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　　中國石化石油化工科學(xué)研究院有限公司（以下簡稱“石科院”）是中國石化直屬的綜合性科學(xué)技術(shù)研究開發(fā)機構(gòu)，創(chuàng)建于1956年，在國際上擁有較高的知名度和影響力。研發(fā)領(lǐng)域以石油煉制技術(shù)開發(fā)為主，注重油化結(jié)合，兼顧相關(guān)石油化工技術(shù)研發(fā)，并有重點地向新型替代燃料和新能源領(lǐng)域延伸，涵蓋煉油、石油產(chǎn)品、化工、材料、新能源、環(huán)保、智能化、資源循環(huán)利用等方面。

　　近期石科院在廢塑料回收利用和生物質(zhì)資源利用方面都有哪些動作？《中國石化》雜志對石科院院長李明豐進行了專訪，讓我們一起了解一下吧！

　　記者：我們了解到，石科院較早就開始了廢塑料和生物質(zhì)資源化利用技術(shù)的研究，我們進入這一領(lǐng)域的初衷是什么？截至目前，取得了哪些研究成果？

　　李明豐：塑料由石油制成，塑料制品的廣泛應(yīng)用給我們的生活帶來了極大便利，但使用后的廢棄塑料卻成為了棘手的難題。根據(jù)數(shù)據(jù)來看，我國每年新增的垃圾塑料超過6000萬噸，在垃圾場中的廢棄塑料有大約10億噸，重量相當(dāng)于12500艘“福建艦”航母。巨量的廢棄塑料沉睡在垃圾填埋場和自然環(huán)境中，不僅會造成嚴重的“白色污染”危及生態(tài)環(huán)境，更是對我國寶貴石油資源的嚴重浪費。

　　提起廢塑料，大家的印象總是負面的，但其實廢塑料是一種放錯位置的優(yōu)質(zhì)資源，它的氫碳比高，甚至優(yōu)于原油。通過廢塑料化學(xué)循環(huán)技術(shù)，可以將塑料中的高分子碳鏈轉(zhuǎn)化為小分子，之后既可以“返璞歸真”，用于生產(chǎn)燃油、化工產(chǎn)品，實現(xiàn)“從石油中來，再回到石油中去”；又可以“浴火涅槃”，重新用于生產(chǎn)塑料，實現(xiàn)“從塑料到塑料”的閉環(huán)循環(huán)。據(jù)測算，如果每年將2%的填埋垃圾塑料及1/3的新鮮廢塑料用于化學(xué)循環(huán)再生制成熱解油，效果相當(dāng)于為我國新增一個3000萬噸規(guī)模的輕質(zhì)石蠟基大油田，可顯著增強能源自給能力、保障國家能源安全。

　　因此，當(dāng)我們最早接觸廢塑料循環(huán)利用這一領(lǐng)域時，就將廢塑料視作巨大的、未被完全開發(fā)利用的寶藏。作為央企科研院所，保障國家能源安全是我們的責(zé)任，這是石科院介入廢塑料循環(huán)利用領(lǐng)域的直接動因，為了確保我們國家在任何時候都“有油可煉”，這就需要有可以替代的資源及相關(guān)煉制技術(shù)儲備。

　　在中國石化科技部的部署下，早在2019年中國石化加入AEPW聯(lián)盟（The Alliance to End Plastic Waste，終止塑料廢棄物聯(lián)盟）前，石科院就已啟動了廢塑料化學(xué)循環(huán)技術(shù)的開發(fā)，超前進行技術(shù)儲備。走到今天，我們發(fā)現(xiàn)這一課題與國家“雙碳”目標(biāo)完美契合，未來通過依托沿海、沿江經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的石化企業(yè)，回收當(dāng)?shù)氐膹U塑料資源用于化學(xué)循環(huán)，替代廢塑料的焚燒，解決垃圾場占地問題，降低城市碳排放，既可部分替代進口石油，又可解決當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境問題，助力無廢城市目標(biāo)的實現(xiàn)。當(dāng)前業(yè)內(nèi)幾乎所有的國際煉化企業(yè)在未來的規(guī)劃中都不謀而合地囊括了廢塑料和生物質(zhì)資源化利用，這已經(jīng)成為了一個業(yè)界公認的未來發(fā)展方向。我們相信，相關(guān)技術(shù)會有廣闊的應(yīng)用前景和推廣潛力。

　　超前進行技術(shù)儲備，是我們作為央企研究院的使命，把自主創(chuàng)新想得再復(fù)雜一些，立題要再早一步，盡快孵化成熟技術(shù)。目前，石科院的研究已經(jīng)走過了三個階段，取得了一些成效。

　　第一階段，我們重點開發(fā)廢塑料熱解油的深加工技術(shù)。具體來說，開發(fā)成功了廢塑料熱解油低成本加氫成套技術(shù)，可深度脫除熱解油中包括有機氯、有機硅、烯烴以及各種金屬等雜質(zhì)。同時，與北化院合作，開發(fā)了高效轉(zhuǎn)化生產(chǎn)塑料單體的蒸汽裂解技術(shù)。上述技術(shù)已具備開展工業(yè)試驗條件。此外，我們還成功開發(fā)了配套的廢塑料熱解油催化裂解制低碳烯烴技術(shù)，低碳烯烴+BTX產(chǎn)率可達55%。

　　第二階段，我們重點開發(fā)廢塑料綠色高效熱解技術(shù)以及配套的廢塑料分選技術(shù)，同時開展相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)研究。具體來說，開發(fā)了廢塑料連續(xù)熱解（RPCC）技術(shù)，該技術(shù)可以將混合垃圾塑料作為原料，實現(xiàn)廢塑料的綠色、高效轉(zhuǎn)化，液體收率88%以上，過程中有機氯脫除率達到99%。同時，RPCC工藝具有連續(xù)化、清潔化的優(yōu)點，工業(yè)化單套裝置規(guī)?？梢赃_到數(shù)十萬噸，產(chǎn)生的三廢排放少且均可回收利用。目前，以廢農(nóng)膜為原料的RPCC技術(shù)已完成實驗室研究，即將開展萬噸級工業(yè)示范。針對廢塑料化學(xué)循環(huán)技術(shù)對原料的要求，石科院與合作伙伴正在開發(fā)廢塑料分選凈化技術(shù)，取得了良好的進展。標(biāo)準(zhǔn)研究方面，在石化聯(lián)合會組織下，石科院牽頭開展了廢塑料熱解油產(chǎn)品的團體標(biāo)準(zhǔn)研究工作，相關(guān)工作已進入收尾階段。

　　第三階段，我們將著手開發(fā)廢塑料與生物質(zhì)共氣化生產(chǎn)合成油及綠色甲醇等技術(shù)，以及針對復(fù)合材料的廢塑料溶解法制再生樹脂技術(shù)，目前已開展了實驗室工作。

　　記者：當(dāng)前，廢塑料化學(xué)循環(huán)利用存在哪些難點問題？

　　李明豐：第一個難點就是煉化企業(yè)怎樣持續(xù)、穩(wěn)定地獲得廢塑料資源。我國的垃圾填埋場分布分散，塑料堆密度較低，導(dǎo)致運輸成本很高，超過一定范圍的運輸半徑會對企業(yè)回收項目的經(jīng)濟性造成直接影響。誰來回收資源、怎樣回收資源也是要重點解決的問題。目前我國沒有適應(yīng)于化學(xué)回收的廢塑料專業(yè)供貨渠道，社會上也沒有建立相應(yīng)的廢塑料回收體系，在可預(yù)見的未來，爭奪資源的競爭不可避免。競爭又會導(dǎo)致廢塑料價格暴漲，甚至可能出現(xiàn)售賣者坐地起價，資源與成品價格倒掛的惡性后果，對產(chǎn)業(yè)鏈健康發(fā)展造成負面影響。

　　第二個難點是目前原料分揀技術(shù)尚不成熟。我國垃圾填埋場的廢塑料可以細分為一百多個具體品種，涵蓋通用塑料、工程塑料、特種塑料等大類，每一大類又細分為很多品類，不同品類的回收利用加工路線都不盡相同。與龐大的塑料種類相對的是，我國目前的垃圾分選技術(shù)不成熟，分揀成本較高。舉個例子，一只裝純凈水的瓶子，瓶蓋由PE（聚乙烯）制成，瓶身由PET（聚對苯二甲酸乙二酯）制成，標(biāo)簽中則含可能用到了PVC（聚氯乙烯），如果不加分揀而是直接“囫圇吞棗”地使用，會導(dǎo)致原料中的氯含量高，容易導(dǎo)致裝置被腐蝕。再比如，一個裝牛奶的紙盒，其構(gòu)造包括塑料、鋁和紙，如果要完善地處理一個紙盒也需要采用多種技術(shù)進行分離和分類分揀，缺乏垃圾分選技術(shù)將影響后續(xù)回收利用的效率。

　　要解決上述難題，一是要加強頂層設(shè)計，爭取政府部門及相關(guān)政策的支持，建立一個完善的定價體系，規(guī)范市場價格，確保形成穩(wěn)定的產(chǎn)業(yè)鏈并保障生產(chǎn)的可持續(xù)性。二是要系統(tǒng)地研究影響未來易回收的方法，制定易回收路線。

　　記者：目前生物質(zhì)資源制化學(xué)品方面，技術(shù)領(lǐng)域有什么進展？從全球范圍看，我們處在什么技術(shù)水平？

　　李明豐：生物質(zhì)是一種可再生資源，農(nóng)作物秸稈、廢棄木材、食品加工廢料等廢棄物都屬于生物質(zhì)資源。在我國，僅秸稈的產(chǎn)生量就達7000萬噸/年。生物基材料領(lǐng)域也是國際競爭的熱點，美國已將發(fā)展生物基材料提高到與發(fā)展芯片等同的國策高度。

石科院研發(fā)人員觀察生產(chǎn)出的生物航空煤油產(chǎn)品

　　對生物質(zhì)制一般化學(xué)品路線，我們主張大力開發(fā)生物質(zhì)氣化技術(shù)，生物質(zhì)氣化技術(shù)可以將農(nóng)作物秸稈、廢棄木材、食品加工廢料等廢棄物轉(zhuǎn)化為合成氣，充分利用資源，減少環(huán)境污染。氣化后的合成氣可以直接用于發(fā)電、加熱、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，也可以通過合成反應(yīng)轉(zhuǎn)化為液體燃料，如合成柴油和液化天然氣等，從而實現(xiàn)能源供應(yīng)的多元化，減少對化石燃料的依賴。由于生物質(zhì)氣化路線對原料的適應(yīng)性較強，有機物進入裝置的時候是各種不同形態(tài)，氣化后生成合成氣，收到“一生二，二生三，三生萬物”的效果，從而將利用路線簡單化。

　　但是目前我國整體上氣化技術(shù)不成熟，必須加快研發(fā)速度。生物質(zhì)氣化技術(shù)的研發(fā)存在一些瓶頸問題。一是生物質(zhì)氣化前需要粉碎，這一步驟能耗較高，導(dǎo)致成本增加。二是生物質(zhì)能量密度較低，氣化溫度低，有效含量低，還會產(chǎn)生副產(chǎn)品，比如甲烷和煤焦油等。三是從設(shè)備上講，固定床安裝簡單，但氣化效率低，難以大規(guī)模應(yīng)用；流化床效率高，但回料裝置較難控制。

　　從全球范圍來看，世界各國在生物基領(lǐng)域的技術(shù)都處于研發(fā)初期，歐美國家的技術(shù)研究也處于實驗階段，尚未實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。可以說，國際國內(nèi)水平差不多，大家基本處于同一起跑線上，石科院有信心能夠研發(fā)出世界上最好的氣化技術(shù)。

　　記者：廢塑料化學(xué)循環(huán)技術(shù)和生物質(zhì)相關(guān)技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用，經(jīng)濟效益如何？

　　李明豐：在循環(huán)經(jīng)濟領(lǐng)域，我們的目標(biāo)是要開發(fā)“用得起的環(huán)保技術(shù)”，也就是說，要通過成熟技術(shù)，既要實現(xiàn)原料上的可持續(xù)，又要實現(xiàn)經(jīng)濟上的可持續(xù)。舉個例子，歐洲綠色生物航煤現(xiàn)在每噸到了接近兩萬元的價格，遠遠高出傳統(tǒng)航煤價格，雖然生物航煤具備綠色低碳等一系列的優(yōu)勢，但是經(jīng)濟性上的缺陷使得生物航煤成為了“用不起的能源”，從經(jīng)濟角度考慮就是不可持續(xù)的。

　　在原料價格可控、供應(yīng)穩(wěn)定的條件下，廢塑料化學(xué)循環(huán)項目和生物質(zhì)制化學(xué)品項目，都有望獲得較好的經(jīng)濟效益。

　　此前，一些企業(yè)采用簡陋的廢塑料熱解裝置，油品回收率僅50%且質(zhì)量差、雜質(zhì)多，氯含量通常超過1000ppm，會腐蝕裝置和管線，帶來安全生產(chǎn)隱患。與此相比，我們?nèi)绻邪l(fā)出可以讓氯含量控制在10ppm以內(nèi)甚至更低的技術(shù)路線，就能做到既環(huán)保低碳，又能降低油品價格。廢塑料化學(xué)循環(huán)技術(shù)一旦實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，還將對碳減排有巨大貢獻。據(jù)測算，與傳統(tǒng)的焚燒發(fā)電處理手段相比，采用廢塑料化學(xué)循環(huán)制新塑料可以減少接近50%的碳排放，萬元產(chǎn)值碳減排80%以上。如果每年對4000萬噸廢塑料進行化學(xué)循環(huán)利用，可以降低4700萬噸二氧化碳總排放。與原油加工路線相比，每萬元產(chǎn)值碳排放量可降低40%。

利用金字塔式反應(yīng)器開展微藻養(yǎng)殖

　　所以，原料價格可控是保障經(jīng)濟性的前提。需要在政府和行業(yè)協(xié)會的支持引導(dǎo)下，規(guī)范原料價格體系，建立碳氫價格聯(lián)合機制，根據(jù)原料的碳氫含量制定合理價格標(biāo)準(zhǔn)。以秸稈為例，秸稈的碳含量基本在47.4%~53.5%，氫含量為5.8%~6.7%，由于其含水，熱值低，并不值錢，農(nóng)村通常是用來農(nóng)肥利用還田或者焚燒處理。只有通過合理的價格體系引導(dǎo)，才能避免工業(yè)化應(yīng)用后秸稈價格非理性暴漲，導(dǎo)致原材料價格與成品價格倒掛，危害循環(huán)利用的良性發(fā)展。

　　記者：在廢塑料和生物質(zhì)資源化利用技術(shù)落地方面，石科院下一步有哪些值得期待的動作？

　　李明豐：在廢塑料化學(xué)循環(huán)利用技術(shù)落地方面，我們要盡快建成商業(yè)運行示范項目，爭取早日實現(xiàn)萬噸級農(nóng)膜回收示范項目落地，同時，石科院與沿江沿海煉化企業(yè)開展進一步的落地工作，將在充分了解企業(yè)掌握資源情況的基礎(chǔ)上，有針對性地確定路線。

　　在生物質(zhì)再生利用領(lǐng)域，目前還在推進前期籌備工作。此外，我們也在積極發(fā)展微藻養(yǎng)殖技術(shù)，在碳減排和保障蛋白質(zhì)安全上做出貢獻，目前已在與一些地方企業(yè)合作，共同推進微藻相關(guān)示范項目。

　　總體來說，目前我國廢塑料和生物質(zhì)資源化利用產(chǎn)業(yè)鏈處在發(fā)展初期，中國石化十分重視和支持這一領(lǐng)域的產(chǎn)學(xué)研一體化推進工作。我們注意到，政府也在前端做具有開源性質(zhì)的工作，作為科研工作者，我們信心十足。