中國石油資源比較貧乏,每年石油消耗量巨大,已達(dá)3.2億噸/年,其中1/3需要進(jìn)口,利用廢舊塑料回收油品,是重要資源和能源補(bǔ)充。所以采用廢舊塑料裂解油化新技術(shù)受到人們的高度重視。
國外,日本塑料回收油化技術(shù)于1970年由多家公司開始研發(fā)。日本北九州市立大學(xué)采用低價(jià)格催化劑再利用技術(shù)于2000年開始正式連續(xù)回收廢棄醫(yī)療塑料制品,通過熱分解油化裝置可回收85%的燃料油。日本是熱解油化工藝開發(fā)最多的國家,如川崎重工、三菱重工等大公司和許多小公司都在開發(fā)熱解油化技術(shù)并已產(chǎn)業(yè)化。美國的全球資源公司Envion公司、加拿大JBI公司、英國的SITA公司、意大利的FISSOREAGENCY公司等都已實(shí)現(xiàn)熱裂解油化技術(shù)的商業(yè)化。
國內(nèi),廢塑料油化技術(shù)上世紀(jì)90年代就開始了,普經(jīng)一度僅江蘇省興化市大小塑料煉油廠就有十幾家,但大多是作坊形式,沒有規(guī)?;鄙俑咧祷厥占夹g(shù)和產(chǎn)品高值化,以塑料邊角料和經(jīng)過人工挑選的廢塑料為原料。設(shè)備為釜式燃煤或燃油的反應(yīng)器,在運(yùn)行過程中遇到的最大問題是釜底清渣和管道中結(jié)膠,不能連續(xù)生產(chǎn)。在生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)膠質(zhì)物質(zhì)堵塞管道,釜壓會(huì)迅速升高,存在安全隱患,所以只能熄火降溫,清渣后再生產(chǎn)。這樣既不能連續(xù)生產(chǎn)又浪費(fèi)大量能源,工人的勞動(dòng)強(qiáng)度非常大,生產(chǎn)成本很高,產(chǎn)量又小,很難產(chǎn)業(yè)化。
為此,“十一五”國家科技技術(shù)支撐技術(shù)中專門列入“城鄉(xiāng)生活垃圾中廢塑料高效穩(wěn)定裂解技術(shù)的研究”。經(jīng)過三年多的努力,上海同濟(jì)大學(xué)與北京裂源環(huán)保技術(shù)設(shè)備有限公司、上海纖和環(huán)保科技有限公司、中國石油大學(xué)聯(lián)合攻關(guān),已取得重大進(jìn)展。此項(xiàng)新技術(shù)的最大特點(diǎn)為:
(1)采用城鄉(xiāng)生活垃圾,不用經(jīng)分撿,直接作為熱裂解原料,省略廢塑料分撿和清洗工序,環(huán)保又節(jié)能。目前中國每年城市生活垃圾已達(dá)1.8億噸,其中混合廢塑料的比例越來越高。2010年上海世博會(huì)垃圾組分的預(yù)測混合塑料在垃圾中的比例約為15~20%以上。全國有2700~3600萬噸廢塑料,所以裂解油化原料非常豐富。
(2)研制出新型復(fù)合催化劑,催化熱解效率達(dá)816g/g.cat以上,催化長效穩(wěn)定性催化裂解10小時(shí)以上。
(3)三段式動(dòng)靜態(tài)復(fù)合床裂解爐技術(shù):采用由特殊設(shè)計(jì)的復(fù)合回轉(zhuǎn)閥形式進(jìn)料,進(jìn)料時(shí)保持負(fù)壓-10Pa,使?fàn)t內(nèi)垃圾氣味和裂解氣異味不外漏,維持現(xiàn)場空氣新鮮,無垃圾異味。
裂解爐為三段式復(fù)合動(dòng)靜態(tài)硫化熱床,內(nèi)部通過機(jī)械手和氣流導(dǎo)向相結(jié)合,不斷攪動(dòng)并推動(dòng)塑料流動(dòng),進(jìn)行全混懸浮式均勻加熱,同時(shí)加入催化劑,使塑料在特定溫度壓力條件下充分催化裂解轉(zhuǎn)化成碳、焦油和可燃?xì)?。生產(chǎn)裝置可連續(xù)進(jìn)料、出料,穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)。工藝流程圖所示,可燃?xì)猱a(chǎn)率約15~20%(wt%),在線燃?xì)饪勺鰹榱呀庋b置的燃料循環(huán)使用,不需要消耗外部燃油,整個(gè)工藝屬于能源凈產(chǎn)出過程。
燃油產(chǎn)品產(chǎn)出率達(dá)到65%以上(按塑料量計(jì))燃油產(chǎn)品指標(biāo)優(yōu)于CST180。爐底焦渣可制成炭黑和活性炭出售。
該裝置的生產(chǎn)能力:可以處理廢塑料含量在30%以上的生活垃圾100噸/天,年處理量達(dá)3萬噸以上。整個(gè)系統(tǒng)廢塑料裂解的油、氣、碳產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率不低于廢塑料自身質(zhì)量的99%。
該技術(shù)運(yùn)行費(fèi)用不超過100元人民幣/噸,生活垃圾環(huán)保成本費(fèi)用200元人民幣/噸,所生產(chǎn)的裂解油平均售價(jià)3000元人民幣/噸以上。很顯然該廢舊塑料高效穩(wěn)定裂解高值化技術(shù)具有明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
北京京城機(jī)電控股公司已投資5000萬元人民幣在延慶八達(dá)嶺經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)建成兩條示范生產(chǎn)線,每年可處理兩萬噸廢舊塑料,產(chǎn)出1萬噸再生油。示范線每年實(shí)現(xiàn)銷售收入3900多萬元人民幣,利潤800多萬元人民幣。