用(yòng)化學(xué)循環将廢塑料“吃幹榨盡”

廢塑料“誕生”的背景


自20世紀40年代首次對塑料進行大規模工業化生産合成以來,人們對塑料制品的需求和性能(néng)的要求不斷升級,塑料制品憑借其易于加工成型,來源廣、質(zhì)量輕,并且具備一定韌度、強度及抗腐蝕性的特點,被廣泛地應用(yòng)于人們日常生産生活的每個領域,從溫室、地膜、塗料和電(diàn)線(xiàn),到包裝(zhuāng)、薄膜、封面、袋子和容器,為(wèi)人類的工作(zuò)和生活帶來了舒适、安(ān)全與便利。在塑料誕生後的70多(duō)年間,塑料工業快速發展,已成長(cháng)為(wèi)了一個品種齊全,規格繁多(duō)的支柱性産業。

一個不争的事實是人類社會每天生産大量的塑料産品,随之而來大量廢舊塑料也在人們工作(zuò)生活中不斷産生。聯合國(guó)環境規劃署2023年發布的報告顯示,全球塑料年産量超過4.3億噸,其中三分(fēn)之二塑料制品均為(wèi)短期使用(yòng),很(hěn)快就會變成廢物(wù)。雖然塑料在人類日常生活和生産中發揮了舉足輕重的作(zuò)用(yòng),但是由于其使用(yòng)後破損、老或丢棄成為(wèi)廢棄物(wù),且極難降解,以緻廢棄後的塑料能(néng)夠長(cháng)期存在,形成了所謂的“白色污染”,給人類的生存環境帶來了巨大的壓力,由此引發的環境問題愈發突出。特别值得注意的是,當前廢塑料的自然降解速度和處置及利用(yòng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落後于塑料的生産速度,中國(guó)2022年塑料産量為(wèi)7771萬噸,但回收量僅為(wèi)1800萬噸,而且人們對于塑料的使用(yòng)量依然在大幅度地持續增長(cháng),這就使得由塑料垃圾帶來的環境污染更加突出。資源是人類永恒的話題,節約資源、低碳生活、綠色可(kě)持續發展的意識已深入人心,因此人們對塑料垃圾回收利用(yòng)的覺醒也是大勢所趨。


塑料污染治理(lǐ)已達成全球共識


世界政治首腦在塑料污染的重大危害性方面達成共識,多(duō)國(guó)針對塑料污染治理(lǐ)達成諸多(duō)國(guó)際公約。2015年9月,超過150位世界領導人出席聯合國(guó)可(kě)持續發展首腦會議,193個成員國(guó)通過《2030年可(kě)持續發展議程》,提出17個可(kě)持續發展目标,其中3個目标涉及塑料污染。這是世界政治首腦第一次在塑料污染方面達成共識。此後,塑料污染問題不斷得到國(guó)際重視,在達沃斯世界經濟論壇、聯合國(guó)大會、G7峰會、G20部長(cháng)會議、《巴塞爾公約》締約方大會等國(guó)際重要組織和會議中,《海洋塑料憲章》、“塑料循環經濟”、《巴塞爾公約塑料垃圾修正案》等理(lǐ)念和公約被提出,塑料污染治理(lǐ)已成全球共識。

2022年3月2日,第五屆聯合國(guó)環境大會續會在肯尼亞首都内羅畢通過《終止塑料污染決議(草(cǎo)案)》,旨在推動全球治理(lǐ)塑料污染。決議指出,到2024年達成一項具有國(guó)際法律約束力的協議,涉及塑料制品的整個生命周期,包括其生産、設計、回收和處理(lǐ)等。聯合國(guó)環境規劃署表示,該決議将推動相關方從根本上轉變生産、消費塑料和管理(lǐ)塑料廢棄物(wù)的方式。2021年,國(guó)家發展改革委、生态環境部聯合發布了《“十四五”塑料污染治理(lǐ)行動方案》,這是繼2020年1月兩部委《關于進一步加強塑料污染治理(lǐ)的意見》出台後,國(guó)家對大力治理(lǐ)塑料污染決心的又一次政策升級,進一步完善了塑料污染全鏈條治理(lǐ)體(tǐ)系,細化了塑料使用(yòng)源頭減量,塑料垃圾清理(lǐ)、回收、再生利用(yòng)、科(kē)學(xué)處置等方面部署,推動塑料污染治理(lǐ)持續深入。


廢塑料化學(xué)回收是未來發展趨勢


現階段,廢塑料回收利用(yòng)量低,國(guó)内外處理(lǐ)廢塑料的方法主要有填埋、焚燒以及再造粒等。填埋和焚燒簡單方便,但填埋會造成土地占用(yòng)和土壤與地下水污染,而焚燒雖可(kě)回收部分(fēn)能(néng)量,但會産生一級緻癌物(wù)質(zhì)-二噁英,污染空氣。

物(wù)理(lǐ)回收的産品一般難以達到原生塑料的質(zhì)量,其循環利用(yòng)多(duō)屬于降級使用(yòng)。在處理(lǐ)低值的、混合的、受污染的塑料垃圾上,這一技(jì )術難度大、經濟性差,不太适用(yòng)。各類複合膜類、塑料袋等廢棄後混入生活垃圾的一次性包裝(zhuāng)物(wù),占塑料垃圾的比重較大,是塑料污染治理(lǐ)的“硬骨頭”,也是塑料垃圾資源化利用(yòng)、高值化利用(yòng)急需攻關的難題。

廢塑料化學(xué)回收技(jì )術不僅可(kě)以“吃掉”現有物(wù)理(lǐ)回收技(jì )術無法處理(lǐ)或回收效益低的低值、混合、受污染的塑料廢棄物(wù),進一步提高資源綜合利用(yòng)率,同時有助于減少生産原生料所需的化石原料的消耗,避免塑料焚燒産生的大量二氧化碳,從而降低塑料産品全生命周期的二氧化碳排放量。同時因其卓越的技(jì )術經濟性,可(kě)能(néng)會成為(wèi)環衛固廢和石油化工領域的“第二增長(cháng)曲線(xiàn)”。

廢塑料的化學(xué)回收是将廢塑料轉化為(wèi)高品質(zhì)油品燃料或化工原料的方法,正成為(wèi)世界範圍科(kē)技(jì )研發的重點,是未來塑料垃圾處置和回收的發展方向。


廢塑料化學(xué)回收的工業化瓶頸


廢塑料化學(xué)回收實現工業化生産存在着巨大的難題需要攻克。

原料

對塑料垃圾種類要求苛刻,大多(duō)局限于處理(lǐ)單一種類,不能(néng)處理(lǐ)任意比率混合的塑料垃圾,特别是含氯的聚氯乙烯。

運轉

受限于進料的不可(kě)持續性與結焦的定期清理(lǐ),大多(duō)為(wèi)間歇性,無法保持長(cháng)周期運轉。

規模

受限于投入與産出效率,工藝的不成熟等,大都屬于實驗性,規模較小(xiǎo)。

能(néng)耗

無論采用(yòng)何種加熱方式,都不可(kě)避免的導緻熱量大量散失。

加熱方式

如果不采用(yòng)載體(tǐ)或輔助機構,裂解時塑料垃圾受熱不均勻,可(kě)能(néng)部分(fēn)未發生裂解,部分(fēn)過裂解,最終導緻部分(fēn)塑料結焦碳化,出油率下降,甚至粘結附着在裂解器壁,損傷裂解設備。


惠城環保廢塑料化學(xué)回收技(jì )術


惠城環保自主研發的混合廢塑料深度裂解制化工原料技(jì )術,成功開創了碳氫資源循環使用(yòng)的新(xīn)途徑,這将是中國(guó)經過驗證認可(kě)的最具影響力的廢塑料化學(xué)回收工藝,大幅拓寬了廢塑料處理(lǐ)方式并将其轉化成具有高附加值的化工原料,幫助降低中國(guó)在廢塑料加工過程中的能(néng)耗和成本,從而減少了碳排放,促進實現塑料的循環利用(yòng)。


六大技(jì )術突破

01

垃圾中全量廢塑料分(fēn)選回收及原料化技(jì )術

全新(xīn)的垃圾分(fēn)類模式,可(kě)以全量回收垃圾中的中低價值廢塑料及低值紡織、竹木(mù)類,從顆粒形貌和元素組成兩方面,對固體(tǐ)廢塑料進行預處理(lǐ),如分(fēn)選、清洗、機械粉碎和水熱脫氯等過程,獲得顆粒尺寸合适和雜質(zhì)含量符合要求的廢塑料顆粒原料,實現無差别化高值利用(yòng)。除垃圾外,還可(kě)從農田中将地膜進行分(fēn)選,實現高值回收。


02

連續差壓恒溫穩定進料

擁有自主知識産權的差壓恒溫連續穩定進料技(jì )術,廢塑料從常溫常壓到高溫高壓實現了跨相轉變,使用(yòng)文(wén)丘裏管、高溫溶劑熔融等液固輸送方法和氣固輸送方法組合的工藝型式,構建廢塑料顆粒的連續穩定進料系統,有效避免再生造粒和液化工藝等變相過程産生的碳化和VOCs無序排放問題,為(wèi)大型工業化提供了可(kě)能(néng)。


03

溫度梯度分(fēn)布的逆流反應器

根據高分(fēn)子裂解是強吸熱反應,結合同族烴類分(fēn)子量與裂解活化能(néng)的負相關關系,通過設計氣固逆向接觸的流化床形成溫度梯度,來滿足廢塑料裂解過程中不同分(fēn)子量烴類适配最優裂解活化能(néng)的需求。


04

廢氣中氯化氫捕集回收技(jì )術

廢氣中氯化氫高效捕集技(jì )術,解決了含PVC塑料裂解過程中氯污染和回收難的技(jì )術瓶頸,實現廢氣無污染排放。


05

多(duō)産烯烴催化劑研發

公司獨家開發的廢塑料裂解專用(yòng)催化劑,靈活調變的催化劑配方搭配合适的工藝條件,使得乙烯、丙烯、丁烯及三苯收率可(kě)調。根據原料中PVC含量的不同,三烯三苯的總收率變動範圍為(wèi)85%~95%。


06

反應過程無污染,超低能(néng)耗

通過自熱式能(néng)量利用(yòng),裂解産生的焦炭可(kě)供應整個裝(zhuāng)置的能(néng)量需求,不再需要額外能(néng)源的補充。


塑料代替原油成為(wèi)現實

廢塑料通過深度裂解,可(kě)制取乙烯、丙烯、丁烯低碳烯烴及混合芳烴等化工原料,根據惠城環保技(jì )術轉化率測算,回收利用(yòng)1公斤廢塑料産生的基礎化工原料,相當于5公斤中間基原油裂解産生的化工原料,可(kě)減少固體(tǐ)廢棄物(wù)填埋1公斤。以年回收裂解5000萬噸廢塑料計算,可(kě)節省2.5億噸原油消耗量,相當于中國(guó)每年原油進口量的30%,同時減少5億噸CO2排放量,對降低我國(guó)原油對外依存度、賦能(néng)雙戰略實施具有高度的支撐意義。


廢塑料化學(xué)回收的戰略意義


經過多(duō)年技(jì )術攻關和中試裝(zhuāng)置成功運行,首套20萬噸/年混合廢塑料深度裂解制化工原料示範項目開工在即。混合廢塑料深度裂解制化工原料技(jì )術實現工業化,不僅以節能(néng)降碳為(wèi)重要抓手,轉變了發展方式,優化了經濟結構,轉換了增長(cháng)動力,在資源高效利用(yòng)和綠色低碳發展的基礎上推動區(qū)域的經濟社會發展,同時,打開了廢塑料化學(xué)回收再利用(yòng)領域的新(xīn)格局,搶占了再生資源技(jì )術的制高點,從廢物(wù)中尋求資源,助力國(guó)家“能(néng)源-經濟-環境”戰略轉型及雙碳戰略的實現。