廢塑料化學(xué)回收技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展前沿

固廢網(wǎng)訊:近年來，由于世界多國和地區(qū)政策、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面原因的推動，廢塑料化學(xué)回收逐漸成為全球關(guān)注的話題。這篇可能是關(guān)于廢塑料化學(xué)回收技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展前沿最詳盡的講解?，F(xiàn)分享出來，以饗讀者。

一、化學(xué)回收技術(shù)發(fā)展歷史

（一）起始階段

1.20世紀(jì)60年代：廢塑料化學(xué)回收的歷史可以追溯到20世紀(jì)60年代。當(dāng)時全世界發(fā)生能源恐慌，美國、歐洲和日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)開始研究將產(chǎn)品回收起來的方法，借此節(jié)約和替代一部分石油，這是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的早期雛形。

2.20世紀(jì)70年代：因為戰(zhàn)爭等原因，油價上漲，引發(fā)石油危機(jī)。仍是美國、歐洲和日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，試圖提高原油利用率，從而誕生了一些技術(shù)和研究，尤其在自然資源匱乏、危機(jī)意識強(qiáng)烈的日本，甚至出現(xiàn)過一些小型的工業(yè)化裝置。

3.20世紀(jì)80年代：80年代的中東戰(zhàn)爭導(dǎo)致第二次石油危機(jī)，當(dāng)時第一次出現(xiàn)“廢塑料催化裂解技術(shù)”的研究成果。

（二）擴(kuò)散階段

1.20世紀(jì)90年代：戰(zhàn)爭導(dǎo)致三次石油危機(jī)，油價再次上漲，再一次引起世界對石油安全和石油利用率的擔(dān)憂，因為石油價格提升和產(chǎn)量減少產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)驅(qū)動力，人們想把塑料回收起來。中國也產(chǎn)生一些小型裝置，現(xiàn)稱之為“土法煉油”，多以個體戶形式存在，產(chǎn)品品質(zhì)差、環(huán)境污染高。

2.21世紀(jì)初：21世紀(jì)伊始至經(jīng)濟(jì)危機(jī)前，油價持續(xù)上漲，同時美國、歐洲和日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)面臨嚴(yán)重的白色污染。當(dāng)時垃圾處理的核心發(fā)展方式是焚燒減量，順帶可解決一部分塑料問題，因為廢塑料化學(xué)回收的收益不高，所以商業(yè)化方面沒有突破。同時2007年發(fā)生一個重要事件，國家環(huán)?？偩郑ìF(xiàn)生態(tài)環(huán)境部）發(fā)布《廢塑料回收與再生利用污染控制技術(shù)規(guī)范》，明文規(guī)定“不宜以廢塑料為原料煉油”，將“土法煉油”一棍打死，廢塑料化學(xué)回收的研究和工業(yè)化陷入谷底。

（三）提速階段

21世紀(jì)10年代至今：艾倫·麥克阿瑟基金會促成了品牌、零售和包裝等巨頭企業(yè)的全球承諾，這些企業(yè)涵蓋了全世界20%以上的塑料使用量，終結(jié)塑料廢棄物聯(lián)盟（AEPW）也促使國際化工巨頭解決塑料污染的問題。這些企業(yè)的CEO承諾目標(biāo)，“可持續(xù)”由過去的口號變成了真實的戰(zhàn)略目標(biāo)，由可持續(xù)發(fā)展部門推動目標(biāo)的達(dá)成，這是真實的動力。

二、廢塑料化學(xué)回收技術(shù)分類

（一）化學(xué)回收的定義

嚴(yán)格意義上講，“化學(xué)回收”是“化學(xué)循環(huán)”的第一步，是塑料循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈的前半部分?；瘜W(xué)循環(huán)是將塑料廢棄物經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)重新生成塑料和其他有價值的化學(xué)品的過程，那么化學(xué)回收則是將塑料廢棄物經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)生成油、氣、炭等中間化學(xué)品的過程。

（二）回收技術(shù)分類

1.過氧化法：即焚燒發(fā)電，可處理所有類型廢塑料，由氧氣完全參與，碳和氫分別生成二氧化碳和水，產(chǎn)出熱能導(dǎo)入電力系統(tǒng)。

2.部分氧化法：適用于聚烯烴類廢塑料，有氧氣部分參與，生成合成氣，產(chǎn)品導(dǎo)入煤化工制甲醇和氨氣等。

3.無氧裂解法：適用于聚烯烴類廢塑料，一是液化工藝，主要有熱解、催化裂解和加氫裂解三種類型，熱解一般產(chǎn)出重油和蠟，催化裂解可產(chǎn)出輕油，產(chǎn)出物均可導(dǎo)入石油化工制燃料或化工產(chǎn)品（如塑料）；二是炭化工藝，可產(chǎn)出焦炭、活性炭或RDF，產(chǎn)品可導(dǎo)入煉焦化工制功能碳（如納米碳）。

4.解聚法：或稱萃取法，適用于縮聚類塑料，有醇解、水解、溶劑解等類型，可產(chǎn)出單體（如DMT、PTA、CPL等），產(chǎn)品可導(dǎo)入化纖和塑料產(chǎn)業(yè)制化纖和塑料。

（三）常用工藝講解

目前使用最多的是液化工藝，主要有以下三種類型

1.熱裂解：這是市面上常見和主要探討的技術(shù)。溫度500~800℃，溫度過高會導(dǎo)致原料大量氣化；由于沒有催化劑參與，且溫度較高，塑料分子無序拆解、無序組合，因此產(chǎn)物鏈條較長，一般主要為重質(zhì)燃料油和蠟，含有少量輕組分；重油可做遠(yuǎn)洋貨輪和鍋爐燃料使用。橡膠煉油常用熱裂解，因橡膠為單一材料，比較好處理，而塑料垃圾為混合材料，且含有大量添加劑，熱解通常會產(chǎn)生結(jié)焦。

2.催化裂解：反應(yīng)有兩段，第一段切斷分子鏈，第二段重組為輕質(zhì)油；有催化劑參與，切割和重組過程有序進(jìn)行，因此產(chǎn)出物可控，催化劑也使得化學(xué)反應(yīng)效率提升數(shù)百倍甚至更多，因此溫度低于熱裂解；后續(xù)技術(shù)迭代，可以做到乙烯、丙烯和BTX單體。目前根據(jù)公開信息推測，日本和美國的企業(yè)在催化裂解方面并沒有重大的落地項目突破。

3.加氫裂解：加氫成本高昂，可能是由于經(jīng)濟(jì)性較差，導(dǎo)致該項技術(shù)沒有普及。

三、聚烯烴類廢塑料化學(xué)回收技術(shù)代際

代際劃分的標(biāo)準(zhǔn)是催化深度，這是由人工，到機(jī)械，再到熱、化學(xué)和復(fù)雜化學(xué)的進(jìn)化過程，熱解是化學(xué)回收的初級階段。將廢塑料轉(zhuǎn)化成高品質(zhì)產(chǎn)品的，一定是極其復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。很難想象，僅用解熱的方式就能從石油里提煉出高價值產(chǎn)物。分類不一定準(zhǔn)確，還請業(yè)內(nèi)人士指教。

（一）原始階段

就是土法煉油，已經(jīng)被國家禁止。處理橡膠和輕度混合的塑料，產(chǎn)出重油和蠟。

（二）第一代

釜式熱裂解，沒有催化劑，明火加熱，處理橡膠和輕度混合的塑料，產(chǎn)出重油和蠟。曾經(jīng)在山東、河南等地大規(guī)模盛行。

（三）第二代

1.管式熱裂解：處理橡膠和輕度混合的塑料，反應(yīng)深度不夠，產(chǎn)出輕油（少量）、重油和蠟。

2.溶劑熱裂解：用有機(jī)溶劑（如重油）加熱融化塑料并進(jìn)行裂解，處理輕度混合的塑料，產(chǎn)出輕油（少量）、重油和蠟。

3.超臨界水熱裂解：在高溫高壓下，用介于氣態(tài)和液體中間狀態(tài)的水作為加熱載體，同時這種水也會起到微催化作用，處理重度混合的塑料，產(chǎn)出輕油（少量）、重油和蠟。

4.釜式催化裂解催化重組：催化效果不錯，可處理中度混合的塑料，由于熱效率有限，產(chǎn)物中還有少量重組分。

（四）第三代

第三代以后，產(chǎn)物就不應(yīng)該有重油組分了，而且可以處理重度混合的塑料，包含其他有機(jī)質(zhì)和雜質(zhì)。

（五）第四代

運用氣體介質(zhì)內(nèi)熱的加熱方式，效率高，一條線日產(chǎn)能可上百噸。處理重度混合的塑料，產(chǎn)出輕油。

（六）第五代

催化裂解烯烴重組，處理重度混合的塑料，可直接產(chǎn)出單體，距離聚合物僅有一步聚合。科茂已過中試。

四、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性核心要素

一項技術(shù)是否具有經(jīng)濟(jì)性，要把投入和產(chǎn)出拆解開來詳細(xì)探討。

（一）產(chǎn)出要素

1.產(chǎn)品價格：熱解產(chǎn)出的重油價格在1500~2000元之間。催化裂解催化重組技術(shù)產(chǎn)出的塑料油（輕汽柴油）價格比重油高得多，若用于生產(chǎn)循環(huán)塑料，則有更高溢價。

2.高價值產(chǎn)品收率：因為有催化劑的參與，反應(yīng)效率更高，催化裂解催化重組技術(shù)的高價值油品收率會高于熱裂解。

3.單條線日產(chǎn)能（連續(xù)性）：歐洲一些做得不錯的企業(yè)，實際上不是連續(xù)生產(chǎn)，而是釜式生產(chǎn)，先將反應(yīng)釜加熱，反應(yīng)完全后降溫排渣，之后再進(jìn)料加熱，因此能耗很高，投資較大。第3代以后的催化裂解催化重組技術(shù)可實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，因此能耗及投資較低。

（二）投入要素

1.設(shè)備投資：如果對原料要求高、反應(yīng)條件高、進(jìn)料和反應(yīng)不連續(xù)，設(shè)備投資就會高。催化裂解催化重組技術(shù)對原料要求低、反應(yīng)條件低、工藝流程短，設(shè)備投資低。

2.運營能耗：溫度高意味著能耗高。生產(chǎn)所需溫度上升100℃，每噸塑料能耗成本可能會增加100~150元，同時對設(shè)備的要求和投資成本也會上升。催化裂解催化重組技術(shù)所需溫度較低，因此能耗成本較低。

3.進(jìn)料要求和預(yù)處理：如果對進(jìn)料要求高，比如只能處理單一塑料，或者需要清洗、預(yù)處理等等，都意味著更多的投資。催化裂解催化重組技術(shù)對進(jìn)料要求較低，不需精分和清洗，且預(yù)處理簡單，因此投資較低。

4.催化劑生產(chǎn)和處理：催化劑有成千上萬種，在石油煉化行業(yè)，許多催化劑含有貴金屬和重金屬，成本高昂，而且如果重金屬催化劑進(jìn)入尾渣，尾渣會被判定為危廢，后續(xù)處理費用同樣很高。科茂催化裂解催化重組技術(shù)所用的催化劑無貴金屬和重金屬，對環(huán)境無害，可以回收。

五、發(fā)展較快的塑料化學(xué)回收企業(yè)

根據(jù)部分公開信息顯示（投資和承購協(xié)議等），目前發(fā)展較快的廢塑料化學(xué)回收企業(yè)大致有上面幾家。中國的技術(shù)一點都不差，只是政策方面沒那么積極，但現(xiàn)在已經(jīng)開始有動作了。隨著政策的放開，市場會逐漸打開。

以上是個人基于部分公開信息的初步判斷，若有錯誤，請大家批評指正。