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废塑料回收利用 为油气行业发展带来新机遇
2020年7期 发行日期:2020-03-31
作者:■ 中国石油石油化工研究院 王春娇 黄格省 宋倩倩

民众环保意识的增强、各国环保法规持续趋、严以及对清洁能源需求的上升,正推动全球向循环经济方向发展。在这一背景下,全球油气行业也在发生重大变化。预计到2040年,全球传统聚合物产量将下降43%,油气需求增长或将减半。然而,因环保法规要求趋严,特别是有关国家“限塑令”实施带来的废塑料回收业加快发展,以及新能源、汽车等领域对轻质复合材料需求量的增加,又给油气行业带来了新的盈利机遇。

1.推动废塑料回收业发展的因素
    
   (1)环保意识增强和“限塑令”等法规要求趋严
    塑料垃圾在生产、消费、废弃等过程中对环境造成的污染日益凸显。据英国《镜报》报道,自20世纪50年代初到2015年,人类共产生了83亿吨的塑料,其中63亿吨已经变成了废弃物。在这些废弃的塑料制品中,仅仅只有9%被回收,12%被焚烧,其余的79%则被埋在垃圾填埋场里,或丢弃到自然环境中,对环境造成严重破坏。
    从全球相关国家限塑令、废塑料回收利用立法情况看,目前全球有40多个国家和地区对塑料袋的使用做出规定,其中包括禁用、部分禁用和限制性使用三种政策。
    美国在20世纪80年代通过对《资源保护及回收法》进行四次修订,最终确立了减量化、再利用、再循环的3R(Reduce、Reuse、Recycle)原则,实现了废弃物管理由单纯的清理工作向分类回收、减量及资源再利用的综合性管理转变,为实现全社会资源循环再利用提供了法律保障。
    欧盟每年产生2500万吨塑料垃圾,但回收的仅有1/10。2019年3月,欧洲议会表决通过一次塑料制品禁令,规定自2021年起全面禁用一次性塑料产品,同时鼓励塑料生产和加工企业创新回收利用技术,以控制塑料垃圾造成的环境污染。
   (2)新能源、汽车等领域对轻质复合材料需求量增加
    由于塑料复合材料和工程塑料等相对于其他材料性能更优越,因此,高端材料经济性不断增强、使用率不断提高。以汽车为例,随着汽车零部件轻量化和实用性增强,预计到2040年有机材料(主要是塑料和橡胶)在汽车中的重量占比将从目前的16%增长到26%,届时,一辆报废汽车的80%材料都是可以回收的。
    随着汽车中塑料占比的增加,消费者和政府会要求将材料回收而非填埋。但这些塑料与一次性热塑性塑料不同,其中含有大量热固性树脂,不可重熔和再塑,不易回收。因此,长期的环保解决方案必须是耐用塑料和一次性塑料并用。


2.废塑料主要回收利用方法
 
    当前,全球范围处理废塑料的方法主要包括以下四种:
    ①机械回收:机械回收是目前处理废塑料最常用的方法,一般包括废塑料收集、分选、清洗、粉碎和熔融再加工等过程。根据废塑料的来源和组成,这些步骤的顺序和发生频次可以不同。由于聚合物的不相容性,导致不同种类的聚合物熔融共混后产生相分离,进而影响最终性能。因此,机械回收首先需要进行分选,以得到单一品种的聚合物。
    ②化学回收:化学回收是将废塑料通过化学转化或热转化制成小分子烃(如气体、液态油或固体蜡)的回收方法,被认为是超越机械回收的技术方案,所得产物可以用作燃料或化工原料,进一步提升产品附加值。其中包括化学分解、热裂解、催化裂解和气化等多种方法。
    ③燃烧回收:燃烧回收是指将废塑料或与其他易于燃烧的轻质化生活垃圾通过燃烧处理,利用其热值生产蒸汽(或发电)的过程。但这种方法一般都会有大量有毒气体(如致癌物质二噁英)产生而造成二次污染,因此对燃烧过程排放烟气的环保化处理至关重要。
    ④填埋:废塑料填埋处理是指由于处理条件有限对其无法有效回收利用,因此将废塑料与城市生活垃圾一起直接运送到垃圾填埋场,再深埋于地下。该处理方法简单,设备投资少,但只是简单填埋,没有任何回收价值产生,而且会由于垃圾积累过多从而加大土地资源压力,严重妨碍地下水的渗透和流通。

3.废塑料回收对化学品和油气行业的影响
   
   (1)对化学品需求的影响
    美国石化产品需求增速是GDP增速的1.3倍,是一次能源需求增速的1.8倍。未来全球对石化产品需求仍将保持较高增速,每年将需要新增5~6套世界级规模的乙烯装置来满足需求。目前,石化产品消费量约占油气消费量的10%,未来伴随石化产品需求量的持续增长,这一比例将不断提高,由此推动油气公司加大石化领域的投资。
    欧洲塑料协会和美国化学理事会(ACC)塑料协会均制定目标:到2040年,全球所有塑料包装将实现重复使用或回收利用。为了实现这一目标,塑料制品性能必须经久耐用,即塑料制品由一次性制品变成可长期、反复多次使用的产品,如生产耐用的、可重复使用的水瓶来替代一次性水瓶。一旦实施上述回收和塑料禁令,化学品需求增长或将显著放缓。
    预计到2040年,将有约4亿吨/年聚合物新项目夭折。此外,包括化学回收技术在内的各种回收技术将使回收树脂(回料)与新料相竞争,回收能力将增加13.5倍,这或将导致约795套世界级规模的聚合物装置停产。
   (2)对油气需求的影响
    塑料蕴含大量的热值,在全部塑料可回收的情景下,到2040年将4亿吨热塑性塑料完全转化成热能,将使油气消费量每年减少0.5%,这意味着全球石化产品年均需求增速将从现在的接近4%降到2%以下。尽管如此,石化行业仍是油气行业最具投资前景的领域之一。
    2040年废塑料回收对油气需求的影响预测结果如图1所示。可以看出,由于采用废塑料回收技术,预计2040年石化产品新增需求量将比不采用回收技术情景下的需求量下降58%。


4.废塑料回收业发展为油气行业带来的机遇
       
   (1)油气公司加大废塑料化学回收技术研发,蓄积利润增长点
    当前,全球绝大多数地区废塑料处理以填埋为主,其次是燃烧。然而,欧盟因限制有机废物的填埋,所以以燃烧为主,占比达42%。废塑料处理方法以价值排序为:化学回收>机械回收>燃烧>填埋。例如,聚对苯二甲酸乙二酯(PET)填埋价值约为0.03美元/磅,而将其燃烧的价值超过0.03美元/磅,机械回收则可以使PET废料接近原始聚合物价格,化学回收再利用的复合材料的价值更是高达0.12美元/磅。如图2所示,随着化学回收技术的发展,回收利用得到的高附加值产品将会更多。基于此,油气公司可借助在石化技术方面的优势,加大研发投入,蓄积利润增长点。
   (2)炼化一体化企业充分利用废塑料回收节约成本、创造效益
    未来,石化生产商的废弃物利用应不仅包括一次性塑料,还应包括橡胶、复合材料和纺织品等。热解和气化等技术可以处理较脏的塑料垃圾,将其变成燃料和化学品。随着技术发展,炼化一体化企业能够回收处理所有聚合物和有机废弃物,将其变成炼油或聚合物装置原料,再循环回到炼化过程,最终生产出合格燃料或石化产品。废塑料现有回收模式和未来回收模式比较见图3。可以看出,未来废塑料的回收模式将比现有回收模式有更大发展,尤其是通过化学回收方法的开发利用,将废塑料加工为油品、基础化学品或石化产品中间体,或通过机械回收方式用于生产聚合物。
    废塑料回收最大的障碍之一是产业链,以及储存和处理塑料垃圾所需的大量土地。机械回收装置回收能力约为1万~5万吨/年,远低于产能50万吨/年的聚合物装置。一套50万吨/年废塑料处理装置所需原料,每天大约需要100辆卡车来运送。而位于沿海地区的大型炼化一体化企业,每天需要约1~2艘船来接收废塑料垃圾,加之存储和分类需要大量空间,炼化企业可以快速将机械回收的高价值、易于分离的材料再继续进行化学处理回收。因此,炼化一体化企业无论从技术、物流和空间有效利用上都具有得天独厚的优势。
    废塑料回收给油气行业带来挑战的同时也带来了机遇。为实现全部塑料可回收的目标,炼油商、石化生产商、催化剂供应商、垃圾处理公司、物流供应商、大学与研究机构、塑料回收商、科技初创企业和政府之间必须密切合作。油气公司和石化生产商应紧抓发展机遇,利用各种资源,尽快掌握废塑料回收产业化技术,在未来废塑料回收业的快速发展过程中担当主角,实现可持续发展。


5.我国废塑料回收产业方兴未艾
 
    我国废塑料回收产业经过多年的发展,已形成一批较大规模的废塑料回收和再生塑料交易市场和加工集散地,回收网点遍布全国各地,废塑料再生厂家15000多家,回收、加工、经营市场规模越来越大,年交易额达百亿元以上。2016年,我国再生塑料总产量(包括国内回收和进口废塑料)达到2000多万吨,占当年塑料消耗总量的约25%。目前我国废塑料回收行业具有很大的规模,但是塑料回收利用率不高(平均回收率15%),远低于一些发达国家和地区(欧盟、美国塑料平均回收利用率均已高达53%)。   

    2017年7月,国务院办公厅印发《关于禁止洋垃圾入境推进固体废物进口管理制度改革实施方案》,要求全面禁止“洋垃圾”入境。2017年8月,环境保护部联合发展改革委等五部委印发《关于联合开展电子废物、废轮胎、废塑料、废旧衣服、废家电拆解等再生利用行业清理整顿的通知》,旨在加快国内固体废物回收利用产业结构转型升级。2018年1月,我国正式施行禁止“洋垃圾”入境新规,停止进口包括废塑料、未分类的废纸、废纺织原料等在内的4类24种“洋垃圾”。2019年底前,逐步停止进口国内资源可以替代的固体废物。2020年1月,国家发展改革委、生态环境部公布《关于进一步加强塑料污染治理的意见》,提出到2020年底,我国将率先在部分地区、部分领域禁止、限制部分塑料制品的生产、销售和使用;到2022年底,一次性塑料制品的消费量明显减少,替代产品得到推广。《意见》提出,按照“禁限一批、替代循环一批、规范一批”的原则,禁止生产销售超薄塑料购物袋、超薄聚乙烯农用地膜,禁止以医疗废物为原料制造塑料制品,全面禁止废塑料进口;分步骤禁止生产销售一次性发泡塑料餐具、一次性塑料棉签、含塑料微珠的日化产品,分步骤、分领域禁止或限制使用不可降解塑料袋、一次性塑料制品、快递塑料包装等;同时要求研发推广绿色环保的塑料制品及替代产品,探索培育有利于规范回收和循环利用、减少塑料污染的新业态新模式;加强塑料废弃物分类回收清运,规范塑料废弃物资源化利用和无害化处置,开展塑料垃圾专项清理。
    总体而言,目前国内废塑料回收行业方兴未艾。随着我国环境保护领域相关新规的落地实施,以及城镇生活垃圾分类机制的逐步启动,未来废塑料回收产业发展前景广阔,石油化工企业在废塑料回收利用领域大有可为。

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