全球巨头都在干的这件事,究竟有多香?化学回收为何成研发重点?

新材料科技 2023-04-04
2611 字丨阅读本文需 7 分钟

近日,韩国SK Chemicals使用1300亿韩元(约6.8亿人民币)收购了中国树业环保科技股份有限公司的化学回收对苯二甲酸二羟基乙酯(BHET)和化学回收PET业务部门的资产。

其中包括双方在广东汕头的一家合资聚酯工厂(SKSY聚酯新材料生产项目),该项目主要生产r-BHET、r-PET、r-APET及其它聚酯新材料,总的年设计生产规模为30万吨。

一、欧洲技术领先,北美发展迅速

到 2022 年,全球化学回收输入能力接近 120 万吨,其中不包括将使用后塑料加工成燃料的设施。欧洲被认为处于化学回收技术发展的前沿。然而,在未来几年,预计北美的发展速度更加快速。

进入2022 年第四季度,化学回收行业到了关键时刻。经过多年的开发和公告,第一批商业活跃的设施正在运营,大量工厂计划在不久的将来和 2023 年开始全面商业运营。更大的产能正在筹备中,并计划在预测期内至2030年投入运营。

二、塑料化学回收发展到哪个阶段?

塑料的化学回收,区别于焚烧的简单能量回收,是将低值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,有望成为治理塑料污染,助力循环经济,实现高质量、安全、可持续发展的主要选择之一。

近年来,在全球碳减排目标背景下,废塑料循环利用的进程不断推进,塑料化学回收技术更显示出其活力与创新。

麦肯锡咨询公司的数据研究显示,预计到2030年,全球塑料的回收利用率有望提高到50%,其中,化学回收的比例可能上升到17%左右。

国外相关公司已经开始塑料化学回收的布局,早在2020年,可再生能源公司Neste在芬兰的炼油厂成功进行了多次液化废塑料试运行。

美国油气生产商埃克森美孚在德克萨斯州建造了首个大型塑料废弃物化学回收设施,投产后,初步规划能力为每年回收3万吨塑料废物。

我国不少企业也在纷纷研发塑料化学回收技术。中石化石油化工科学研究院有限公司(以下简称中石化石科院)董事长李明丰表示:“当下,在废塑料化学回收热解技术方面,我国与国外同行都处在积极探索阶段。难点和主要问题在于热解油收率低、油品杂质含量高以及装置规模难以大型化和长周期连续稳定运行等方面。”

据悉,为解决这些问题,中石化石科院研发出包括新型连续热解RPCC技术在内的化学循环成套技术。这项技术在RDC(梯级减容高效液化脱氯技术)单元先将混合废塑料进行梯级快速液化,同时,深度脱氯,接着再送往RPCC连续热解单元进行热解,获得的热解油经深加工技术生产出塑料单体的原料,进而生产出塑料产品,真正形成塑料—废塑料—烯烃—塑料的闭合循环。

“目前,这项废塑料化学循环成套技术已开展实验室试验,准备转入工业侧线试验阶段。”中石化石科院项目经理张哲民介绍,这一技术可适用于来自垃圾填埋场废塑料、造纸厂废塑料、农膜等生产、生活过程中产生的废弃塑料,有望彻底解决“白色污染”中低值废塑料回收利用难题。 而这些废塑料都是无法物理再生或物理再生成本过高的低值废塑料。

三、全球巨头都在干这件事

几乎全球化工材料巨头都在积极布局可再生,并且近年频繁出手,种类也从PET逐渐扩展到PP、PC等众多材料,这不仅是低碳可持续的需求,更是庞大的市场诱惑。

(1)LG化学:位于韩国唐津的 Chronos 项目中计划建设年产 20,000 吨塑料回收装置。LG化学表示,将在2024年前投资约3100亿韩元,在忠清南道唐津市石门国家产业园区加快推进热解油工厂开工建设,以构建塑料循环经济。

(2)PureCycle:在欧洲建立首个PP回收工厂,年产能1.3亿磅。工厂建设预计将于2024年开始。该项目占地14公顷的地块可支持多达四条加工生产线,预计总产能可达到每年240,000吨。

PureCycle 还和三井宣布签署协议头部(HOA), 共同在日本开发和运营PP回收工厂,目标是在 2026 年完成第1座工厂的建设。第 1 座工厂将废 PP 转换为超纯净(UPR)树脂,产能 5.9 万吨/年。

(3)revalyu资源公司:投资5000万美元将在美国建设其第1座PET化学回收工厂,计划于2024年投产。第一阶段完成后,该工厂将能够回收处理每天超过22.5万磅PET;进一步扩建后产能将达到 45 万磅。

(4)住友化学:丙烯酸树脂(PMMA)化学回收设施已建成。该设施位于其日本新居滨市爱媛县的工厂内,将用于生产化学回收甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体样品。采用该单体制成的丙烯酸树脂将于 2023 年春季上市。

(5)SABIC:和Plastic Energy在一年多的时间里建造了第一座商业工厂,旨在提高从废旧塑料中回收、且经认证的环状聚合物产量,还参与了海洋塑料(OBP)的化学回收项目。

(6)巴斯夫:向Quantafuel投资2000万欧元,进一步开发和改进利用混合塑料废料来生产热解油的工艺。

(7)Nexus:已与陶氏、壳牌建立合作,在五年内计划拥有至少12家大型工厂,以化学方式回收各种来源的薄膜废料,包括工业用后和消费用后的废塑料。目前的原料超过90%都来自消费用后的塑料。

(8)利安德巴赛尔:与23 Oaks Investments共建Source One Plastics,处理塑料包装垃圾;还与隽诺环保在广东省肇庆市成立合资公司,建立循环塑料工厂,生产聚烯烃聚合物。预计2030年前实现每年从回收或可再生资源中生产200万吨聚合物。

(9)陶氏公司:与Mr. Green Africa进行合作,预计将在四年内使大约9万吨的塑料废弃物得到回收,并运用到新的包装应用中。将当地收集的塑料垃圾转化为高质量的消费后回收材料。

(10)Carboliq :拟在 Cologne Knapsack 建造一个回收设施,通过专有的 Carboliq 工艺对不同的废物部分进行热化学回收。该工厂的年产能为 10,000 吨,该项目目前处于审批阶段,预计将在 2025 年初上线。

四、我国塑料化学回收何时能规模化应用?

废塑料的类别非常多,需要采用不同的技术方案

全世界都在做化学循环法处理废塑料的技术攻关,但目前都还没有实现大规模应用,特别是在装置处理产能大型化方面。因为废塑料的类别非常多,需要采用不同的技术方案,技术非常复杂,还需进一步进行研究。

一般塑料包装包括单纯聚乙烯、聚丙烯做成的塑料制品,比如汽车、家电配件等。还有相当大的一部分是复合类包装,如塑塑复合、铝塑复合、纸塑复合等,里面含有多种塑料、纸或金属材料。这类塑料废弃物对回收处理技术要求高,需要工艺开发、设备制造联合攻关。

目前,塑料化学回收的相关试验正在开展,但我国低值废塑料回收体系还有待完善,如何把低值废塑料聚集回收回来,并实现低成本高效回收具有挑战性,还需要创新探索。地膜残膜塑料成分相对单一且量大,容易集中回收,中国石化已着手从地膜残膜回收利用开始,考虑规划在新疆建一个万吨级的工业实验装置。

据介绍,因为新疆比较干旱,棉田、玉米等作物都要通过覆膜的方式保水保湿。如全部使用国标规定的耐老化地膜,仅棉田每年就需要近30万吨地膜。地膜残膜在农田的残留影响了棉花根系生长,导致棉花的籽棉亩产量由原来的500公斤—600公斤,下降到现在的300公斤—400公斤左右。

为解决这一问题,新疆各级政府通过建残膜回收站,并结合相关补贴政策等多种方式,鼓励农民、农场回收地膜残膜、以旧换新。2021年,新疆地膜回收率已达到81%,增量地膜残膜对棉田污染得到有效治理。

地膜残膜经回收集中,由合作伙伴进行专业分选处理后,我们考虑再通过化学回收技术设备将其循环利用。目前,这一技术已经相对成熟。相信在政府支持、社会关注和科学家的努力下,未来,其他领域低值废塑料的化学回收规模化利用,也只是时间问题。

文章来源: DT新材料,科创板日报,绿色安徽

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