廢塑料變油？真的！有這項航天技術加持
人民資訊2022-05-25 17:00
本文轉自：中國環境
塑料，作為一種重要的基礎材料，日常生活中隨處可見。塑料污染的本質是塑料垃圾進入到土壤、水體等自然環境中且難以降解，帶來視覺污染、土壤破壞、微塑料等環境危害。
在廢塑料治理中，除了熟知的物理回收，還有化學回收，主要運用熱解、解聚等方式。那么航天熱解SHCP技術，這項軍用技術轉民用的項目，具備什么樣的優勢？將如何發揮作用？未來，廢塑料化學回收又會朝著什么樣的方向發展？
記者專訪北京航天動力研究所副所長、研究員，SHCP技術主要發明人張彥軍。
廢塑料化學回收正當時
“我國廢塑料化學回收剛起步。”張彥軍說。
2021年4月，生態環境部組織編制了《廢塑料污染控制技術規范（征求意見稿）》，并于今年4月審議并原則通過。其中指出，廢塑料的化學再生指利用化學技術使廢塑料重新轉換為樹脂單體、低聚物、裂解油或合成氣的方法，適用于處理低價值、成分復雜，較難進行物理再生的廢塑料。
2021年7月，國家發改委印發《“十四五”循環經濟發展規劃》，提出到 2025 年，廢舊物資回收網絡更加完善，再生資源循環利用能力進一步提升，覆蓋全社會的資源循環利用體系基本建成。
2021年9月，國家發改委、生態環境部印發了《“十四五”塑料污染治理行動方案》，主要任務之一就是加快推進塑料廢棄物規范回收利用和處置，包括加強塑料廢棄物規范回收和清運、建立完善農村塑料廢棄物收運處置體系、加大塑料廢棄物再生利用、提升塑料垃圾無害化處置水平等。
2021年11月，工業和信息化部印發《“十四五”工業綠色發展規劃》，其中提到落實塑料污染治理要求，實施廢塑料綜合利用行業規范條件，鼓勵開展廢塑料化學循環利用。推進低值廢塑料熱裂解。
廢塑料化學再生在困境中前進
據張彥軍介紹，廢塑料化學回收的方式可減少化石能源消耗，實現廢塑料同級再生利用，具有顯著的減碳效果。“但尚未有成功的商業化應用案例。”
癥結到底在哪兒？
產業鏈仍面臨困境。“在《國民經濟行業分類》中，并沒有對廢塑料化學回收產業進行準確的分類，缺乏明確的定位和監管；部分地區政府要求項目落地在非常稀缺的化工園區或者化工聚集區；同時廢塑料的化學回收技術參差不齊易與‘土法煉油’混淆，由此導致此類項目落地困難。”張彥軍說。
除此之外，原料端、生產端、產品端，關關都有難題。
原料收集難——目前大部分低值廢塑料主要流向了填埋場和焚燒廠，在地理分布上較為分散。
生產難以規模化發展——一是技術不成熟。以熱解技術為例，無論是間歇操作設備，還是連續外熱管式和回轉式設備，都存在傳熱速度慢、傳熱不均勻的問題，導致設備處理規模小，結焦嚴重，對原料適應差等。二是技術規范缺位。技術路線、耗能等方面只能借鑒焚燒發電或者化工行業標準，設計建造成本高。三是技術瓶頸有待突破。低品質廢塑料成分復雜，污染程度高，塑料熱解油中Cl、Si等雜質含量高，不能直接進入煉廠深加工。
終端產品仍需“闖關”——例如《廢塑料污染控制技術規范》（征求意見稿）提到，未進行加工的裂解油和不符合相關產品質量標準的加工產物應按照危險廢物管理。鑒于缺少廢塑料熱解油標準，則需將產物加工達到相關燃料油的標準，提高了生產成本。
然而，若想順利進入下游煉廠生產環節制新塑料，還需解決對廢塑料熱解油的除雜提質問題。
即便經過一番回爐造血，終端產品再生塑料（PCR）也會因缺乏使用領域、比例等的明確規定和相關財稅政策鼓勵而無法闊步前進。
航天技術用于環保優勢在哪？
作為中國航天科技集團公司重大創新研發項目，已申報發明專利49項的航天熱解SHCP技術，究竟是一項怎樣的技術？在廢塑料化學回收領域會如何發揮作用？
“它依托火箭發動機燃燒、傳熱和密封技術, 原創研發采用了固體熱載體循環機械流化加熱的有機固廢熱解處理技術（SHCP），進而將廢塑料在絕氧環境中加熱分解，生成熱解油、熱解氣、熱解碳。”張彥軍回答道。
“熱解氣和熱解碳作為燃料，為系統自身提供熱解反應所需要的能量，同時利用分離后高溫煙氣余熱產生蒸汽用于裝置自用和外供，最終輸出熱解油、蒸汽。熱解油可作為燃料油，也可作為煉廠原料深加工為成品油或化工品，實現廢塑料同級循環利用。”張彥軍補充道。
“整個流程包括廢塑料預處理單元、熱解單元、熱解油氣分離凈化單元、熱解油精制單元、煙氣凈化單元以及其他輔助單元。”張彥軍說。
那么優勢如何體現？張彥軍進行了詳細解讀：
技術具備領先性。
一是原料適應性廣：熱解設備可吃“粗糧”，處理各類混雜塑料時無需分類、清洗。真正解決了物理回收不能處理的低殘值廢塑料的無害化和資源化利用問題，豐富了應用場景，從源頭適應性上推動了產業發展。
二是避免結焦：與外熱式熱解技術相比，采用固體熱載體加熱，升溫速度快，傳熱均勻，可有效減少裂解焦前驅體形成（主動預防結焦），同時高溫流態化介質與廢塑料研磨混合，反應器內不發生結焦現象，清焦功能徹底（流化動態清焦）。
規模化發展可實現。
一方面，相較其他企業一般單套裝置在10—30 t/d，SHCP技術可實現單機350t/d的規模化生產。提高了經濟效益，增強了項目相關方信心，為下游石化企業突破熱解油深加工技術和規模化使用增添動力，助力廢塑料化學再生閉環產業鏈的實現；
另一方面，熱解反應速率快，二次反應程度低，熱解油收率高，可自供熱。大大提高了廢塑料的利用價值，從經濟驅動角度上吸引資本關注廢塑料的高附加值利用，改變廢塑料化學回收行業現狀。
據張彥軍介紹，航天熱解SHCP技術經過6年的技術研發和中試驗證，已經開始布局商業化示范裝置建設。
圖為航天熱解SHCP技術示范裝置 北京航天動力研究所供
“2018年7月在河北霸州建成了一套10噸每天規模的中試裝置，實現了不同有機固廢的連續進料、連續產油、排渣等‘全流程、自閉環、滿負荷’和168小時連續運行的目標。”張彥軍說。
“產出的熱解油經過分餾調和后可滿足SH/T 0356-1996 4#燃料油標準指標要求，精制后可作為GB17411-2015船用燃料油的調和油，也可作為原料油進行深加工。”張彥軍回答道。
在談到應用推廣時，張彥軍表示，3萬噸每年的回收裝置總投資約1億元，內部收益率大于20%，投資回收期為5年，經濟效益良好。
“這項技術可實現對生活垃圾分選廢塑料、填埋場陳腐垃圾塑料、快遞包裝物、造紙廠尾渣塑料、工業拆解廢塑料，以及危廢包裝物、油泥等的無害化和資源化處理，市場前景可期。”張彥軍說。
未來廢塑料化學回收行業如何發展？
在有關部門鼓勵和支持下，以航天科技、中石化、中石油為代表的高科技企業和以石化聯合會、再生資源協會、合成樹脂協會為代表的協會機構都在積極推動廢塑料化學回收。
談及未來發展，張彥軍提出了他的看法：
制定廢塑料化學回收行業相關標準和規范勢在必行，明確化學回收行業分類，同時引導和建設一批化學回收示范產業集聚園區。
應進一步健全生活垃圾分類收集設施，如設立配套廢塑料垃圾分選設施、建立廢塑料資源交易中心等，建立低值廢塑料的回收體系，保障原料供應。同時，規范工業源廢塑料的收集處置，限制廢塑料的填埋、焚燒等污染嚴重處置方式。
鑒于目前歐洲各國出臺了包裝稅從經濟驅動層面推進廢塑料化學回收和PCR塑料使用。我國可以出臺關于化學回收PCR的使用領域和比例以及熱解油等相應政策，并運用經濟手段鼓勵廢塑料再生，規避PCR原料油按危廢管理；探索建立塑料中間產品和終端產品的綠色認證體系，構建綠色全生命周期體系，鼓勵和規范終端應用。
面對“卡脖子”的技術難題，加大政策支持，支持擁有創新技術企業新建或利用現有裝置開展工業化示范，引導頭部企業加強攻關，推動建立產學研合作、產業鏈協作；在金融支持方面，除了爭取地方財政，還可設立專業的產業基金和綠色金融渠道，對廢塑料化學回收項目給予直接投資和優先發行債券等。
相信在全社會對低碳經濟和廢塑料污染治理的關注下，在政策的推動下，廢塑料化學回收產業的蓬勃發展將很快到來。
