廢塑料化學回收 | 六大主流技術現狀、工藝特點詳解
來源：高分子循環再利用大會 點擊量：793 【泵閥商務網 展會報道】前言
近年來，廢塑料化學循環技術受到了廣泛關注。并且技術創新研究與咨詢機構 Lux Research 預測，2024-2025 年間是化學回收-熱解的關鍵拐點，單單熱解產能全球就能達到100萬噸/年，這是該技術商業成熟的標志。未來三年產能將增加三倍，大部分來自歐盟和亞太地區。
近年來，巴斯夫、SABIC、伊士曼、埃克森美孚、陶氏、霍尼韋爾、科思創、盛禧奧、利安德巴賽爾、英力士、Neste、三菱化學、SK化學、中國石化、航天石化等一系巨頭在紛紛在全世界推出了新項目和新工廠，技術路線百花齊放。化學回收技術大類主要包括裂解和解聚兩大技術路線。具體來說，裂解包括：熱裂解、催化裂解、超臨界水裂解、微波裂解等，解聚包括：醇解、水解、酶解、胺解、氨解等。具體技術路線細分可參考下圖：
圖1 化學回收技術分類
加聚類塑料，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加成反應形成的高分子聚合物，主要包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚烯烴類塑料和聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)等。加聚反應是不可逆反應，針對此類塑料的化學回收法通常用裂解法。
縮聚類塑料是多官能團單體之間通過發生多次縮合反應，并放出水、醇、氨或氯化氫等低分子副產物后形成的高分子縮聚物，主要包括聚酰胺(PA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酸(PC)、聚氨酯(PU)等。縮聚反應大多是可逆反應，針對此類塑料的化學回收法通常用解聚法。
一：裂解法
高溫下分解成小分子化合物或單體
裂解法主要有熱裂解和催化裂解兩個方向，具體可分為：氣化裂解、微波裂解、加熱裂解、共混裂解、超臨界水、加氫裂解、催化裂解等。簡單來說，就是把加聚類塑料分解成小分子化合物或單體的化學回收方法。
01 ︱熱裂解法
1.1 氣化裂解
熱裂解基礎上增加氧化介質(空氣、氧氣或水蒸氣)，將廢塑料分解，以獲得合成氣(CO、H2、CH4等)的化學回收方法，合成氣可以用于生產化工產品，如氨、甲醇等，或者直接用于燃料。但此法和焚燒不同，主要區別在于加入的氧氣含量，一旦過量就會完全燃料，這個控制點是工藝的關鍵。
技術特點：無需對混雜廢塑料預處理，可直接拆解成最小分子，但能耗很高，大規模商用案例較少，曾經美國Texaco公司對此有研究，產生的主要是CO和H2。
1.2 微波熱解
在無氧或缺氧條件下，直接利用熱能將廢塑料分解成小分子化學品/氣體，主要包括C4及以下的石油氣。但此法和焚燒不同的地方在于，該反應是吸熱反應。
技術特點：與氣化裂解類似，溫度可調，過程易控制，產物附加值高，但能耗成本也高，工業化案例少，目前中石化對此技術有開發，國外也有如日本微波化學、瑞士GR3N等公司有一定研究。
1.3 熱裂解
固體有機物在隔絕氧氣條件下加熱分解，會生成可燃氣、液體油和固體炭，因此此法也叫干餾法。根據溫度，可以分為：900℃以上為高溫熱解，600℃-900℃為中溫熱解，600℃以下為低溫熱解。由于最終產物是液體，因此也可以叫做液化工藝，液體產品包括蠟油、重油、柴油、汽油、溶劑油、石腦油等。具體細分技術可分為催化裂解法、加氫裂解法、共混裂解法和超臨界水法，不同方法會產出不同含量的油品。
技術特點：經濟效益高，因此工藝發展更好，細分路線多，產能高。代表的公司包括中石化、航天石化、恒譽環保、美國Agilyx、英國Plastic Energy等。
1. 高溫熱裂解：屬于無氧裂解，產物是焦炭和可燃氣，以焦炭為目的的工藝稱為炭化工藝，炭化工藝產生的固體炭可進一步制成焦炭、活性炭、離子交換樹脂，甚至碳納米管等。
2. 中溫熱裂解：溫度靠近900℃，產物中固體和氣體增多，液體油減少；溫度靠近600℃，產物中的液體油增多，固體和氣體減少。
3. 低溫熱裂解：主要產物是液態油，副產物是可燃氣和固體炭。
1.4 共混裂解
將混合廢塑料和其他混合有機物一起進行熱裂解，雖然原料中性質有差異，但會在裂解中起到協同作用，反而使產品品質得到提升，可以是廢塑料之間共混，也可以與煤、礦物油、生物質等共混。
技術特點：此法工業化案例極少，僅中國和日本一些企業在研究，目前尚未公開。
2.5 超臨界水裂解
水的臨界溫度為374.3℃，臨界壓力為22.05MPa，當溫度、壓力分別達到臨界溫度和臨界壓力時就處于超臨界狀態。超臨界水可溶解有機物，但不會溶解無機物，還有氧化性能，因此用于溶劑可以起到催化和載體的作用，廢塑料會被轉化為輕油、重油和蠟。
技術特點：工藝和裝置要求高，投資成本高，英國MURA、美國KBR都是代表公司。
02 ︱ 催化裂解法
2.1 催化裂解
在熱裂解基礎上加入催化劑，加快反應速率和縮短時間，油品產品中異構化、芳構化產物較多，油品質較高。而且加入催化劑可明顯降低反應溫度，且催化劑的擇形作用可改善產品分布，得到碳鏈更短的產品。
技術特點：反應快、效率高、溫度低、產物好。目前代表的公司是浙江科茂環境。
2.2 加氫裂解
催化裂解基礎上加入氫氣，催化裂解反應的同時伴隨烴類加氫反應，使得生成的產物重質組分多且不飽和度大，液態產品質量更高。
技術特點：工藝、設備、控制要求高，投資和運營成本都很高，因此工業化應用案例較少。
2.3 催化裂解烯烴重組
催化裂解基礎上加入“烯烴最大化”技術工藝，可以把廢塑料直接轉化為乙烯、丙烯、BTX單體和液化氣等。主要用于生產PCR樹脂及各類精細化學品。
技術特點：比一般裂解法擁有更高的烯烴收率及更低的投資運營成本，科茂環境也在建設工廠中。
二：解聚法
溶劑環境下分解成單體或低聚物
解聚法是指在一定條件下為縮聚類塑料補充水、醇、氨等物質，就可以使縮聚類塑料解聚為單體，因此有時候也可以被稱為溶劑解法。具體方法包括：水解、醇解、酶解、胺解、氨解、糖酵解等。
該方法適用于PET、PA6、PA66、PMMA、聚ɑ-甲基苯乙烯(PaMS)以及聚縮醛等，對應產物為對苯二甲酸二甲酯(DMT)、對苯二甲酸(PTA)、已內酰胺(CPL)等。
01 ︱水解
在以水為溶劑的情況下，縮聚類塑料在一定溫度壓力和催化劑作用下發生水解反應解聚成單體，水解法包括酸性水解、堿性水解和中性水解三種類型，主要區別在于溶液pH值的不同，以下總結了以主流的PET塑料為基礎的水解技術特點：
堿性水解：通常在質量分數為4%~20%的NaOH或者KOH溶液中進行，該反應可分為兩步進行，先是PET主鏈上的酯鍵斷裂，生成對苯二甲酸二鈉鹽或二鉀鹽；再通過添加濃H2SO4或HCl水溶液進行酸化，分離得到的白色粉末即為對苯二甲酸(TPA)，可用于對苯二甲酸二辛乙酯(DOTP)的制備。
中性水解：是以水或水蒸氣作為中性介質，在250 ℃左右的溫度，4 MPa壓力條件下直接解聚的工藝，中性水解與堿性、酸性水解不同之處在于其不使用酸或堿作催化劑，沒有酸或堿廢液處理問題，對環境更加友好。但為了獲得理想的反應速度，需要較高的反應溫度和反應壓力，提高了生產設備成本和安全管理成本。
酸性水解：常在高濃度的無機酸水溶液中進行，酸性水解對溫度的要求更低且無須加壓，產物純度較高，其主要缺陷在于反應體系具有高腐蝕性，產生大量無機鹽和廢水。此方面的研究更多使用低濃度酸。
02 ︱醇解
在以醇類物質為溶劑的情況下，縮聚類塑料在一定溫度壓力和催化劑作用下發生醇解反應解聚成單體。醇類物質可以是一元醇、二元醇或多元醇。嚴格地說，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。
簡單來說，以PET為例，當用甲醇作為溶劑時，高溫高壓條件下，可將廢 PET 醇解為對苯二甲酸二甲酯、乙二醇和部分低聚物；用乙二醇作為溶劑時，得到對苯二甲酸乙二醇酯，可參考下圖。
技術特點：技術相對成熟，適合工業化，代表公司包括浙江佳人和樹業環保(已出售給SK化學)。
03 ︱酶解
該法是利用酶來裂解塑料廢料中的聚合物鍵，與其他一些化學回收技術相比，它不太成熟，但它獲得了廣泛的關注，主要是因為比許多其他方法需要更少的能耗。酶的本質是蛋白質催化劑，因此會受到PH值、溫度的影響，現有的PET水解酶大多數僅在高反應溫度和高度加工的底物時候才能顯示出明顯的水解活性。目前該方法主要是以PET解聚為主，但理論上是可以用于其他同類塑料。
技術特點：回收效率高，能耗低，產物質量好，代表公司主要是法國CARBIOS和中國的源天生物。
04 ︱胺解
胺解法主要利用甲胺、乙胺、乙二胺、乙醇胺和水合肼等胺類物質中的氮原子進攻酰氧鍵上的碳原子，使酰氧雙鍵斷裂，產物為酰胺和醇。胺解溫度比較低，一般在 20~100 ℃，PET 可以與不同濃度胺類水溶液反應，生成對苯二甲酸二酰胺和乙二醇。
技術特點：反應溫度低、廢塑料適用性廣，但與水和醇相比，胺具有毒性和較高蒸氣壓，可能引發潛在的環境污染和腐蝕問題。
05 ︱ 氨解
氨解法指在氨氣的醇溶液或氨氣氣氛下催化PET的分解反應，形成胺類功能單體或對苯二甲酸二酰胺等系列物質，原理同胺解類似。
06 ︱ 糖酵解
在糖酵解中，酯交換催化劑用于斷開酯鍵，即被羥基末端取代。這會產生對苯二甲酸二酯(BHET) 和 PET糖基甘油酯。這些可以與脂肪族二元酸反應制造：聚酯多元醇，用于生產聚氨酯 (PU) 泡沫;共聚酯; 不飽和樹脂;和疏水性染料。如果與原生 BHET 結合，該工藝可以通過化學回收 PET 生產對苯二甲酸二甲酯(DMT)或純化對苯二甲酸(PTA)。典型催化劑 包括單乙二醇(MEG)、二乙烯乙二醇(DEG)、丙二醇(PG)或二丙二醇(DPG)。
技術特點：近年來，無金屬催化劑，尤其是離子液體和共晶溶劑將是未來解決 PET 廢棄物問題的研究熱點，但該技術商業應用案例少，尚未成為主流路線，曾商業化嘗試的公司如荷蘭Ioniqa(已宣布破產)。
化學回收未來技術發展方向
雖然目前技術路線眾多，可謂是百花齊放，但隨著工藝放大、政策調整、市場變化，某些技術可能由于經濟性不足被淘汰，有的技術可能會用于不同的應用場景，比如不同的城市由于廢塑料體量和原料不同，裂解工藝的適用性也不同。
有業內人士認為，廢塑料化學回收行業未來可能與石油化工發展歷程類似，也會慢慢從熱化學向催化化學發展，溫度和能耗一定會越來越低，反應器也會由固定床發展為流化床，傳熱也會從間接傳熱發展為直接傳熱，產品也會從燃料向材料發展，碳排放也會越來越低。
科茂化學回收研究院認為，未來化學回收在原料預處理、進料、前加工工藝、催化劑等方面會與原油加工存在差異，在半成品后加工、精細化工、產品銷售等方面會并入石油化工系統。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也會在不久的將來出現。
2024高分子材料循環再利用大會
12月20-21日 中國·寧波
高分子材料循環再利用是實現可持續發展和“碳中和”的重要手段，是解決日益嚴重的環境污染問題和石油資源短缺的重要方法，是萬億化工產業綠色轉型的長足策略。
高分子材料實現循環再利用離不開產業鏈終端回收利用(化學回收、物理回收)和從源頭出發的、利于循環再利用的動態分子結構設計(非共價、動態共價鍵)。然而目前，廢棄高分子材料循環再利用的產業化最優路線(化學回收、物理回收)還未有定數，新技術、新方法、新工藝(熱解、催化裂解、醇解、酶解、水解、氨解...)不斷涌現，百舸爭流的同時，諸多問題(效率低、能耗高、純度低、成本高、供應鏈風險等)依然無法解決。
2024高分子材料循環再利用大會，立足當下高分子材料循環再利用行業現狀，搭建產學研行業交流平臺；聚焦塑料、纖維、橡膠、復合材料的先進回收技術、創新應用以及從源頭上利于循環再利用的分子結構設計思路和研究進展；協同推進高校和企業的交流協作，探討近年高分子材料循環再利用領域行業進展、創新性技術成果和未來新技術與新方向。
主辦單位：
寧波德泰中研信息科技有限公司(DT新材料)
大會主席：
張立群，中國工程院院士、西安交通大學校長
執行主席：
郭寶春，華南理工大學教授，材料學院院長
謝 濤，浙江大學教授
劉小青，中國科學院寧波材料技術與工程研究所研究員
李金城，浙江科茂環境科技有限公司董事/副總裁/COO
時間地點：12月20-21日 中國·寧波
大會議程
**排名不分先后，部分為擬定議題，以實際議程為準。
主論壇
報告1：大會報告
張立群，中國工程院院士，西安交通大學校長
教育部長江學者特聘教授，有機無機復合材料國家重點實驗室副主任，中國化工學會副理事長，中國橡膠工業協會主席團主席。以第一完成人獲得國家技術發明二等獎2項、國家科技進步二等獎1項、國防技術發明獎1項、省部級科技獎勵一等獎 7 項。
報告2：TBD
李明豐，中國石化石油化工科學研究院院長、黨委副書記，中石化石油化工科學研究院有限公司董事長、總經理
率領團完成國家科技部“科技支撐計劃”項目、973項目、863項目、中國石化“十條龍”攻關等重要科研課題，研究成果榮獲多項國家和省部級獎勵。
報告3：軟塑成分調研及城市源塑料廢棄物化學回收 LCA 分析
錢名宇，德國國際合作機構 GIZ 環境與循環經濟部門主任
在廢棄物管理、氣候變化、循環經濟和農村發展領域，擁有近20年工作經驗。團隊正在執行的項目涵蓋了包裝、外賣、汽車、電池、紡織和農業塑料等多個領域的循環經濟議題。
報告4：廢塑料精細化學循環案例和數據
李金城，浙江科茂環境科技有限公司董事/副總裁/COO
專注于科茂運營、市場、投融資、產業研究等工作，對中國及全球塑料化學循環的技術、市場、政策、產業鏈有系統深刻的見解。
圓桌討論：廢棄高分子循環當下的發展瓶頸與未來之路（擬）
廢棄高分子材料的循環再利用雖然已經成為共識，但離真正實現目標還有很長一段路，而且需要從源頭垃圾回收到下游品牌方循環材料應用的整個供應鏈合作。面對石油基材料替代藍海，循環材料如何早日破局，真正實現可持續發展？
高分子材料先進回收論壇
報告1：可重復擠出交聯橡膠
郭寶春，華南理工大學教授，材料學院院長
兼任中國化工學會橡膠專業委員會副主任，主持國家自然科學基金重點項目等國家級項目10余項。國家“萬人計劃”領軍人才，國家杰出青年科學基金獲得者。
報告2：廢雜塑料精細回收與升級利用技術及其整體解決方案
劉思楊，金發科技股份有限公司可持續發展技術研究所專家
金發科技打通了整個塑料閉環回收供應鏈，從前端廢塑資源的分離分選技術到破碎清洗技術到高質化再生利用技術，形成大規模集成化產業化的整體解決方案。金發科技目前通過多種合作方式與合作伙伴在廢塑料資源、破碎清洗、高品質PCR應用、化學回收等領域取得了多個成功范例。
報告3：廢棄聚酯的資源化利用
劉志敏，中科院化學所研究員
國家杰出青年科學基金獲得者。在催化可再生/可循環碳資源化學轉化方面取得一批原創性成果，近年發展出離子液體催化和水介質促進的聚酯解聚制備化學品的新策略，以及酸解與加氫耦合實現尼龍解聚轉化制備羧酸和叔胺的新策略。
報告4：可化學降解回收環氧樹脂及復合材料
劉小青，中國科學院寧波材料技術與工程研究所研究員
入選國家萬人計劃科技創新領軍人才、獲浙江省杰出青年科學基金支持。將分享可化學回收環氧樹脂及復合材料領域的最新研究結果及如何實現退役風電葉片的資源化和無害化處置。
報告5：樹脂煉制——替代化石資源制備化學品
侯相林，中國科學院山西煤炭化學研究所主任/研究員
山西省風電樹脂材料循環利用技術創新中心主任，曾承擔973、國家重點研發、山西省科技重大專項、山西省科技攻關等科技項目及不飽和樹脂、環氧樹脂等熱固樹脂化學解聚等橫向課題。
報告6：混雜高分子的化學回收
徐世美，四川大學教授
先后被聘為中國循環經濟協會專家委員會專家、中國再生資源回收利用協會專家委員會委員等。近年在混紡(如滌棉)紡織品回收再利用方面有突破性進展。
報告7：TBD
李 斌，GRPG 辦公室副主任、碳工作小組組長，東華大學先進低維材料中心高分子碳中和平臺研究員
曾于陶氏化學任職14年多，主要從事聚烯烴材料應用開發，塑料可持續發展，碳資產管理以及新能源汽車新技術平臺等相關工作。將分享對于再生塑料的碳價值通過“再生塑料產品碳足跡計算方法”進行計算及再生料的碳足跡基準值。
報告8：科學引領變革, 通向全循環之路
俞臻陽，科思創亞太區可持續發展戰略總監
兼任聯合國環境規劃署-同濟大學環境與可持續發展學院客座講師，上海市外商投資協會城市更新分會副秘書長，此次將分享科思創的戰略和氣候目標，以及如何通過先進回收(物理&化學回收)全面推進循環經濟。
報告9：TBD
趙金宇，萬華化學高性能聚合物事業部
萬華化學通過物理&化學多重回收路徑開展塑料回收循環業務，涉及聚碳酸酯、聚烯烴、聚氨酯等多種產品系列，已推出rPC、rPP和rPA12等材料。
報告10：TBD
濟南恒譽環保科技股份有限公司
裂解技術、裝備、運營整套解決方案供應商，目前已有連續穩定運行10年以上的商業案例，可處理物料包含廢塑料、廢輪胎、油泥、有機危廢等，且原料無需分揀與清洗。
報告11：更優化的聚酯循環體系 - 伊士曼的可持續發展
孟張樂，伊士曼特種塑料部門技術項目經理
將分享伊士曼的分子回收技術，并分享其在北美和歐洲投資建設分子回收設施，實現聚酯塑料的循環再生的案例，以及創新材料如Tritan Renew和Cristal Renew為耐用消費品和包裝等多個領域提供可持續解決方案。
報告12：Rb-PET酶法再生與產業化
尤生萍，源天生物科技(天津)有限公司創始人/CEO
建成了國內首套1.5方全流程工藝裝置，實現300噸/年產能，已打通從“纖維到纖維”的全流程商業應用(衣服、鞋、床上用品等)，并已通過“纖維到瓶”的產品驗證。下一條產線規劃產能5000噸。
報告13：KBR 創新的塑料化學回收工藝
劉鋒濤，凱洛格布朗路特公司(KBR)銷售經理
KBR的Hydro-PRT®超臨界水裂解塑料技術可直接處理混合塑料，如受污染、混合、塑料膜、多層薄膜等。
報告14：TBD
史金煒，江蘇綠金人科技有限公司總經理
其連續熱裂解技術可制備再生油、裂解炭黑等，實現了可控解交聯再生及高性能穩定再應用。
報告15：廢棄聚氨酯/聚酯瓶片再生利用解決方案
龔 歡，藍浦新材料科技(南通)有限公司銷售經理
德國Rampf是世界上最早從事聚氨酯化學回收的公司之一，在歐洲已經合作建立并商業化運營了十家回收工廠，今年成功將聚氨酯廢料通過化學回收成功制成了氣凝膠。
報告16：從低壓電器產品看對未來環境友好塑料的需求和發展趨勢
張再揚，施耐德電氣塑料材料專家
將分享施耐德對環境友好材料材料的定義、不同環境友好塑料的優先級、低壓電器產品應用和未來發展需求，從而讓合作供應商根據定義開發符合性的方案，合作的原材料供應商目前包括金發，科思創，SABIC等。
報告17：TBD
王 綱，青島海綠源循環科技有限公司/海爾再循環產業，總工
目前海爾綠色再循環(萊西)產業園可年拆解廢舊家電200萬臺、再生循環新材料3萬噸，目前在建(公安)產業園，未來將成為行業單體規模最大、效率最高的智能工廠。
報告18：合適的進料—化學循環項目成功的關鍵之一
常新杰，陶朗集團，亞洲區公共事務副總裁
他主要負責循環經濟政策倡導與示范項目開發，重點關注消費后塑料，從收集，分選，再生加工與循環利用的閉環循環體系構建。本次將分享合適、穩定(數量與質量)的進料對于化學回收項目成功的關鍵影響以及相關案例。
報告19：乘風而起——點亮風機葉片回收之路
王 健，甘肅酒泉經濟開發區管委會招商專員
風電葉片的退役大潮即將到來，但由玻璃纖維、樹脂等材料復合制成的葉片回收難度大、成本高，因此葉片報廢后的回收處理具有重要意義。本次將分享關于甘肅玉門的風機葉片回收處理案例。
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