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石油化工行业循环经济 发展回顾与展望
2023年1期 发行日期:2023-01-04
作者:■ 中国化工信息中心咨询事业部 张松臣 张成

  随着社会与经济的不断发展,资源高效利用的现代化循环经济体系已经得到了国际社会的普遍认可。“十四五”时期我国进入新发展阶段,要实现更高质量、更有效率、更加公平、更可持续、更为安全的发展,离不开循环经济的支撑。石油和化工行业作为我国的支柱产业之一,在国民经济发展中具有重要地位。随着“双碳”目标的提出,石化行业面临越来越大的绿色转型升级压力,持续深入贯彻循环经济理念成为行业共识。

2022年石油和化工行业循环经济发展概况

  2021年7月1日,国家发改委发布《“十四五”循环经济发展规划》,从国家层面推动循环经济的发展。2022年1月17日,国家发改委正式发布了《关于加快废旧物资循环利用体系建设的指导意见》,明确提出到2025年,废旧物资循环利用政策体系进一步完善,资源循环利用水平进一步提升,废旧物资回收网络体系基本建立,建成绿色分拣中心1000个以上;废塑料、废橡胶等9种主要再生资源循环利用量达到4.5亿吨;60个左右大中城市率先建成基本完善的废旧物资循环利用体系。在国家政策明确后,从2021年底到2022年,辽宁省、青海省、黑龙江省和广西壮族自治区等省份先后推出了省级循环经济的发展规划。

  在“双碳”“绿色环保”等政策的推动下,石油化工行业作为传统的高耗能、高污染行业,面临较大的绿色低碳转型升级的压力。以下从化工相关废弃物的资源化利用和生物基化工产品的开发两个方向重点回顾2022年石油和化工行业在循环经济领域的探索。

  在国家明确的政策支持下,我国的化工废弃物资源化利用和生物基化工品产业快速发展,特别是废塑料回收利用和生物降解塑料行业,呈现欣欣向荣的快速发展态势;橡胶轮胎回收利用、动力电池回收利用行业在政策和技术的支持下快速向产业化方向迈进;生物基化工品领域也不断涌现新的产品项目,石油和化工行业正在积极利用循环经济的手段推动行业的绿色低碳转型。

  1.化工废弃物资源化利用

  化工废弃资源量大,种类繁多,不同废弃物之间的性能和无害化处理需求差异巨大。为更好地呈现2022年石油和化工行业循环经济的发展情况,以塑料、橡胶、电池三个最具有代表性的种类为例进行讨论。

  (1)塑料循环利用

  2022年3月初,联合国环境大会在肯尼亚首都内罗毕举行,来自175个国家的代表通过了一项终结塑料污染的决议,代表着全球对于塑料污染治理的重视程度再次提升。

  在全球共识的推动下,2022年全球各类企业在废塑料回收系统、废塑料加工技术和废塑料的下游利用方面进行了大量的探索。其中传统的塑料生产企业、塑料分拣回收企业和下游制品企业及品牌商都进行了大量的尝试。

  塑料回收分选方面,Clariter、BioBTX、Bollegraaf 和 N+P 宣布共同合作,在荷兰开发和建设欧洲最大、最先进的用于化学回收行业的废塑料分选工厂,将主要分类和处理低质量废塑料,年处理能力达到35万吨。利安德巴赛尔和23 Oaks Investments签署协议,合资设立Source One Plastics公司。该公司将在德国建立一个节能、先进的塑料垃圾分类和回收设施,利用来自风能和生物质能的可再生能源,每年处理约130万个德国民众产生的塑料包装垃圾。

  废塑料处理技术方面,英国巴斯大学开发了室温下聚碳酸酯化学回收工艺。该方法使用一种锌基催化剂和甲醇,能够在室温下20分钟内完全分解商用聚(双酚A碳酸酯)(BPA-PC)粒子。埃克森美孚利用其Exxtend技术对塑料废物进行先进回收,完成了首次经认证的循环聚合物的商业销售。韩国LG化学将斥资3100亿韩元(约16.5亿元)建造新的塑料回收工厂,该工厂将使用英国回收公司Mura的技术HydroPRT,年产能将达到2万吨。

  废塑料下游的应用探索方面,废塑料回收加工企业与下游的产品生产商一起进行了大量的探索。科思创正与荷兰智能手机企业Fairphone展开合作,为其智能手机保护壳提供循环材料解决方案。可口可乐HBC在意大利举办了Gaglianico工厂的开业典礼,该工厂每年生产3万吨rPET瓶坯。由循环经济公司co-cre8成立的英国环保品牌Honest近日推出一款可循环利用的塑料瓶,该瓶由回收的一次性塑料瓶打造而成。全新奥迪Q8 e-tron车型安全带带扣的外壳部分由汽车塑料混合废料制成,这些废料来自于格栅、保险杠、轮毂、车身底盖和其他部件,并经过化学回收过程处理。

  国内在环保低碳理念的推动下,从政府到各个行业参与者也做了大量工作,推动塑料循环利用行业的发展。目前已经基本形成了覆盖全产业链条的产业结构,具备了较好的发展基础。

  2022年3月,农业农村部、财政部联合印发《关于开展地膜科学使用回收试点工作的通知》,聚焦重点用膜地区,重点支持推广加厚高强度地膜和全生物降解地膜,系统解决传统地膜回收难、替代成本高的问题。5月份,生态环境部印发《废塑料污染控制技术规范》,强化全生命周期管理和环境风险防控要求;适应废塑料再生行业发展需求,明确化学再生污染控制要求。

  在国家层面不断完善相关政策的同时,北京市、江苏省、山东省和广东省相继出台相关政策,推动塑料回收利用行业的发展。北京市重点从8个方面深化治理工作,并提出了23项具体措施;江苏省印发《深入开展公共机构绿色低碳引领行动实施方案》,全省各级公共机构坚决落实塑料污染治理要求,减少使用一次性塑料制品;山东省与生态环境部在济南主办2022年“全国低碳日”主场活动;广东省发布《广东省塑料污染治理行动方案(2022—2025年)》,提出到2025年,塑料污染治理机制运行更加有效,塑料制品生产、流通、使用、回收、处置全链条治理成效更加显著,白色污染得到有效遏制。

  在政策的推动下,国内各企业在回收分拣和塑料循环利用方面开始进行布局。位于厦门市海沧区的全国首个低值可回收物分拣中心项目正处于设备安装阶段,建成后服务面将覆盖整个海沧区,设计日分拣量为45吨左右。立邦中国宣布与利安德巴赛尔达成战略合作,将塑料废弃物“变废为宝”,为立邦涂装体系产品打造全新绿色环保型塑料包装。

  (2)橡胶循环利用

  国际回收局(BIR)轮胎和橡胶委员会主席在5月31日的一次会议上表示,未来25年,再生橡胶的预计需求量将增长5倍,达到每年20万公吨。橡胶的回收和循环利用行业正蓬勃发展。

  普利司通也在2022年宣布已经制订一项废旧轮胎再利用计划,目标是到2050年,每年将回收再利用60万吨废旧轮胎,每年可减少二氧化碳排放量146万吨。

  国内方面,2022年工业和信息化部批准发布1036项行业标准,其中包括《轮胎行业绿色工厂评价要求》(HG/T 6061—2022)和《轮胎制造绿色供应链管理要求》(HG/T 6062—2022)两个行业标准,为轮胎行业的绿色转型升级提供依据。大连市发布了《大连市废旧物资循环利用体系建设实施方案》,提出废旧物资利用与产业3个协同发展,即废金属利用与装备制造产业协同发展、废旧物资利用与危险废物处置协同发展、废轮胎塑料利用与化工产业协同发展。

  企业方面,克林泰尔环保公司与玲珑轮胎签署全面战略合作协议,推动轮胎全生命周期循环利用;双方将依靠克林泰尔在废旧轮胎裂解及再生环保炭黑领域的技术,以及玲珑轮胎在高端轮胎制造领域的领先技术,开展围绕轮胎全生命周期循环利用的技术创新、产品应用及项目拓展,共同推动建立资源循环型轮胎产业体系。

  (3)动力电池循环利用

  随着新能源汽车产业快速发展,动力电池退役量逐年上升,退役动力电池的资源化利用已经成为社会关注的热点。大量的研究机构和企业积极布局,推动相关技术和产业化的持续前进。

  研发方面,新的动力电池回收技术不断涌现。清华大学康飞宇教授和李宝华教授团队研究开发出了一套高效绿色回收退役锂离子电池的有效策略。美国伍斯特理工学院王岩教授开发了一种闭环LIBs回收工艺,该工艺结合了湿法冶金和直接回收技术的优势,且可以大规模生产。

  产业化方面,国内外企业已经开始推动产业化落地。丰田正在与电池回收公司Redwood Materials合作进行汽车电池的回收项目,计划将旧电池进行翻新或分解,用于制造新电池。MAHLE Powertrain和Allotrope Energy最近推出了一项新的锂炭电池技术,该技术可提供超快速充电和良好的功率密度,这种电池的循环寿命长达十万次。

  旺能环境全资子公司浙江旺能城矿科技有限公司与湖州永兴新能源有限公司签署了《战略合作框架协议》,双方将共同研究废旧动力蓄电池的回收利用技术,共同建立废旧动力蓄电池回收网络。格力钛高性能钛酸锂电池技术依靠缩短充电时间、大幅延长电池使用寿命摘得国家专利金奖。位于韶山市的全国首条短程低碳废锂离子电池资源回收生产线动工建设,由湖南江冶机电科技股份有限公司投资(1.5亿元),建成后年处理废旧锂电池2.2万吨,能满足湖南省及周边省份废锂离子电池回收利用的市场需求。四川10万吨/年废旧锂电池回收利用项目首个厂房主体顺利封顶,预计2023年7月建成投产,建成后将满足遂宁市及周边城市废旧锂电池回收利用的市场需要。杰成新能源汽车动力电池循环产业中心(江苏)项目落户溧阳,计划总投资11.5亿元,建设年处理30万吨新能源汽车退役动力蓄电池循环利用项目。

  经过多年的发展,我国的动力电池回收行业已经具备一定的产业基础,根据工业和信息化部披露的信息,截至8月底,全国31个省、自治区、直辖市有190余家汽车生产、动力电池综合利用等企业,全国范围内已经设立了10235个回收服务网点,探索形成“梯次电池以租代售”“废料换原材料”等一批新型商业模式,动力电池回收利用体系正在逐步完善。

  塑料回收利用行业已经逐步走上健康可持续的发展道路,在全产业链上都实现了产业化;橡胶轮胎的循环利用仍处于发展初期,循环利用的技术水平和经济性仍需要进一步验证;动力电池循环利用的技术则还处于初级阶段,尽管已经有了产业化布局的初步情况,但距离大规模产业化仍有一定距离。

  2.生物基及生物降解化工产品

  生物基及生物降解化工产品包括两大类,其中热度较高的是“禁塑令”以来受到资本关注的可生物降解塑料,这一类产品在2020年以后经历了快速的发展;另外,以生物基原料生产各种化工产品,在近年来也获得了长足的发展。特别是2022年国家发展改革委印发《“十四五”生物经济发展规划》,从国家层面明确推动生物基化工品和生物降解塑料行业的健康和可持续发展。

  (1)生物降解塑料

  经过多年的积累和近两年的快速发展,我国已经成为全球主要的生物降解 塑料生产和消费地。为了推动我国降解塑料行业的发展,国家和地方仍在持续推出各类政策推动行业发展。国家层面先是在《鼓励外商投资产业目录(2022 年版)(征求意见稿)》中鼓励外商投资聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸(PHA)纤维项目;7月份工信部公开表示,重视推广全生物降解地膜;10月份,国家邮政局表示,到2025年底,全国范围邮政快递网点禁止使用不可降解的塑料包装袋、塑料胶带、一次性塑料编织袋等。

  山东省、北京市、江苏省和河南省,纷纷根据自身的产业特点和当前发展阶段,推出了相关政策推动降解塑料行业的发展。《山东省化工产业“十四五”发展规划》中将PLA和聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)定义为山东省“十四五”时期规划的重点产品;北京市先行先试,开展为期6个月的试点工作,推动居民垃圾分类的习惯养成;江苏省《<“十四五”生态环境保护规划>重点事项清单》推动快递包装绿色转型相关工作落地落实,推进行业绿色健康高质量发展;《关于“十四五”推动河南省化工行业高质量发展的指导意见》提出,着力打造“1个”全系列生物降解材料产业,做优做强“4个”高端功能性新材料产业,努力建成全国最大的生物降解材料和高端功能性新材料产业集群。

  在政策的推动下,国内外生物降解塑料的产能快速增长和下游应用情况场景不断丰富。产能方面,新增产能主要围绕PBAT/聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、PLA和PHA进行了布局。据不完全统计,PBAT/PBS方面,新疆华泰重化工拟建12万吨/年PBAT;逸普新材料9万吨/年PBAT、3万吨/年PBS项目正式启动;新疆曙光绿华10万吨/年1,4-丁二醇(BDO)联产12万吨/年PBAT项目正式开工;康辉大连新材料45万吨/年PBS/PBAT/PBT可降解塑料项目已完成建设。PLA方面,LG化学与ADM(Archer Daniels Midland)签订正式合同,在美国伊利诺伊州建设“绿色生物塑料”工厂,年产7.5万吨PLA产品;PLA生产商NatureWorks公司与PHA生产商CJ BIO(希杰生物)签署意向书(LOI)建立战略联盟关系,两家公司将利用PHA和PLA共同开发可持续性材料的解决方案。PHA方面,年初设计2.5万吨/年的蓝晶生物可降解塑料PHA生产线在江苏省盐城市滨海县开工建设;年底,湖北微琪生物3万吨/年合成生物PHA可降解材料绿色智能制造项目备案审核通过,同时其万吨PHA产线前期生产工艺验证成功。另外,聚仁化工5万吨聚己内酯(PCL)主体封顶,该项目的单套规模为目前全球最大。

  在终端应用方面,PLA的下游应用中,特步发布了100% PLA风衣;纳通医用研发了生物基可降解口罩,可降解口罩主要成分为PLA材料,鼻梁条为PLA与PBAT共混,耳带绳为PLA与氨纶共混PHA应用方面;微构与美团合作,将PHA突破性应用于一次性吸管和餐盒;希杰生物与全球连锁酒店Accor共同开发PHA酒店用品。

  (2)生物基化工品

  在大宗化工产品的生物基产品替代方面,索尔维与Trillium合作开发应用于碳纤维的生物基丙烯腈;日本化工巨头三菱化学和总部位于加利福尼亚州的Origin材料联手开发来自木材生物质的可持续高性能炭黑材料,用于轮胎行业。多元醇和各类助剂方面,科莱恩(Clariant)推出了新型Vita 100%生物基表面活性剂和聚乙二醇(PEG);卓越新能在龙岩市投资10.50亿元建设生物柴油和生物基增塑剂项目,项目建成后可实现年产生物柴油和生物基增塑剂20万吨;SK化学建立了一个规模数千吨的量产系统以生产新的生物多元醇材料 聚三亚甲基醚二醇(PO3G)。

  在生物基塑料关键中间体方面,各大企业也进行了全方位的探索。关键中间体方面,中科国生与下游客户签署了2,5-呋喃二甲酸(FDCA)产品的吨级供应合同,这是FDCA产品国内最大单笔供应量的销售合同;广东清大智兴与山西长清生物合力打造的2万吨/年糖法1,3-丙二醇(PDO)生产装置一次开车成功;凯赛(太原)4万吨/年生物法癸二酸投产试运行。

  塑料和高分子产品方面,万华发布100%生物基TPU,该款产品使用由玉米秸秆制得的生物基戊二甲基二异氰酸酯(PDI),添加剂如米糠蜡也均来自玉米;意大利Aquafil Holding S.p.A公司和加州生物技术公司Genomatica(Geno)已经成功完成了植物基尼龙6的首次示范规模生产;三井化学株式会社宣布其子公司普瑞曼(Prime Polymer )已经成为日本第一家商业化生产生物质聚丙烯的企业。

  生物基化工品已经呈现了百花齐放的态势,呈现全方位对传统化石基化工产品进行替代的趋势。

中国石油化工循环经济研究院持续推动石油和化工行业绿色转型

  2022年,中国石油化工循环经济研究院(以下简称“研究院”)继续就推动石油和化工行业的绿色低碳转型升级做出努力。在国内不定时疫情的影响下,研究院通过线下会议、线上研讨会、周期性报告和公众号等传播渠道持续为行业服务。

  研究院抓住疫情间隙,在常州参与了线下会议,与行业精英就新能源、生物基化工品和“双碳”等热门议题进行了“面对面”的交流。除线下的大型会议外,研究院自2021年底到2022年11月底,与行业内的参与者和合作伙伴进行了各类线上与线下深度沟通近百场,包括内外资化工企业、循环经济领域企业和协会、园区、认证机构、咨询公司和展览公司等各种类型。

  线上活动方面,2022年共举办了5次线上交流研讨会,年初就化工行业碳资源管理启示与建议进行了交流;之后围绕“双碳背景下二氧化碳利用市场解读”和“一季度化工与新能源领域热点政策解读”进行了研讨;年中,以“双碳”和“循环经济”议题为核心进行了直播讨论;三季度又围绕绿电交易进行了线上讨论。通过5次接续的活动,与石油和化工行业的精英进行了充分的交流,宣传循环经济理念,持续推动石油和化工行业的绿色转型升级。

  2022年,研究院推出了系列周期报告服务,包括周报、月报、季报和年报,从不同维度、不同时效性为客户提供全方位的服务。

  此外,研究院还通过公众号发布了“双碳”、CCUS、新能源、绿电、生物基等循环经济相关文章,便于行业和社会了解石油和化工行业的绿色低碳发展与转型升级。

  在持续扩大影响力的同时,研究院承接中国循环经济协会工作,成立了中国循环经济协会石油和化工专业委员会,建立石油和化学工业行业的企业与国家发展改革委、工业和信息化部等政府机构沟通的桥梁。

  进入2023年,研究院将继续努力为行业服务,持续推动石油和化工行业的绿色低碳转型。

2023年石油化工循环经济发展展望

  经过2022年的发展,石油和化学工业的循环经济发展水平达到了新的高度,在废弃物资源化利用和生物基产品开发及应用领域发生了可喜的变化。

  化工废弃物资源化利用蓬勃发展,但各大品类之间有较大的发展差异:

  塑料循环利用仍以物理回收为主,在政策的推动下,物理回收产业链不断完善,上游回收分拣体系和技术不断成熟,下游示范应用场景不断拓展,预计整个产业将迎来快速发展期;在物理回收快速发展的同时,随着上游回收分拣体系的不断成熟,废塑料化学回收也将迎来属于自己的发展机遇期。

  废橡胶的循环利用仍处于探索中,尽管国际巨头(如普利司通)和国内企业(如玲珑轮胎)纷纷布局。但橡胶轮胎的循环利用,特别是化学回收在经济性等方面仍任重道远。

  动力电池的循环利用仍处于发展初期,随着技术的不断成熟,部分行业参与者已经开始进行产业布局,抢占发展的先机。随着技术成熟度的进一步提高和新能源汽车行业商业模式的成熟,未来动力电池循环利用行业市场空间巨大。

  生物基和生物降解化工品,正在政策和市场需求的支持下进入快速发展的新阶段。降解塑料产品产能的快速扩张在2022年得到了一定的缓解,但随着市场的逐渐饱和,2023年竞争将更加激烈,特别是产能增长较多的PBAT等细分品类。生物基化工品领域目前政策支撑力度较弱,但国际领军企业已经进行了大量的探索,一方面通过生物工程的方法进行大宗化工品的生产;另一方面通过中间产物的替代,实现塑料等高分子产品的生物基化。但总体来看,目前生物基化工品的成本仍较高,短期内无法实现对传统产品的大规模替代。

  2022年石油和化工行业在绿色低碳发展的道路上不断开拓。进入2023年,在现有的良好基础上,循环经济的的更多探索将依次展开,为石油和化工行业的绿色转型升级不断贡献力量。

张松臣  中国化工信息中心咨询事业部资深项目总监,中国石油化工循环经济研究院院长,南开大学化学系研究生毕业。10年以上内外资化工市场研究及战略咨询经验,主要研究领域涵盖循环经济、精细化学品、特种聚合物、化工新材料等领域。领导及参与的咨询项目超过150个,项目类型包括业务战略规划、收并购战略、市场分析、市场进入策略、竞争企业分析、用户需求分析等,服务客户主要为世界500强化工企业,包括巴斯夫、埃克森美孚、沙特阿美、科思创、中国中化、中石化等国内外领先企业。

张成  中国化工信息中心咨询事业部资深咨询顾问。毕业于天津大学,材料科学与工程专业学士学位;波士顿大学,市场研究专业硕士学位。拥有3年化工行业咨询经验。参与过包括市场调研、战略规划、科技指引等数十个国内外化工企业的咨询项目。曾在《中国化工信息》上发表过《水性防水涂料市场现状》《中国生物柴油行业洞察》等文章。

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