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用化学循环将废塑料“吃干榨尽”

废塑料“诞生”的背景


自20世纪40年代首次对塑料进行大规模工业化生产合成以来,人们对塑料制品的需求和性能的要求不断升级,塑料制品凭借其易于加工成型,来源广、质量轻,并且具备一定韧度、强度及抗腐蚀性的特点,被广泛地应用于人们日常生产生活的每个领域,从温室、地膜、涂料和电线,到包装、薄膜、封面、袋子和容器,为人类的工作和生活带来了舒适、安全与便利。在塑料诞生后的70多年间,塑料工业快速发展,已成长为了一个品种齐全,规格繁多的支柱性产业。

一个不争的事实是人类社会每天生产大量的塑料产品,随之而来大量废旧塑料也在人们工作生活中不断产生。联合国环境规划署2023年发布的报告显示,全球塑料年产量超过4.3亿吨,其中三分之二塑料制品均为短期使用,很快就会变成废物。虽然塑料在人类日常生活和生产中发挥了举足轻重的作用,但是由于其使用后破损、老或丢弃成为废弃物,且极难降解,以致废弃后的塑料能够长期存在,形成了所谓的“白色污染”,给人类的生存环境带来了巨大的压力,由此引发的环境问题愈发突出。特别值得注意的是,当前废塑料的自然降解速度和处置及利用速度远远落后于塑料的生产速度,中国2022年塑料产量为7771万吨,但回收量仅为1800万吨,而且人们对于塑料的使用量依然在大幅度地持续增长,这就使得由塑料垃圾带来的环境污染更加突出。资源是人类永恒的话题,节约资源、低碳生活、绿色可持续发展的意识已深入人心,因此人们对塑料垃圾回收利用的觉醒也是大势所趋。


塑料污染治理已达成全球共识


世界政治首脑在塑料污染的重大危害性方面达成共识,多国针对塑料污染治理达成诸多国际公约。2015年9月,超过150位世界领导人出席联合国可持续发展首脑会议,193个成员国通过《2030年可持续发展议程》,提出17个可持续发展目标,其中3个目标涉及塑料污染。这是世界政治首脑第一次在塑料污染方面达成共识。此后,塑料污染问题不断得到国际重视,在达沃斯世界经济论坛、联合国大会、G7峰会、G20部长会议、《巴塞尔公约》缔约方大会等国际重要组织和会议中,《海洋塑料宪章》、“塑料循环经济”、《巴塞尔公约塑料垃圾修正案》等理念和公约被提出,塑料污染治理已成全球共识。

2022年3月2日,第五届联合国环境大会续会在肯尼亚首都内罗毕通过《终止塑料污染决议(草案)》,旨在推动全球治理塑料污染。决议指出,到2024年达成一项具有国际法律约束力的协议,涉及塑料制品的整个生命周期,包括其生产、设计、回收和处理等。联合国环境规划署表示,该决议将推动相关方从根本上转变生产、消费塑料和管理塑料废弃物的方式。2021年,国家发展改革委、生态环境部联合发布了《“十四五”塑料污染治理行动方案》,这是继2020年1月两部委《关于进一步加强塑料污染治理的意见》出台后,国家对大力治理塑料污染决心的又一次政策升级,进一步完善了塑料污染全链条治理体系,细化了塑料使用源头减量,塑料垃圾清理、回收、再生利用、科学处置等方面部署,推动塑料污染治理持续深入。


废塑料化学回收是未来发展趋势


现阶段,废塑料回收利用量低,国内外处理废塑料的方法主要有填埋、焚烧以及再造粒等。填埋和焚烧简单方便,但填埋会造成土地占用和土壤与地下水污染,而焚烧虽可回收部分能量,但会产生一级致癌物质-二噁英,污染空气。

物理回收的产品一般难以达到原生塑料的质量,其循环利用多属于降级使用。在处理低值的、混合的、受污染的塑料垃圾上,这一技术难度大、经济性差,不太适用。各类复合膜类、塑料袋等废弃后混入生活垃圾的一次性包装物,占塑料垃圾的比重较大,是塑料污染治理的“硬骨头”,也是塑料垃圾资源化利用、高值化利用急需攻关的难题。

废塑料化学回收技术不仅可以“吃掉”现有物理回收技术无法处理或回收效益低的低值、混合、受污染的塑料废弃物,进一步提高资源综合利用率,同时有助于减少生产原生料所需的化石原料的消耗,避免塑料焚烧产生的大量二氧化碳,从而降低塑料产品全生命周期的二氧化碳排放量。同时因其卓越的技术经济性,可能会成为环卫固废和石油化工领域的“第二增长曲线”。

废塑料的化学回收是将废塑料转化为高品质油品燃料或化工原料的方法,正成为世界范围科技研发的重点,是未来塑料垃圾处置和回收的发展方向。


废塑料化学回收的工业化瓶颈


废塑料化学回收实现工业化生产存在着巨大的难题需要攻克。

原料

对塑料垃圾种类要求苛刻,大多局限于处理单一种类,不能处理任意比率混合的塑料垃圾,特别是含氯的聚氯乙烯。

运转

受限于进料的不可持续性与结焦的定期清理,大多为间歇性,无法保持长周期运转。

规模

受限于投入与产出效率,工艺的不成熟等,大都属于实验性,规模较小。

能耗

无论采用何种加热方式,都不可避免的导致热量大量散失。

加热方式

如果不采用载体或辅助机构,裂解时塑料垃圾受热不均匀,可能部分未发生裂解,部分过裂解,最终导致部分塑料结焦碳化,出油率下降,甚至粘结附着在裂解器壁,损伤裂解设备。


老版宝马在线1211电子游戏废塑料化学回收技术


老版宝马在线1211电子游戏自主研发的混合废塑料深度裂解制化工原料技术,成功开创了碳氢资源循环使用的新途径,这将是中国经过验证认可的最具影响力的废塑料化学回收工艺,大幅拓宽了废塑料处理方式并将其转化成具有高附加值的化工原料,帮助降低中国在废塑料加工过程中的能耗和成本,从而减少了碳排放,促进实现塑料的循环利用。


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六大技术突破

01

垃圾中全量废塑料分选回收及原料化技术

全新的垃圾分类模式,可以全量回收垃圾中的中低价值废塑料及低值纺织、竹木类,从颗粒形貌和元素组成两方面,对固体废塑料进行预处理,如分选、清洗、机械粉碎和水热脱氯等过程,获得颗粒尺寸合适和杂质含量符合要求的废塑料颗粒原料,实现无差别化高值利用。除垃圾外,还可从农田中将地膜进行分选,实现高值回收。


02

连续差压恒温稳定进料

拥有自主知识产权的差压恒温连续稳定进料技术,废塑料从常温常压到高温高压实现了跨相转变,使用文丘里管、高温溶剂熔融等液固输送方法和气固输送方法组合的工艺型式,构建废塑料颗粒的连续稳定进料系统,有效避免再生造粒和液化工艺等变相过程产生的碳化和VOCs无序排放问题,为大型工业化提供了可能。


03

温度梯度分布的逆流反应器

根据高分子裂解是强吸热反应,结合同族烃类分子量与裂解活化能的负相关关系,通过设计气固逆向接触的流化床形成温度梯度,来满足废塑料裂解过程中不同分子量烃类适配最优裂解活化能的需求。


04

废气中氯化氢捕集回收技术

废气中氯化氢高效捕集技术,解决了含PVC塑料裂解过程中氯污染和回收难的技术瓶颈,实现废气无污染排放。


05

多产烯烃催化剂研发

公司独家开发的废塑料裂解专用催化剂,灵活调变的催化剂配方搭配合适的工艺条件,使得乙烯、丙烯、丁烯及三苯收率可调。根据原料中PVC含量的不同,三烯三苯的总收率变动范围为85%~95%。


06

反应过程无污染,超低能耗

通过自热式能量利用,裂解产生的焦炭可供应整个装置的能量需求,不再需要额外能源的补充。


塑料代替原油成为现实

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废塑料通过深度裂解,可制取乙烯、丙烯、丁烯低碳烯烃及混合芳烃等化工原料,根据老版宝马在线1211电子游戏技术转化率测算,回收利用1公斤废塑料产生的基础化工原料,相当于5公斤中间基原油裂解产生的化工原料,可减少固体废弃物填埋1公斤。以年回收裂解5000万吨废塑料计算,可节省2.5亿吨原油消耗量,相当于中国每年原油进口量的30%,同时减少5亿吨CO2排放量,对降低我国原油对外依存度、赋能双战略实施具有高度的支撑意义。


废塑料化学回收的战略意义


经过多年技术攻关和中试装置成功运行,首套20万吨/年混合废塑料深度裂解制化工原料示范项目开工在即。混合废塑料深度裂解制化工原料技术实现工业化,不仅以节能降碳为重要抓手,转变了发展方式,优化了经济结构,转换了增长动力,在资源高效利用和绿色低碳发展的基础上推动区域的经济社会发展,同时,打开了废塑料化学回收再利用领域的新格局,抢占了再生资源技术的制高点,从废物中寻求资源,助力国家“能源-经济-环境”战略转型及双碳战略的实现。


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