据设置，如辛烷值、烯烃、芳烃等开展基础性科学研究，为制定汽柴油国五标准提供依据。不久前，《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第五阶段)》(简称“汽车国五标准”)向全社会第二次公开征求意见；该标准适用于汽油车、柴油车等轻型汽车，将颗粒物粒子数量纳入了污染物控制项目。

合理分摊升级后的油品成本，关系到国内炼油业的可持续发展和环境保护事业的长治久安。专家认为，目前实施油品升级的技术难度并不大，但投资比较大，关键是油品质量升级的成本由谁来负担。据说，三大油企升级国四汽柴油的成本投入，保守估计在500-600亿元。炼厂今后按照国家标准的油品生产，日常的生产费用如催化剂等成本也将增加。许多专家认为，油品优质优价是情理之中；如何分摊成本的上策，可参照国外的做法，油品升级费用由国家税收、生产者和消费者三方共同承担，具体实施可根据各地情况，开展一个阶段的试验与磨合。中国石油经济技术研究院一位专家还建议，地炼企业的油品大多为国二、国三，如企业实施油品升级改造，成本会更大，政府部门要予以适度的财政扶持。

加快淘汰“黄标车”工作不能遗忘。有资料显示，仅占汽车保有量16.4%的“黄标车”却排放了63.7%的NOx、86.6%的PM、55.9%的CO和60.4%的HC；各地要将“黄标车”淘汰工作列入考核指标，并严加监管。

尾气催化剂围歼PM2.5显身手

——应对雾霾“化工解决方案”攻略之三

□ 作者 顾定槐

随着汽车保有量快速增长，汽车尾气排放对大气污染的影响日益增加；而汽车尾气的细微颗粒及有毒因子的排放，正是造成雾霾天气的主要元凶之一。机动车污染防治成为改善空气质量的关键领域。为解决日益突出的尾气污染危害，国务院于2月6日召开常务会议已确定国内油品标准升级的时间表。

然而，这只是问题的一个方面，还应有机动车尾气催化剂的技术解决方案。四川大学催化材料研究所所长陈耀强教授，春节前接受采访时表示：机动车尾气催化剂未更换，导致了大量超标车的存在，这是国内目前最紧要的问题；在油品升级的同时，只要每辆车从新车到报废都满足出厂时的排放标准，将会在短期内减少80%的尾气污染，空气质量就会出现本质的好转。

尾气虽有毒  终有降伏时

资料显示，机动车尾气中主要污染物为HC、CO、NOx和PM颗粒物，总共670多种；经光化学反应后还将产生地表臭氧和过氧化物。其特征是，尾气中PM粒度大多在0.04-0.1微米，基本上不沉降，长期累积于低空中停留形成雾霾。这些有毒物质已对公众的生命和健康构成严重危害。

“道高一尺，魔高一丈”。机动车尾气中有毒化学物质和PM颗粒物，是可以通过发动机性能的提高和安装尾气净化催化剂装置得到治理。目前，净化汽油车尾气的催化剂主要有密偶催化剂和三元催化剂。随着环保意识不断增强，全球机动车尾气“解决方案”进入了更高水平阶段。

巴斯夫催化剂（上海）公司中国区商务总监陈海波先生介绍：作为领先的车用催化剂供应商，巴斯夫与汽车制造商紧密合作，不断研发高性能、低成本的尾气催化剂技术与解决方案。其中DOC（柴油机氧化催化剂）技术，能减少发动机对碳氢化合物、一氧化碳等的排放；CSF（柴油微粒过滤器，也称DPF）技术，可有效去除柴油废气中烟灰颗粒，包括直径在0.1微米以下颗粒达90%以上；SCR（选择性催化还原）技术，用于柴油发动机，减少了发动机氮氧化合物的排放；TWC（三元催化剂）技术，能显著减少汽油发动机碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化合物排放；巴斯夫专利的PremAir催化剂，涂敷在汽车散热器上，使汽车在行驶的过程中有效将流过其散热器表面的臭氧分解为氧气，而臭氧和颗粒物正是城市雾霾的主要成分，目前全球300多万辆车得到应用，有超过10年的应用经验，该技术获美国加州空气资源委员会的认证。

治理柴油车  有我催化剂

中国的柴油轿车并不多，但柴油卡车、公交车和其它重型车的数量，在全球排在前列。陈海波先生认为，柴油车特别是应用于城市公交的重型柴油车的排放，是机动车PM2.5治理的重点。数据显示，一辆2.0升柴油发动机的颗粒物排放约是1.6升直喷汽油车的100倍。 “巴斯夫的DOC技术能使一氧化碳、气态碳氢化合物和吸附在碳颗粒上未完全燃烧的油分子，被催化剂氧化，可减少挥发性或可溶性的有机成分(SOF)多达90%，并几乎完全消除柴油尾气造成的异味；而CSF颗粒过滤器的应用是最有效解决柴油车PM排放的后处理技术。“最近我们高兴地看到，中国油企正在努力提高油品标准；因为CSF催化剂需要油品含硫量为50ppm或更低；中国即将实施国四、国五标准，这对提升催化剂效率和延长使用寿命是个好消息。”

国内对重型柴油车的国四排放标准，将于今夏生效。国四标准的PM排放比国三标准须减少80%，而柴油车的寿命是20到30年；解决问题的办法就是改装，即在现有的车辆上安装催化器。据悉，巴斯夫在全球各地开展“柴油发动机改造计划”，其中的亮点是香港的“柴油机改装项目”，目前香港共有超过3.5万辆货车、卡车、公交车等用上了催化剂产品。巴斯夫SCR技术，也应用于北京市的公交车上，使之成为中国大陆首批达到欧IV排放标准的公交车队。巴斯夫于2011年宣布，投资4000万欧元，使位于上海的亚太区机动车排放催化剂生产基地产能翻番，预计今年内建成投产。专家预计，未来几年我国尾气催化剂行业将以20%的速度增长，市场空间在年500亿元左右。

定期须更换  制度来保证

“不能认为，提高油品标准、使用高性能催化剂，尾气排放就万事大吉了。” 四川大学陈耀强教授呼吁：不按标准更换超过使用寿命的催化剂，也是尾气严重超标的重要原因，世界上可能只有中国才出现催化剂过期后不更换这种事情，这完全是制度缺损造成的生态灾难；与欧美地区相比，我国缺少对在用汽车尾气污染管理的检测/维护（I/M）制度。

据陈教授研究的资料显示，在整个机动车使用寿命中，按总行使里程80万千米计算，新车所装催化剂只能保证10%的里程排放不超标，90%的里程排放不超标，要靠更换催化剂和进行排放维护来保证。我国从2003年在汽油车上安装催化剂起，到现在未对催化剂进行有效更换，导致大量高污染物排放的车辆的存在，这是造成目前雾霾天气和PM2.5居高不下的主要原因。据上海市机动车船废气净化委员会估计，超标车的比例在30%左右。

对此，陈耀强建议，参照国际通用做法，我国应建立完善治理机动车尾气污染的法规政策，包括三方面的法规政策——排放法规、I/M制度和处罚制度，三者缺一不可。“排放法规，国内已做得比较健全，如去年10月环保部公布了《关于加强机动车污染防治工作推进大气PM2.5治理进程的指导意见》；当前主要是建立I/M制度，I制度即对机动车排气污染物定期进行检测，保证超标后能迅速检查出来；建立M制度，是为了及时更换已过期的催化剂，维修排放控制装置，保证机动车从新车到报废的全周期内始终满足排放的标准，国内需要制定实施细则，希望有关部门组织专家结合国内外经验，开展起草工作；此外，还需建立催化剂性能检测技术、方法等规范，以及市场准入等配套法规，目的是保证I/M制度正常实施。”