01 | 定義

對(duì)廢塑料進(jìn)行化學(xué)方式處置會(huì)產(chǎn)生多種產(chǎn)品方向，并非所有產(chǎn)品最終都會(huì)用于制造新塑料。

在歐美國(guó)家，廢塑料“化學(xué)回收”與“化學(xué)循環(huán)”的概念是等同的（Chemical Recycling）?？泼瘜W(xué)回收研究院對(duì)此進(jìn)行區(qū)分定義：

 以上幾者關(guān)系如圖1所示。

圖1  廢塑料化學(xué)回收概念示意圖

作為塑料廢棄物回收再生的兩條主要路徑，物理回收和化學(xué)回收各有優(yōu)勢(shì)，物理回收適合處理高價(jià)值、品類(lèi)單一、較為干凈的廢塑料，化學(xué)回收可以處理低價(jià)值、混合的、受污染的廢塑料。物理回收的產(chǎn)物較難達(dá)到食品和醫(yī)藥等高價(jià)值應(yīng)用領(lǐng)域要求，化學(xué)回收是在廢塑料分子層面進(jìn)行拆分和重組，產(chǎn)物與石油基塑料質(zhì)量相同，可應(yīng)用于食品和醫(yī)藥等高價(jià)值領(lǐng)域。物理回收和化學(xué)回收是互補(bǔ)關(guān)系。

熱塑性塑料根據(jù)聚合反應(yīng)不同，分為加聚類(lèi)塑料和縮聚類(lèi)塑料，如圖2所示。

圖2  化學(xué)回收技術(shù)分類(lèi)

加聚類(lèi)塑料，是小分子烯烴或烯烴的取代衍生物在加熱和催化劑作用下通過(guò)加成反應(yīng)形成的高分子聚合物，主要包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等聚烯烴類(lèi)塑料和聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）等。縮聚類(lèi)塑料是多官能團(tuán)單體之間通過(guò)發(fā)生多次縮合反應(yīng)，并放出水、醇、氨或氯化氫等低分子副產(chǎn)物后形成的高分子縮聚物，主要包括聚酰胺（PA）、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯（PET）、聚碳酸酸（PC）、聚氨酯（PU）等。

加聚反應(yīng)是不可逆反應(yīng)，而縮聚反應(yīng)大多是可逆反應(yīng)，這就決定了廢舊加聚類(lèi)塑料和縮聚類(lèi)塑料化學(xué)回收方法不同。加聚類(lèi)塑料化學(xué)回收方法統(tǒng)稱(chēng)為裂解法，縮聚類(lèi)塑料化學(xué)回收方法統(tǒng)稱(chēng)為解聚法。

裂解法是指加聚類(lèi)塑料分解成小分子化合物或單體的化學(xué)回收方法，主要有熱裂解和催化裂解兩個(gè)方向，具體包括氣化裂解法、微波裂解法、加熱裂解法、共混裂解法、超臨界水法、加氫裂解法、催化裂解法等。簡(jiǎn)而言之，裂解法最基本的條件是熱裂解；采用微波加熱的熱裂解，稱(chēng)為微波裂解法；在熱裂解過(guò)程中加入一定量的空氣或氧氣，稱(chēng)為氣化裂解法；在熱裂解法基礎(chǔ)上增加催化劑促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的定向發(fā)生，稱(chēng)為催化裂解法；在催化裂解過(guò)程中上加入氫氣，稱(chēng)為加氫裂解法；將廢塑料與其他有機(jī)物的混合物進(jìn)行熱裂解，稱(chēng)為共混裂解法；采用超臨界水作為介質(zhì)進(jìn)行熱解，稱(chēng)為超臨界水法。

解聚法是指縮聚類(lèi)塑料在酸、堿、水、醇、催化劑等條件下，由高分子縮聚物降解成低聚物和/或單體的化學(xué)回收方法。解聚法主要會(huì)用到溶劑，故又稱(chēng)為溶劑解法，根據(jù)溶劑性質(zhì)的不同，又可分為水解法、醇解法、其他溶劑解法等。詳見(jiàn)圖2。

在熱裂解基礎(chǔ)上增加氧化介質(zhì)（空氣、氧氣或水蒸氣），將廢塑料分解，以獲得合成氣（CO、H₂、CH₄等）的化學(xué)回收方法。合成氣可作為生產(chǎn)其他化工產(chǎn)品（甲醇、合成氨等）的原料，也可作為燃料用于高效、低污染的燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)電站發(fā)電和供熱，以提高資源回收利用價(jià)值。

該技術(shù)工藝特點(diǎn)是無(wú)需對(duì)廢塑料進(jìn)行過(guò)于精細(xì)的預(yù)處理，可以分解混雜廢舊塑料甚至與城市垃圾混雜的廢舊塑料。氣化裂解法與焚燒法的主要區(qū)別是加入氧氣量不同：焚燒法又稱(chēng)為過(guò)氧化法，在廢塑料熱解過(guò)程中加入過(guò)量氧氣/空氣，廢塑料完全燃燒，產(chǎn)物主要為CO₂和H₂O等；氣化裂解法又稱(chēng)為部分氧化法，在廢塑料熱解過(guò)程中加入一定量氧氣/空氣，廢塑料在其中部分氧化，生成產(chǎn)物主要為CO和H₂等。

由于氣化裂解將大分子拆解為最小的分子，需要消耗大量能量，能耗成本較高，罕有工業(yè)化應(yīng)用。目前美國(guó)Texaco公司對(duì)氣化工藝研究較早，其廢塑料碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)91％，產(chǎn)品主要成分為CO和H₂。

微波熱解技術(shù)是在無(wú)氧或缺氧條件下，利用大量熱能將大分子量廢塑料裂解為分子量相對(duì)較小的化學(xué)品或燃燒氣體，主要包括C₄及以下的石油氣。微波熱解法和焚燒法是兩個(gè)完全不同的過(guò)程，焚燒是放熱過(guò)程，而微波熱解需要吸收大量熱量。焚燒的主要產(chǎn)物是二氧化碳和水，而裂解的主要產(chǎn)物是石油氣。

與傳統(tǒng)熱解相比，微波熱解具有獨(dú)特的傳熱傳質(zhì)規(guī)律和更好的加熱均勻性，而且溫度調(diào)控、熱解過(guò)程及預(yù)期最終產(chǎn)物的控制相對(duì)更加容易，節(jié)省大量反應(yīng)時(shí)間，并且設(shè)備熱慣性小。

微波裂解與氣化裂解類(lèi)似，將大分子拆解為較小分子，產(chǎn)出物價(jià)值比合成氣高，同時(shí)能耗成本也較高，工業(yè)化應(yīng)用尚較少，目前在開(kāi)發(fā)該技術(shù)的有中國(guó)石化等。

熱裂解法，又稱(chēng)為干餾法，是指固體有機(jī)物在隔絕氧氣條件下加熱分解，最終生成可燃?xì)?、液體油和固體炭的化學(xué)方法。按加熱溫度不同，可分為三種：900℃以上為高溫?zé)峤猓?00℃-900℃為中溫?zé)峤猓?00℃以下為低溫?zé)峤狻?/span>

這種以液體產(chǎn)品為目標(biāo)產(chǎn)物的工藝，又稱(chēng)為液化工藝。液化工藝是熱裂解法的主要工藝，也是催化裂解法、加氫裂解法、共混裂解法和超臨界水法的主要工藝。液化工藝產(chǎn)出的液體產(chǎn)品主要為油類(lèi)，包括蠟油、重油、柴油、汽油、溶劑油、石腦油等，根據(jù)裂解方法不同，各種油品所占含量不同。這些油品的市場(chǎng)價(jià)值比合成氣和固體炭高，因此，液化工藝比氣化和炭化工藝經(jīng)濟(jì)效益好，這也是液化工藝比氣化和炭化工藝發(fā)展好的主要原因。

目前國(guó)內(nèi)研究該技術(shù)的有青島科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院院長(zhǎng)汪傳聲教授團(tuán)隊(duì)和同濟(jì)大學(xué)熱能所陳德珍教授團(tuán)隊(duì)等，使用該技術(shù)的企業(yè)有英國(guó)的Plastic Energy、挪威的Quantafuel、美國(guó)的Agilyx和中國(guó)的航天動(dòng)力研究所、恒譽(yù)環(huán)保等，目前有產(chǎn)能的僅有Plastic Energy，產(chǎn)能為每年數(shù)千噸。

（1）高溫?zé)崃呀?/span>：廢塑料高溫?zé)崃呀忸?lèi)似于煤的高溫干餾，會(huì)產(chǎn)生大量可燃?xì)?，但與氣化裂解法比，根本區(qū)別是高溫?zé)崃呀馐菬o(wú)氧裂解而氣化裂解是有氧裂解。另外，氣化裂解的產(chǎn)物是合成氣，不會(huì)有固體焦炭產(chǎn)生；高溫?zé)崃呀庵饕a(chǎn)物則是焦炭和可燃?xì)?，兩者比例可通過(guò)控制反應(yīng)條件進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)高溫?zé)崃呀庖援a(chǎn)生焦炭為目標(biāo)產(chǎn)物時(shí)，可稱(chēng)為炭化工藝。炭化工藝產(chǎn)生的固體炭可進(jìn)一步制成焦炭、活性炭、離子交換樹(shù)脂，甚至碳納米管等。

（2）中溫?zé)崃呀?/span>：廢塑料中溫?zé)崃呀鉁囟葹?00℃~900℃，介于高溫?zé)崃呀夂偷蜏責(zé)崃呀庵g，其產(chǎn)物分布也介于兩者之間。溫度靠近900℃，產(chǎn)物中固體和氣體增多，液體油減少；溫度靠近600℃，產(chǎn)物中的液體油增多，固體和氣體減少。

（3）低溫?zé)崃呀?/span>：廢塑料低溫?zé)崃呀鉁囟仍?00℃以下，主產(chǎn)物是液態(tài)油，副產(chǎn)物是可燃?xì)夂凸腆w炭。

共混裂解法是在熱裂解法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，是將不同種類(lèi)的廢塑料以及廢塑料與其他有機(jī)物進(jìn)行共同混合裂解的方法。不同種類(lèi)的廢塑料以及廢塑料與其他有機(jī)物在原料性質(zhì)上有差異，但在裂解過(guò)程中能夠起到協(xié)同作用，使產(chǎn)品品質(zhì)提高。共混裂解法可以是不同種類(lèi)加聚類(lèi)塑料之間共混，也可以是加聚類(lèi)塑料與其他類(lèi)塑料之間共混，還可以是廢塑料與煤、廢礦物油、生物質(zhì)之間共混等。

目前該技術(shù)尚處于研究階段，工業(yè)化應(yīng)用案例較少，根據(jù)搜集到的公開(kāi)資料，在日本有少數(shù)案例，中國(guó)也有企業(yè)正在開(kāi)發(fā)該技術(shù)。

在特定溫度和壓力下，用超臨界水作為溶劑和熱載體，同時(shí)起到微催化作用，將廢塑料轉(zhuǎn)化為輕油、重油和蠟。水的臨界溫度為374.3℃，臨界壓力為22.05MPa，當(dāng)溫度、壓力分別達(dá)到臨界溫度和臨界壓力時(shí)就處于超臨界狀態(tài)。超臨界水具有常態(tài)下有機(jī)溶劑性能，即能溶解有機(jī)物，而不溶解無(wú)機(jī)物，而且還具有一定的氧化性，它可以使廢塑料降解或分解，回收有價(jià)值的產(chǎn)品。用超臨界水進(jìn)行化學(xué)回收主要是為避免發(fā)生結(jié)焦，提高液化產(chǎn)物收率。

該工藝對(duì)裝置要求高，投資成本較高。據(jù)公開(kāi)資料整理，英國(guó)的MURA現(xiàn)已在建超臨界水化學(xué)回收工廠，處理量2萬(wàn)噸/年，預(yù)計(jì)2022年下半年開(kāi)始運(yùn)營(yíng)，此為該工藝最大產(chǎn)能工廠。

03 | 催化裂解法

在催化裂解法基礎(chǔ)上加入氫氣形成的裂解法。加氫裂解法是對(duì)催化裂解法的改進(jìn)，是加氫和催化裂解的結(jié)合，與催化裂解法不同的是在進(jìn)行催化裂解反應(yīng)的同時(shí)伴隨烴類(lèi)加氫反應(yīng)。在廢塑料裂解研究中，生成的產(chǎn)物重質(zhì)組分多且不飽和度大，采用加氫裂解法有助于解決這一問(wèn)題，提高液態(tài)產(chǎn)物質(zhì)量。

該技術(shù)對(duì)工藝、設(shè)備、控制要求高，投資和運(yùn)營(yíng)成本較高，工業(yè)化應(yīng)用較為罕見(jiàn)。

在熱裂解法基礎(chǔ)上加入催化劑，其化學(xué)過(guò)程是熱裂解和催化裂解同時(shí)發(fā)生，反應(yīng)速率快、時(shí)間短，油品中異構(gòu)化、芳構(gòu)化產(chǎn)物較多，油品質(zhì)較高。與廢塑料熱裂解相比，催化裂解有反應(yīng)速率快、反應(yīng)條件低、產(chǎn)品價(jià)值高等明顯優(yōu)勢(shì)。在達(dá)到相同轉(zhuǎn)化率的情況下，加入催化劑可明顯降低反應(yīng)溫度，而且隨著劑油比增加，反應(yīng)溫度可進(jìn)一步降低；裂解催化劑的擇形作用還可改善產(chǎn)品分布，得到碳鏈更短的產(chǎn)品；催化裂解反應(yīng)速度也大大快于熱裂解反應(yīng)。

目前使用該技術(shù)的企業(yè)有浙江科茂環(huán)境科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“科茂環(huán)境”），該公司現(xiàn)已建成年處于量4萬(wàn)噸的催化裂解廢塑料化學(xué)回收工廠。

在催化裂解基礎(chǔ)上加入“烯烴最大化”技術(shù)工藝，將廢塑料直接轉(zhuǎn)化為乙烯、丙烯、BTX單體和液化氣，可用于生產(chǎn)PCR樹(shù)脂或其他精細(xì)化工產(chǎn)品。相較于將廢塑料裂解制油后通過(guò)蒸汽裂解等方式制烯烴，該技術(shù)擁有更高的烯烴收率及更低的投資運(yùn)營(yíng)成本，是實(shí)現(xiàn)廢塑料化學(xué)循環(huán)閉環(huán)的未來(lái)技術(shù)?？泼h(huán)境數(shù)十萬(wàn)噸級(jí)工廠在建設(shè)中。

04 | 溶劑解法

溶劑解法屬于解聚法，是針對(duì)縮聚類(lèi)廢塑料的化學(xué)回收技術(shù)。縮聚類(lèi)塑料在縮聚反應(yīng)過(guò)程中會(huì)放出水、醇、氨或氯化氫等低分子副產(chǎn)物，而縮聚反應(yīng)大多是可逆反應(yīng)。因此，在一定條件下為縮聚類(lèi)塑料補(bǔ)充水、醇、氨等物質(zhì)，就可以使縮聚類(lèi)塑料解聚為單體。通過(guò)溶劑解法回收的縮聚類(lèi)塑料主要為PET等熱塑性聚酯，PA6、PA66等聚酰胺，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），聚ɑ-甲基苯乙烯（PaMS）以及聚縮醛等品種，對(duì)應(yīng)產(chǎn)物為對(duì)苯二甲酸二甲酯（DMT）、對(duì)苯二甲酸（PTA）、已內(nèi)酰胺（CPL）等。溶劑解法根據(jù)所用溶劑不同，可大致分為水解法、醇解法和其他溶劑解法。

在以水為溶劑的情況下，縮聚類(lèi)塑料在一定溫度壓力和催化劑作用下發(fā)生水解反應(yīng)解聚成單體，水解法包括酸性水解、堿性水解和中性水解三種類(lèi)型。

在以醇類(lèi)物質(zhì)為溶劑的情況下，縮聚類(lèi)塑料在一定溫度壓力和催化劑作用下發(fā)生醇解反應(yīng)解聚成單體。醇類(lèi)物質(zhì)可以是一元醇、二元醇或多元醇。嚴(yán)格地說(shuō)，以一元醇為溶劑的解聚法叫醇解；以二元醇或多元醇為溶劑的解聚法叫糖解。

目前國(guó)內(nèi)研究該技術(shù)的有中科院山西炭化所研究員、博士生導(dǎo)師侯相林等，使用該技術(shù)的企業(yè)有中國(guó)的樹(shù)業(yè)環(huán)保和浙江佳人等，根據(jù)公開(kāi)資料顯示，樹(shù)業(yè)環(huán)?，F(xiàn)有產(chǎn)能5萬(wàn)噸/年，浙江佳人現(xiàn)有產(chǎn)能2.5萬(wàn)噸/年。

當(dāng)前，加聚類(lèi)塑料的化學(xué)回收技術(shù)主要包括氣化工藝、炭化工藝、液化工藝和單體工藝，縮聚類(lèi)塑料的化學(xué)回收技術(shù)主要為萃取工藝，兩者的經(jīng)濟(jì)效益分析如表1所示。

表1  化學(xué)回收技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析

01 | 氣化工藝：

適用于加聚類(lèi)塑料，也可處理一部分縮聚類(lèi)塑料。一是有氧氣化，部分氧氣參與，生成合成氣，產(chǎn)品可導(dǎo)入煤化工制甲醇和氨氣等；二是無(wú)氧氣化，沒(méi)有氧氣參與，生成石油氣，產(chǎn)品可導(dǎo)入石油化工產(chǎn)業(yè)制燃?xì)饣蚧瘜W(xué)品。由于較為徹底裂解需要高溫條件，能耗高，同時(shí)產(chǎn)品價(jià)值較低，整體經(jīng)濟(jì)效益中低。

02 | 炭化工藝：

適用于加聚類(lèi)塑料，可產(chǎn)出焦炭、活性炭等，少部分產(chǎn)品可導(dǎo)入煉焦化工產(chǎn)業(yè)制功能碳（如納米碳）。雖然終端產(chǎn)品價(jià)值較高，但炭產(chǎn)品收率比較低，徹底裂解需要高溫條件，對(duì)原料純凈度要求高，整體經(jīng)濟(jì)效益低。

03 | 液化工藝：

適用于加聚類(lèi)塑料，產(chǎn)出物可導(dǎo)入石油化工產(chǎn)業(yè)制燃料或塑料等化工產(chǎn)品。由于產(chǎn)出物價(jià)值較高、收率較高，生產(chǎn)條件適中，原料成本較低，整體經(jīng)濟(jì)效益中高。

04 | 單體工藝：

適用于加聚類(lèi)塑料，可產(chǎn)出乙烯、丙烯、BTX單體，產(chǎn)品可導(dǎo)入塑料產(chǎn)業(yè)和精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)制塑料和精細(xì)化工品。由于產(chǎn)出物價(jià)值很高、收率高，原料成本較低，反應(yīng)條件適中，生產(chǎn)鏈條短，整體經(jīng)濟(jì)效益高。

05 | 萃取工藝：

適用于縮聚類(lèi)塑料，有水解、醇解等類(lèi)型，可產(chǎn)出單體（如DMT、PTA、CPL等），產(chǎn)品可導(dǎo)入化纖產(chǎn)業(yè)和塑料產(chǎn)業(yè)制化纖和塑料?？捎幂腿」に囂幚淼膹U舊塑料一般可用于物理回收，原材料質(zhì)量較好，故成本較高，經(jīng)濟(jì)效益中。

對(duì)于加聚類(lèi)塑料化學(xué)回收來(lái)說(shuō)，液化工藝產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)于氣化工藝和炭化工藝，工業(yè)化程度較高，是當(dāng)前主流的技術(shù)；單體工藝是行業(yè)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

以催化深度、C和H元素利用效率及環(huán)保程度為劃分標(biāo)準(zhǔn)，可將化學(xué)回收技術(shù)代際劃分為5代，如表2所示。

表2  化學(xué)回收技術(shù)代際

隨著催化程度加深及反應(yīng)可控性提升，產(chǎn)物由重油和蠟向輕油過(guò)渡，最終發(fā)展到乙、丙烯和BTX等高價(jià)值組分?；瘜W(xué)回收的產(chǎn)品也從主要適宜做燃料，到越來(lái)越多組分適宜做塑料。

從廢塑料回收的歷史進(jìn)程看，這是由人工回收，到機(jī)械回收，再到熱轉(zhuǎn)化，進(jìn)而到化學(xué)反應(yīng)及復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)化過(guò)程。因此熱裂解是化學(xué)回收的基礎(chǔ)技術(shù)，能夠?qū)U塑料轉(zhuǎn)化成高價(jià)值產(chǎn)品則需要更復(fù)雜的化學(xué)工藝，如同只用熱轉(zhuǎn)化從石油中提煉高價(jià)值產(chǎn)物是不夠的，還需要復(fù)雜化學(xué)過(guò)程。

下面主要介紹成熟度已跨越試驗(yàn)階段的技術(shù)進(jìn)化方向。

01 | 原始階段：

即土法煉油，可處理橡膠和輕度混合塑料，產(chǎn)出重油和蠟。單條生產(chǎn)線(xiàn)每日可處理0~3噸級(jí)。2007年，原國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局明文規(guī)定“不宜以廢塑料廢原料煉油”，土法煉油被禁止。

02 | 第一代化學(xué)回收技術(shù)：

釜式熱裂解，沒(méi)有催化劑參與的間歇式反應(yīng)，采用明火外加熱的方式，可處理橡膠和輕度混合塑料，產(chǎn)出重油和蠟。單條生產(chǎn)線(xiàn)每日可處理0~3噸級(jí)。曾經(jīng)在山東、河南等地盛行，由于產(chǎn)品質(zhì)量差、環(huán)保不達(dá)標(biāo)等原因，發(fā)展受到限制。

03 | 第二代化學(xué)回收技術(shù)：

第二代技術(shù)在兩個(gè)方向上分別拓展了第一代技術(shù)，一是在熱解基礎(chǔ)上將裝置逐漸從間歇式拓展向連續(xù)式，二是在間歇式生產(chǎn)基礎(chǔ)上提升催化深度。因?yàn)樵线M(jìn)料效率低，換熱效率不高、催化深度不足等原因，難以實(shí)現(xiàn)較好的經(jīng)濟(jì)性。

裂解釜呈現(xiàn)管狀形態(tài)，連續(xù)性螺旋式推進(jìn)物料前進(jìn)同時(shí)發(fā)生反應(yīng)，可處理橡膠和輕度混合塑料，缺乏有效催化劑，廢塑料無(wú)序裂解、無(wú)序重組，易結(jié)焦，產(chǎn)出少量輕油、大量重油和蠟。單條生產(chǎn)線(xiàn)每日可處理5~10噸級(jí)廢橡膠或廢塑料。

連續(xù)性反應(yīng)，用有機(jī)溶劑（如重油）加熱融化塑料并進(jìn)行裂解，可處理輕度混合塑料，缺乏有效催化劑，反應(yīng)深度不夠，產(chǎn)出少量輕油、大量重油和蠟。單條生產(chǎn)線(xiàn)每日可處理5~10噸級(jí)廢塑料。

在高溫高壓下，超臨界水作為溶劑和熱載體，同時(shí)起到微催化作用，可處理重度混合塑料，反應(yīng)不連續(xù)，產(chǎn)出少量輕油、大量重油和蠟。單條生產(chǎn)線(xiàn)每日可處理5~10噸級(jí)廢塑料。

在釜式熱裂解裝置基礎(chǔ)上加入有效催化劑，催化深度得到提升，可處理中度混合塑料，但反應(yīng)不連續(xù)，有限的熱交換和進(jìn)料效率限制了產(chǎn)能放大，產(chǎn)物中仍有一定量重組分。單條生產(chǎn)線(xiàn)每日可處理0~3噸級(jí)廢塑料。

04 | 第三代化學(xué)回收技術(shù)：

管式催化裂解催化重組技術(shù)，由于高效催化劑以及連續(xù)性進(jìn)料、連續(xù)反應(yīng)裝置的突破，熱交換效率和反應(yīng)深度提升，可處理重度混合塑料，液態(tài)產(chǎn)品收率高，可實(shí)現(xiàn)完全輕組分化。單條生產(chǎn)線(xiàn)每日可處理10~30噸級(jí)。技術(shù)經(jīng)濟(jì)性在這一代實(shí)現(xiàn)突破。

05 | 第四代化學(xué)回收技術(shù)：

內(nèi)熱催化裂解催化重組技術(shù)，在與第三代相同化學(xué)原理的基礎(chǔ)上，在大規(guī)模預(yù)處理、大規(guī)模進(jìn)料和高效換熱方式上實(shí)現(xiàn)工藝和裝置突破，由外加熱轉(zhuǎn)向內(nèi)加熱，反應(yīng)效率提升，能夠處理重度混合塑料，產(chǎn)出輕油。單條生產(chǎn)線(xiàn)日處理量可達(dá)百?lài)嵓?jí)。

06 | 第五代化學(xué)回收技術(shù)：

高選擇性催化裂解烯烴重組，通過(guò)催化裂解為不飽和烴類(lèi)，再進(jìn)行烯烴重組，可處理重度混合塑料，直接產(chǎn)出乙烯、丙烯及BTX單體。單條生產(chǎn)線(xiàn)每日可處理數(shù)百?lài)嵓?jí)。目前科茂采用該技術(shù)的數(shù)十萬(wàn)噸級(jí)處理量工廠正在建設(shè)中。

2007年原國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局（現(xiàn)生態(tài)環(huán)境部）發(fā)布《廢塑料回收與再生利用污染控制技術(shù)規(guī)范》，規(guī)定“不宜以廢塑料為原料煉油”，這是基于當(dāng)時(shí)化學(xué)回收技術(shù)工藝落后、產(chǎn)品品質(zhì)低、環(huán)保效益差等因素得出的結(jié)論并開(kāi)展的限制措施。隨著技術(shù)發(fā)展，這些方面已實(shí)現(xiàn)較大改觀。化學(xué)回收技術(shù)作為塑料污染控制技術(shù)的一種類(lèi)型，逐漸被納入各部門(mén)鼓勵(lì)發(fā)展的方向中。

01 | 技術(shù)落后導(dǎo)致產(chǎn)品含雜多、品質(zhì)差的問(wèn)題實(shí)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)

由于廢塑料（尤其是低值廢塑料）摻雜或附著有機(jī)質(zhì)、塑料改性劑、油墨、化學(xué)纖維等原因，在催化深度和反應(yīng)控制能力有限（第三代之前）的情況下，產(chǎn)品中含有大量重組分，產(chǎn)品中的Cl、N、S等原子從分子中剝離出來(lái)難度大。技術(shù)工藝落后（如釜式工藝）導(dǎo)致處理效率有限，加之受投資成本限制，裂解過(guò)后缺乏精餾加工工藝，導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值不高。由于產(chǎn)品中含有較多雜質(zhì)，在后續(xù)產(chǎn)品應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的環(huán)境污染，這是“塑料煉油”被限制的重要因素之一。

隨著技術(shù)發(fā)展，催化深度和反應(yīng)控制能力提升，自第三代技術(shù)開(kāi)始，產(chǎn)品可完全是輕組分，殘存在產(chǎn)品分子中的雜質(zhì)被更有效地分離出來(lái)，產(chǎn)品品質(zhì)和環(huán)保性提升。

02 | 生產(chǎn)過(guò)程環(huán)保性差、安全性差的問(wèn)題明顯改善

在原始工藝階段，廢塑料化學(xué)回收生產(chǎn)規(guī)模小，往往以“土法煉油”小作坊形式出現(xiàn)。裝置粗糙落后使VOCs、二噁英等污染物的產(chǎn)生難以得到控制；環(huán)保投資和管理不足使廢氣、廢水、廢渣無(wú)法得到有效處理；同時(shí)，在投資規(guī)模不足、運(yùn)作不專(zhuān)業(yè)的情況下，生產(chǎn)安全性也難以得到保障。

隨著技術(shù)發(fā)展，資本和人才要素不斷加強(qiáng)，從第三代技術(shù)開(kāi)始，化學(xué)回收技術(shù)已能實(shí)現(xiàn)較好的環(huán)保性好和較強(qiáng)的安全性。如低溫低壓的生產(chǎn)條件緩和安全；絕氧環(huán)境很好地規(guī)避了二噁英產(chǎn)生條件；深度催化和反應(yīng)控制使PVC中的氯主要以無(wú)機(jī)氯形式剝離出來(lái)；技術(shù)經(jīng)濟(jì)性可支撐較大投資和生產(chǎn)規(guī)模，也能有效支撐充分的環(huán)保投資和專(zhuān)業(yè)管理，使三廢排放充分符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

03 | 廢塑料化學(xué)回收技術(shù)已成為當(dāng)前重要的碳減排技術(shù)

廢塑料化學(xué)回收技術(shù)可代替焚燒處理塑料廢棄物，將碳固化在產(chǎn)品中，而不是釋放到大氣中，從而大幅減少碳排放。國(guó)際化工巨頭和化學(xué)回收企業(yè)LCA報(bào)告顯示，廢塑料化學(xué)回收相對(duì)于焚燒處置塑料廢棄物可減少碳排放50%左右，即處置1噸廢塑料可減少碳排放2噸以上，如表3所示。

表3  廢塑料化學(xué)回收處理每噸廢塑料的減碳效應(yīng)

由此測(cè)算，用化學(xué)回收處理中國(guó)3000萬(wàn)~4000萬(wàn)噸/年低值廢塑料，將減碳約6000萬(wàn)~8000萬(wàn)噸/年。

若將廢塑料轉(zhuǎn)化為燃料，其中的碳原子最終仍會(huì)排放到大氣中。因此從碳足跡角度講，化學(xué)回收的技術(shù)發(fā)展方向，應(yīng)當(dāng)是更大程度地將廢塑料轉(zhuǎn)換成材料（如新塑料）而非燃料，同時(shí)技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)能耗進(jìn)一步下降，減碳效果也將更加顯著。

當(dāng)前化學(xué)回收技術(shù)的商業(yè)化處于早期階段，各種技術(shù)百花齊放，隨著政策和技術(shù)發(fā)展，有些技術(shù)可能會(huì)由于經(jīng)濟(jì)性不足被淘汰，有些技術(shù)可能會(huì)在不同場(chǎng)景中得到廣泛應(yīng)用。比如中高溫?zé)崃呀饧夹g(shù)，適宜高度污染或與有機(jī)物混雜的廢塑料，以垃圾減量化為主，廢塑料資源化為輔；催化裂解適宜處理相對(duì)重度混雜的廢塑料，以廢塑料資源化為主，垃圾減量化為輔；第三代管式催化裂解催化重組技術(shù)經(jīng)若干生產(chǎn)線(xiàn)并聯(lián)，適合每日處理量在百?lài)嵓?jí)廢塑料體量的中小型城市；第五代高選擇性催化裂解烯烴重組技術(shù)適宜具備化工項(xiàng)目落地條件的大型城市或能夠覆蓋方圓數(shù)百公里區(qū)域的位置。

廢塑料化學(xué)回收行業(yè)與石油化工行業(yè)有著相似的發(fā)展規(guī)律，即原理上會(huì)從熱化學(xué)向催化化學(xué)發(fā)展，溫度上會(huì)從高溫向低溫發(fā)展，能耗上會(huì)從高能耗向低能耗發(fā)展，傳熱上會(huì)從間接傳熱向直接傳熱發(fā)展，反應(yīng)器上會(huì)從固定床向流化床發(fā)展，產(chǎn)品上會(huì)從燃料向材料發(fā)展，環(huán)保上會(huì)從高污染向低污染發(fā)展，碳排上會(huì)從低減碳向高減碳發(fā)展等。

科茂化學(xué)回收研究院認(rèn)為，未來(lái)化學(xué)回收在原料預(yù)處理、進(jìn)料、前加工工藝、催化劑等方面會(huì)與原油加工存在差異，在半成品后加工、精細(xì)化工、產(chǎn)品銷(xiāo)售等方面會(huì)并入石油化工系統(tǒng)。兩者合二為一，在同一家工廠中完成從廢塑料到新塑料閉環(huán)也會(huì)在不久的將來(lái)出現(xiàn)。

感謝廣東省環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)與損害鑒定評(píng)估研究所高黎博士、陶朗集團(tuán)循環(huán)經(jīng)濟(jì)副總裁常新杰兩位專(zhuān)家對(duì)本報(bào)告提出的寶貴建議！

編輯 | 匡宋堯