用化學(xué)循環(huán)將廢塑料“吃干榨盡”
廢塑料“誕生”的背景
自20世紀(jì)40年代首次對塑料進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)合成以來，人們對塑料制品的需求和性能的要求不斷升級，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(qiáng)度及抗腐蝕性的特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活的每個(gè)領(lǐng)域，從溫室、地膜、涂料和電線，到包裝、薄膜、封面、袋子和容器，為人類的工作和生活帶來了舒適、安全與便利。在塑料誕生后的70多年間，塑料工業(yè)快速發(fā)展，已成長為了一個(gè)品種齊全，規(guī)格繁多的支柱性產(chǎn)業(yè)。
一個(gè)不爭的事實(shí)是人類社會每天生產(chǎn)大量的塑料產(chǎn)品，隨之而來大量廢舊塑料也在人們工作生活中不斷產(chǎn)生。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署2023年發(fā)布的報(bào)告顯示，全球塑料年產(chǎn)量超過4.3億噸，其中三分之二塑料制品均為短期使用，很快就會變成廢物。雖然塑料在人類日常生活和生產(chǎn)中發(fā)揮了舉足輕重的作用，但是由于其使用后破損、老或丟棄成為廢棄物，且極難降解，以致廢棄后的塑料能夠長期存在，形成了所謂的“白色污染”，給人類的生存環(huán)境帶來了巨大的壓力，由此引發(fā)的環(huán)境問題愈發(fā)突出。特別值得注意的是，當(dāng)前廢塑料的自然降解速度和處置及利用速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于塑料的生產(chǎn)速度，中國2022年塑料產(chǎn)量為7771萬噸，但回收量僅為1800萬噸，而且人們對于塑料的使用量依然在大幅度地持續(xù)增長，這就使得由塑料垃圾帶來的環(huán)境污染更加突出。資源是人類永恒的話題，節(jié)約資源、低碳生活、綠色可持續(xù)發(fā)展的意識已深入人心，因此人們對塑料垃圾回收利用的覺醒也是大勢所趨。
塑料污染治理已達(dá)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(dá)成共識，多國針對塑料污染治理達(dá)成諸多國際公約。2015年9月，超過150位世界領(lǐng)導(dǎo)人出席聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展首腦會議，193個(gè)成員國通過《2030年可持續(xù)發(fā)展議程》，提出17個(gè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，其中3個(gè)目標(biāo)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(dá)成共識。此后，塑料污染問題不斷得到國際重視，在達(dá)沃斯世界經(jīng)濟(jì)論壇、聯(lián)合國大會、G7峰會、G20部長會議、《巴塞爾公約》締約方大會等國際重要組織和會議中，《海洋塑料憲章》、“塑料循環(huán)經(jīng)濟(jì)”、《巴塞爾公約塑料垃圾修正案》等理念和公約被提出，塑料污染治理已成全球共識。
2022年3月2日，第五屆聯(lián)合國環(huán)境大會續(xù)會在肯尼亞首都內(nèi)羅畢通過《終止塑料污染決議（草案）》，旨在推動全球治理塑料污染。決議指出，到2024年達(dá)成一項(xiàng)具有國際法律約束力的協(xié)議，涉及塑料制品的整個(gè)生命周期，包括其生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、回收和處理等。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署表示，該決議將推動相關(guān)方從根本上轉(zhuǎn)變生產(chǎn)、消費(fèi)塑料和管理塑料廢棄物的方式。2021年，國家發(fā)展改革委、生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合發(fā)布了《“十四五”塑料污染治理行動方案》，這是繼2020年1月兩部委《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的意見》出臺后，國家對大力治理塑料污染決心的又一次政策升級，進(jìn)一步完善了塑料污染全鏈條治理體系，細(xì)化了塑料使用源頭減量，塑料垃圾清理、回收、再生利用、科學(xué)處置等方面部署，推動塑料污染治理持續(xù)深入。
廢塑料化學(xué)回收是未來發(fā)展趨勢
現(xiàn)階段，廢塑料回收利用量低，國內(nèi)外處理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和土壤與地下水污染，而焚燒雖可回收部分能量，但會產(chǎn)生一級致癌物質(zhì)-二噁英，污染空氣。
物理回收的產(chǎn)品一般難以達(dá)到原生塑料的質(zhì)量，其循環(huán)利用多屬于降級使用。在處理低值的、混合的、受污染的塑料垃圾上，這一技術(shù)難度大、經(jīng)濟(jì)性差，不太適用。各類復(fù)合膜類、塑料袋等廢棄后混入生活垃圾的一次性包裝物，占塑料垃圾的比重較大，是塑料污染治理的“硬骨頭”，也是塑料垃圾資源化利用、高值化利用急需攻關(guān)的難題。
廢塑料化學(xué)回收技術(shù)不僅可以“吃掉”現(xiàn)有物理回收技術(shù)無法處理或回收效益低的低值、混合、受污染的塑料廢棄物，進(jìn)一步提高資源綜合利用率，同時(shí)有助于減少生產(chǎn)原生料所需的化石原料的消耗，避免塑料焚燒產(chǎn)生的大量二氧化碳，從而降低塑料產(chǎn)品全生命周期的二氧化碳排放量。同時(shí)因其卓越的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，可能會成為環(huán)衛(wèi)固廢和石油化工領(lǐng)域的“第二增長曲線”。
廢塑料的化學(xué)回收是將廢塑料轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)油品燃料或化工原料的方法，正成為世界范圍科技研發(fā)的重點(diǎn)，是未來塑料垃圾處置和回收的發(fā)展方向。
廢塑料化學(xué)回收的工業(yè)化瓶頸
廢塑料化學(xué)回收實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)存在著巨大的難題需要攻克。
原料
對塑料垃圾種類要求苛刻，大多局限于處理單一種類，不能處理任意比率混合的塑料垃圾，特別是含氯的聚氯乙烯。
運(yùn)轉(zhuǎn)
受限于進(jìn)料的不可持續(xù)性與結(jié)焦的定期清理，大多為間歇性，無法保持長周期運(yùn)轉(zhuǎn)。
規(guī)模
受限于投入與產(chǎn)出效率，工藝的不成熟等，大都屬于實(shí)驗(yàn)性，規(guī)模較小。
能耗
無論采用何種加熱方式，都不可避免的導(dǎo)致熱量大量散失。
加熱方式
如果不采用載體或輔助機(jī)構(gòu)，裂解時(shí)塑料垃圾受熱不均勻，可能部分未發(fā)生裂解，部分過裂解，最終導(dǎo)致部分塑料結(jié)焦碳化，出油率下降，甚至粘結(jié)附著在裂解器壁，損傷裂解設(shè)備。
惠城環(huán)保廢塑料化學(xué)回收技術(shù)
惠城環(huán)保自主研發(fā)的混合廢塑料深度催化裂解（CPDCC）技術(shù)，成功開創(chuàng)了碳?xì)滟Y源循環(huán)使用的新途徑，這將是中國經(jīng)過驗(yàn)證認(rèn)可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方式并將其轉(zhuǎn)化成具有高附加值的化工原料，幫助降低中國在廢塑料加工過程中的能耗和成本，從而減少了碳排放，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)塑料的循環(huán)利用。
六大技術(shù)突破
01
垃圾中全量廢塑料分選回收及原料化技術(shù)
全新的垃圾分類模式，可以全量回收垃圾中的中低價(jià)值廢塑料及低值紡織、竹木類，從顆粒形貌和元素組成兩方面，對固體廢塑料進(jìn)行預(yù)處理，如分選、清洗、機(jī)械粉碎和水熱脫氯等過程，獲得顆粒尺寸合適和雜質(zhì)含量符合要求的廢塑料顆粒原料，實(shí)現(xiàn)無差別化高值利用。除垃圾外，還可從農(nóng)田中將地膜進(jìn)行分選，實(shí)現(xiàn)高值回收。
02
連續(xù)差壓恒溫穩(wěn)定進(jìn)料
擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的差壓恒溫連續(xù)穩(wěn)定進(jìn)料技術(shù)，廢塑料從常溫常壓到高溫高壓實(shí)現(xiàn)了跨相轉(zhuǎn)變，使用文丘里管、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(gòu)建廢塑料顆粒的連續(xù)穩(wěn)定進(jìn)料系統(tǒng)，有效避免再生造粒和液化工藝等變相過程產(chǎn)生的碳化和VOCs無序排放問題，為大型工業(yè)化提供了可能。
03
溫度梯度分布的逆流反應(yīng)器
根據(jù)高分子裂解是強(qiáng)吸熱反應(yīng)，結(jié)合同族烴類分子量與裂解活化能的負(fù)相關(guān)關(guān)系，通過設(shè)計(jì)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子量烴類適配最優(yōu)裂解活化能的需求。
04
廢氣中氯化氫捕集回收技術(shù)
廢氣中氯化氫高效捕集技術(shù)，解決了含PVC塑料裂解過程中氯污染和回收難的技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)廢氣無污染排放。
05
多產(chǎn)烯烴催化劑研發(fā)
公司獨(dú)家開發(fā)的廢塑料裂解專用催化劑，靈活調(diào)變的催化劑配方搭配合適的工藝條件，使得乙烯、丙烯、丁烯及三苯收率可調(diào)。根據(jù)原料中PVC含量的不同，三烯三苯的總收率變動范圍為85%~95%。
06
反應(yīng)過程無污染，超低能耗
通過自熱式能量利用，裂解產(chǎn)生的焦炭可供應(yīng)整個(gè)裝置的能量需求，不再需要額外能源的補(bǔ)充。
塑料代替原油成為現(xiàn)實(shí)
廢塑料通過深度裂解，可制取乙烯、丙烯、丁烯低碳烯烴及混合芳烴等化工原料，根據(jù)惠城環(huán)保技術(shù)轉(zhuǎn)化率測算，回收利用1公斤廢塑料產(chǎn)生的基礎(chǔ)化工原料，相當(dāng)于3公斤中間基原油裂解產(chǎn)生的化工原料，可減少固體廢棄物填埋1公斤。以年回收裂解5000萬噸廢塑料計(jì)算，可節(jié)省1-1.5億噸原油消耗量，相當(dāng)于中國每年原油進(jìn)口量的20%，同時(shí)減少2.5億噸CO2排放量，對降低我國原油對外依存度、賦能雙戰(zhàn)略實(shí)施具有高度的支撐意義。
廢塑料化學(xué)回收的戰(zhàn)略意義
經(jīng)過多年技術(shù)攻關(guān)和中試裝置成功運(yùn)行，首套20萬噸/年混合廢塑料資源化綜合利用示范項(xiàng)目開工在即。混合廢塑料深度催化裂解（CPDCC）技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，不僅以節(jié)能降碳為重要抓手，轉(zhuǎn)變了發(fā)展方式，優(yōu)化了經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換了增長動力，在資源高效利用和綠色低碳發(fā)展的基礎(chǔ)上推動區(qū)域的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，同時(shí)，打開了廢塑料化學(xué)回收再利用領(lǐng)域的新格局，搶占了再生資源技術(shù)的制高點(diǎn)，從廢物中尋求資源，助力國家“能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境”戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型及雙碳戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)。