《城市生活源廢塑料化學(xué)循環(huán)項(xiàng)目報(bào)告》 發(fā)布！

為研究化學(xué)循環(huán)方式在回收城市生活源軟塑包裝廢棄物的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)可行性，浙江科茂環(huán)境科技有限公司、科茂化學(xué)回收研究院、德國(guó)國(guó)際合作機(jī)構(gòu)（GIZ）、北京師范大學(xué)、蘇州城投再生資源發(fā)展有限公司合作開展了“蘇州生活源軟塑料廢棄物化學(xué)循環(huán)”項(xiàng)目。本項(xiàng)目隸屬于德國(guó)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展部（BMZ）委托的“重塑包裝-中歐合作賦能回收循環(huán)價(jià)值鏈項(xiàng)目”，該項(xiàng)目旨在通過試點(diǎn)先進(jìn)的廢棄物收集分揀模式，探索提高包裝廢棄物回收率的再生路徑，最終延長(zhǎng)循環(huán)回收價(jià)值鏈。

報(bào)告結(jié)論：

1.對(duì)中國(guó)典型城市生活垃圾組分分析結(jié)果顯示，進(jìn)入到垃圾焚燒廠的其他垃圾中仍然存在大量的塑料廢棄物，其中硬質(zhì)塑料占比小于40%，軟質(zhì)塑料占比超過60%。軟塑廢棄物中有超過40%來源于垃圾袋、背心袋、連卷袋及購(gòu)物袋等。

2. 按用途分類，居民端產(chǎn)生的塑料廢棄物，超過90%為各類包裝，其中占比較高的是各類袋子（43%），食品包裝（20%）和快遞包裝（17%）。

3. 根據(jù)收集的樣本，目前進(jìn)入到垃圾焚燒處置的塑料廢棄物的50%以上及軟塑廢棄物中的80%以上，均適合通過化學(xué)循環(huán)工藝進(jìn)行回收。

4. 本項(xiàng)目將收集到的全部軟塑料未進(jìn)行二次篩分的情況下進(jìn)行混合粉碎，經(jīng)三次化學(xué)循環(huán)中試得到干基原料的平均油品收率為74.33%。

5. 項(xiàng)目產(chǎn)出的塑料熱解油能滿足主流下游石化企業(yè)繼續(xù)加工生產(chǎn)塑料單體及新塑料的進(jìn)料要求，經(jīng)過加氫后得到的精制熱解油品質(zhì)進(jìn)一步提升。

6. 產(chǎn)出的熱解氣成分類似液化石油氣，熱值高于天然氣，具有很高的能量回收價(jià)值。

7. 產(chǎn)出的固態(tài)碳渣具有約1/3的碳含量，熱值約為褐煤（其熱值為23.0-27.2MJ/kg）的28.6%-50.1%。

8. 證實(shí)了化學(xué)循環(huán)是解決城市生活源軟塑廢棄物的有效方法，可以大幅提高城市廢舊塑料回收率，替代節(jié)約原油資源，降低塑料焚燒導(dǎo)致的溫室氣體排放。

9. 根據(jù)中試數(shù)據(jù)推算規(guī)?；a(chǎn)成本，城市生活源軟塑廢棄物通過GIZ及蘇州城投再生確立的簡(jiǎn)潔垃圾分類方案進(jìn)行收集后，進(jìn)行適度機(jī)械分揀，并以該化學(xué)循環(huán)技術(shù)工藝進(jìn)行回收，可以實(shí)現(xiàn)良好的投資收益，適合規(guī)?；S建設(shè)及向全國(guó)推廣。

1、項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目于2023年6月啟動(dòng)，12月結(jié)束。生活垃圾中的混合軟塑料經(jīng)分揀（其中包含近30種不同類別軟塑料）、三次化學(xué)循環(huán)中試制取塑料熱解油、加氫精制中試及產(chǎn)物全面檢測(cè)等環(huán)節(jié)，具體流程圖如圖1-1所示：

圖1-1 生活源廢塑料化學(xué)循環(huán)工藝流程

Fig.1-1 Chemical recycling process of domestic waste plastics

研究證實(shí)了中國(guó)典型城市生活垃圾中全部塑料廢棄物的50%以上（全部軟塑廢棄物中的80%以上）均可通過科茂環(huán)境的化學(xué)循環(huán)裝置進(jìn)行化學(xué)循環(huán)，產(chǎn)出品質(zhì)較好的塑料熱解油。

從品質(zhì)上來講，產(chǎn)出的塑料熱解油滿足主要產(chǎn)品國(guó)標(biāo)要求和主流下游石化企業(yè)進(jìn)料要求，經(jīng)過加氫后得到的精制熱解油品質(zhì)進(jìn)一步提升，可單獨(dú)或摻混進(jìn)蒸汽裂解、催化裂化等裝置。產(chǎn)出的熱解氣尾氣成分類似液化石油氣，熱值高于天然氣，具有很高的能量回收價(jià)值；產(chǎn)出的固態(tài)碳渣具有約1/3的碳含量，熱值約為褐煤（23.0-27.2MJ/kg）的28.6%-50.1%，

2、原料收集

本項(xiàng)目通過德國(guó)國(guó)際合作機(jī)構(gòu)（GIZ）、北京師范大學(xué)、蘇州城投再生的協(xié)作，從生活垃圾中的其他垃圾中合計(jì)收集了近300kg混合軟塑料，運(yùn)送到科茂環(huán)境的化學(xué)循環(huán)中試基地。生活源混合軟塑料及詳細(xì)原料組分如圖2-1、圖2-2所示：

圖 2-1 生活源混合軟塑料

Fig.2-1 Life source mixed with soft plastic

圖 2-2 原料組分分析

Fig.2-2 Raw material composition analysis

分析結(jié)果顯示：

第一，進(jìn)入到垃圾焚燒廠的其他垃圾中仍然存在大量的塑料廢棄物，其中硬質(zhì)塑料占比小于40%，軟質(zhì)塑料占比超過60%。軟塑廢棄物中有超過40%來源于垃圾袋、背心袋、連卷袋及購(gòu)物袋等。

第二，按用途分類，超過90%的居民端塑料廢棄物為各類包裝，其中占比較高的是各類袋子（43%）、食品包裝（20%）、快遞包裝（17%）。

第三，根據(jù)收集的樣本，目前進(jìn)入到垃圾焚燒處置的塑料廢棄物的50%以上及軟塑廢棄物中的80%以上，均適合通過化學(xué)循環(huán)工藝進(jìn)行回收。（注：其他部分的塑料廢棄物當(dāng)前主要通過物理循環(huán)方式回收，化學(xué)循環(huán)技術(shù)也可以處置。）

3、化學(xué)循環(huán)

01 |降低原料含水量

該原料以生活膜類塑料為主，含有一定量水分（主要來自廚余垃圾），大部分水分被包裹在塑料包裝袋中，收集時(shí)難以直接去除。為減少能耗，同時(shí)測(cè)試除水效果，通過破碎后晾曬等預(yù)處理方式進(jìn)行除水，具體情況如表3-1所示：

表3-1 三次中試原料含水率

Table 3-1 Moisture content of the three pilot raw materials

02 | 去除金屬雜質(zhì)

該原料是城市生活垃圾通過人工分揀出的低值軟塑料，金屬雜質(zhì)較少，經(jīng)過磁選，挑選出1.01kg金屬，占比低于0.5%，與科茂化學(xué)回收研究院在全國(guó)數(shù)個(gè)城市的原料調(diào)研結(jié)果相近。

注：該部分金屬指的是原料中混有的金屬雜質(zhì)，比如鐵釘、易拉罐拉環(huán)、圓珠筆彈簧、螺絲等能夠通過磁選分離出來的金屬，不包括鋁塑復(fù)合包裝等。

03 | 化學(xué)循環(huán)加工

將去除金屬雜質(zhì)和部分含水量的原料投入化學(xué)循環(huán)裝置進(jìn)行三次中試，產(chǎn)出塑料熱解油、熱解氣和固態(tài)殘?jiān)?。其中原料、熱解油、水分、固碳?xì)堅(jiān)|(zhì)量為實(shí)測(cè)值，熱解氣質(zhì)量為計(jì)算值（實(shí)測(cè)體積×檢測(cè)機(jī)構(gòu)測(cè)量密度），誤差率為計(jì)算值（100%-三項(xiàng)產(chǎn)物收率）。以干基原料計(jì)算（不計(jì)含水率），三次中試平均油品收率74.33%，固態(tài)殘?jiān)章?1.63%，熱解氣收率12.13%，誤差率（遺漏在裝置內(nèi)無法排出的產(chǎn)物）1.91%。物料平衡詳情如表3-2所示。

表3-2：三次中試物料平衡

Table 3-2: Mass balance of three pilot tests

04 | 收率分析

根據(jù)科茂化學(xué)回收研究院廢塑料原料及化學(xué)循環(huán)數(shù)據(jù)庫(kù)，不同原料加工產(chǎn)出的三相產(chǎn)物收率有所差異，幾種代表原料（干基）化學(xué)循環(huán)產(chǎn)物情況如表3-3所示：

表3-3：幾種代表原料化學(xué)循環(huán)產(chǎn)物

Table 3-3: Several representative raw material chemical cycle products

因生活源廢塑料中不可避免地混有少部分無法處置的雜質(zhì)，如鋁塑包裝中的鋁、各類包裝袋中的無機(jī)添加劑（滑石粉、碳酸鈣等）、雞蛋殼等食物殘?jiān)?、其他無機(jī)雜質(zhì)等，預(yù)估干基原料中的有效塑料成分在80%-90%之間，純塑料化學(xué)循環(huán)液相產(chǎn)物收率85%-90%，故生活源廢塑料化學(xué)循環(huán)表現(xiàn)出的綜合液相產(chǎn)物收率為70%-75%左右。

4、產(chǎn)物檢測(cè)

01 | 油品情況說明

經(jīng)權(quán)威第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)，三次中試及第三次中試熱解油初步加氫的數(shù)據(jù)情況如表4-1所示：

表4-1：三次中試及第三次中試熱解油初步加氫后數(shù)據(jù)

Table 4-1: Preliminary hydrogenation data of the third and third pilot tests of pyrolysis oil

由上表可知：

第一，生活源全混軟塑廢棄物在未進(jìn)行品類分揀情況下，通過科茂公司化學(xué)循環(huán)裝置產(chǎn)出的熱解油，除氯含量略高外，基本滿足大部分下游主流石化企業(yè)對(duì)塑料熱解油的要求。

第二，對(duì)城市生活源廢舊塑料進(jìn)行機(jī)械分揀（水選或光選等），降低原料中聚氯乙烯（PVC）等雜塑含量，可得到更低含氯雜質(zhì)的熱解油，以滿足石化企業(yè)蒸汽裂解、催化裂化等裝置單獨(dú)或摻混進(jìn)料的要求。

第三，該原料產(chǎn)出的熱解油經(jīng)過加氫精制可脫除雜質(zhì)，進(jìn)一步提升品質(zhì)，提升烴類飽和度，能滿足煉化裝置更高的進(jìn)料要求。同時(shí)，塑料原料預(yù)加熱，油品礦物吸附、溶劑萃取等技術(shù)手段也能大幅降低氯含量。

02 | 熱解氣情況說明

經(jīng)權(quán)威第三方檢測(cè)，三次中試熱解氣主要數(shù)據(jù)如表4-2所示：

表4-2：三次中試熱解氣主要數(shù)據(jù)

Table 4-2: Main data of three pilot tests of pyrolysis gas

根據(jù)表中分析結(jié)果可知：經(jīng)科茂公司化學(xué)循環(huán)裝置的處理，生活源全混軟塑料廢棄物產(chǎn)出的熱解氣成分類似液化石油氣，熱值高于天然氣，能量回收價(jià)值高。

03 | 尾渣情況說明

經(jīng)權(quán)威第三方檢測(cè)，三次中試固碳?xì)堅(jiān)饕獢?shù)據(jù)如下，碳含量及熱值方面檢測(cè)數(shù)據(jù)如表4-3所示：

表4-3：三次中試固碳?xì)堅(jiān)饕獢?shù)據(jù)

Table 4-3: Main data of carbon sequestration residues in the third pilot test

固廢鑒定方面，根據(jù)檢測(cè)報(bào)告并結(jié)合GB 5085.7-2019《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)通則》，報(bào)告中除個(gè)別指標(biāo)略高外，其他總體符合標(biāo)準(zhǔn)，詳情如表4-4所示：

表4-4：第三次中試固碳?xì)堅(jiān)鼨z測(cè)數(shù)據(jù)

Table 4-4: Detection data of carbon sequestration residue in the third pilot test

檢測(cè)結(jié)果顯示：

第一，以生活源軟塑廢棄物為原料，通過科茂公司化學(xué)循環(huán)裝置產(chǎn)出的固態(tài)碳渣，具有約1/3的碳含量，熱值約為褐煤（23.0-27.2MJ/kg）的28.6%-50.1%。

第二，報(bào)告中鈦元素指標(biāo)略高，原因可能是原料中白色、淺色塑料袋的鈦白粉成分所致。

第三，尾渣在規(guī)?；?xiàng)目中，可制成環(huán)保磚或通過化學(xué)法處理達(dá)到一般工業(yè)固廢標(biāo)準(zhǔn)，交由有資質(zhì)的企業(yè)處置。

5、項(xiàng)目意義

以化學(xué)循環(huán)技術(shù)處置中國(guó)城市生活軟塑廢棄物，具有潛在重要的環(huán)境價(jià)值、社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

第一，能夠大幅緩解塑料污染?；瘜W(xué)循環(huán)技術(shù)能夠很好地適應(yīng)占廢塑料總量50%以上的低值廢塑料，產(chǎn)出的基礎(chǔ)化學(xué)品可用于加工成新塑料，品質(zhì)與原生塑料一致，可將城市塑料回收率從當(dāng)前的30%潛在提升至70%-80%，是解決塑料污染、促進(jìn)資源回收利用的關(guān)鍵技術(shù)。

第二，能節(jié)約替代原油，實(shí)現(xiàn)碳減排，助力國(guó)家能源安全。用化學(xué)循環(huán)的產(chǎn)物生產(chǎn)新塑料或材料，能夠替代原油制取塑料，潛在可降低中國(guó)原油依賴度約10%-20%，同時(shí)減少塑料焚燒有效降低城市垃圾處理碳排放。

第三，實(shí)現(xiàn)“以廢養(yǎng)廢”，為深化“無廢城市”建設(shè)注入關(guān)鍵經(jīng)濟(jì)動(dòng)力?；瘜W(xué)循環(huán)可實(shí)現(xiàn)末端高值化應(yīng)用，將為城鄉(xiāng)垃圾和廢塑料分類分選設(shè)施提供關(guān)鍵運(yùn)營(yíng)資金，有力推動(dòng)垃圾“分類分選+資源化”體系建設(shè)，同時(shí)能提升其他廢棄物（廢紙、玻璃、金屬、有機(jī)質(zhì)等）分離和循環(huán)利用率。以市場(chǎng)化方式實(shí)現(xiàn)“以廢養(yǎng)廢”，有效降低政府財(cái)政負(fù)擔(dān)。

第四，具備優(yōu)秀的經(jīng)濟(jì)效益，也為相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供“綠色低碳賦能”?？泼瘜W(xué)回收研究院估算，化學(xué)循環(huán)產(chǎn)業(yè)潛在產(chǎn)值超過1000億元/年，將貢獻(xiàn)豐厚的企業(yè)利潤(rùn)及財(cái)政稅收。中國(guó)有潛力建設(shè)約150-200座廢塑料處置能力4萬-10萬噸/年的工廠，約15-20座30萬-100萬噸/年的大型工廠。化學(xué)循環(huán)工廠產(chǎn)出的綠色低碳塑料原料，可為我國(guó)塑料制品、化工、新材料、汽車、建材、消費(fèi)品等行業(yè)注入“低碳循環(huán)靈魂”，助力各行業(yè)在碳稅壁壘格局下提升全球競(jìng)爭(zhēng)力。