干货必读！废塑料化学回收技术和产业发展前沿
1.废塑料化学回收技术分类
1. 化学回收的定义
严格意义上来说，“化学回收”是“化学循环”的第一步，是塑料回收产业链的前半部分。化学回收是将塑料废弃物通过一系列化学反应转化为塑料和其他有价值的化学品的过程，而化学回收则是将塑料废弃物通过一系列化学反应转化为石油、天然气、碳等中间化学品的过程。
2. 回收技术分类
1、过氧化物法：即焚烧发电，可处理各类废旧塑料。氧气充分参与，碳、氢分别生成二氧化碳和水，输出的热能引入发电系统。
2、部分氧化法：适用于聚烯烃废塑料，在部分氧气参与下生成合成气，产物引入煤化工生产甲醇、氨等。
3.厌氧裂解法：适用于聚烯烃类废塑料。一是液化工艺，主要包括热解、催化裂解和加氢裂解三种，热解一般生成重油和蜡，催化裂解可生成轻油，产物可引入石油化工行业，制成燃料或化工产品（如塑料）；二是碳化工艺，可生成焦炭、活性炭或RDF，产物可引入焦化化工行业，制成功能性炭（如纳米碳）。
4、解聚法：又称萃取法，适用于缩聚类塑料，包括醇解、水解、溶剂水解等类型，可生成单体（如DMT、PTA、CPL等），产物可引入化纤、塑料工业，制成化纤、塑料。
（三）常用流程讲解
最常用的工艺是液化工艺，主要包括以下三种类型
1、热裂解：这是目前市场上常见且主要讨论的技术，温度为500~800℃，过高的温度会导致大量原料气化，由于缺少催化剂，温度较高，塑料分子无序拆解、结合，所以产物链长，一般以重质燃料油、蜡为主，含少量轻质组分；重油可作为远洋货船、锅炉燃料。热裂解常用于橡胶精炼，因为橡胶是单一材料，较容易处理，而塑料废料是混合材料，含有大量添加剂。热解通常产生焦化。
2、催化裂解：反应分两阶段，第一阶段切割分子链，第二阶段重组为轻质油；在催化剂的参与下，切割重组过程有序进行，因此产量可控，催化剂也使化学反应效率提高数百倍以上，因此温度比热裂解低；后续技术迭代可实现乙烯、丙烯及BTX单体。目前据公开资料显示，日美企业在催化裂解方面尚未取得重大突破落地项目。
3、加氢裂化：加氢成本较高，可能是因为经济性不好，导致该项技术没有得到推广。
2. 聚烯烃废塑料化学回收技术
世代划分的标准是催化的深度，这是一个从手工到机械，再到热化学和复杂化学的进化过程。热解是化学回收的初级阶段，将废旧塑料转化为优质产品必须是一个极其复杂的化学反应。很难想象仅靠热解就能从石油中提取出高价值的产品。
1. 原始阶段
这是国家明令禁止的传统炼油方法，通过加工橡胶、轻混塑料，生产出重油和蜡。
2. 第一代
釜式热解法不使用催化剂，采用明火加热，加工橡胶、轻混塑料，生产重油、蜡，曾在山东、河南等地得到广泛应用。
3.第二代
1、管式热裂解：加工橡胶及轻混合塑料，反应深度不够，生成轻油（少量）、重油和蜡。
2、溶剂热裂解：利用有机溶剂（如重油）对塑料加热熔融并裂解，处理轻混塑料，生成轻油（少量）、重油和蜡。
3、超临界水热解：在高温高压下，以介于气态和液态之间的水作为加热载体，同时该水还起微催化作用，处理重度混合塑料，生成轻质油（少量）、重质油和蜡。
4、釜式催化裂解、催化重组：催化效果好，可加工中度混合的塑料。由于热效率有限，产品中仍有少量重组分。
4.第三代
第三代以后产品应该不含重油成分，并能处理含有其他有机物和杂质的重度混合塑料。
（五）第四代
加热方式采用气体介质内热，效率高，日产塑料数百吨，可处理重度混合塑料，也可生产轻质油。
6.第五代
烯烃催化裂解重组，可由重混合塑料直接生成单体，距离聚合仅一步之遥，科贸已通过中试。
3. 技术经济性能核心要素
判断一项技术是否经济，需要把投入和产出分解开来，进行详细讨论。
1. 产出因素
1、产品价格：热解法生产的重油价格在1500-2000元之间，而采用催化裂解、催化重组技术生产的塑料油（轻质汽、柴油）价格远高于重油，如果用来生产再生塑料，会有更高的溢价。
2.高价值产品收率：由于催化剂的参与，反应效率较高，催化裂解、催化重组技术的高价值油品收率将高于热裂解。
3、单线日生产能力（连续性）：欧洲有些做得好的公司其实并不是连续生产，而是在釜内，先加热反应器，反应完成后冷却、排渣，再进料、加热，所以能耗很高，投资也大。第三代以后的催化裂解、催化重组技术，可以实现连续生产，所以能耗和投资较低。
2. 输入因素
1、设备投资：若原料要求高，反应条件高，进料与反应不连续，则设备投资高。催化裂解、催化重组技术原料要求低，反应条件低，工艺流程短，设备投资低。
2、操作能耗：高温意味着高能耗，生产温度每升高100℃，每吨塑料的能耗成本可能增加100-150元，设备要求和投资成本也会增加。催化裂解、催化重组技术要求温度较低，因此能耗成本较低。
3、进料要求及预处理：如果进料要求较高，比如只能加工单一塑料，或者需要清洗、预处理等，则意味着投资较大。催化裂解及催化重组技术对进料要求较低，不需要精细分离清洗，预处理简单，因此投资较低。
4、催化剂生产加工：催化剂有成千上万种，在炼油行业中，很多催化剂含有贵金属和重金属，价格昂贵，如果重金属催化剂进入尾矿，尾矿会被判定为危险废物，后续处理费用也很高。科茂催化裂解、催化重组技术所用的催化剂不含贵金属和重金属，对环境无害，可回收利用。
4.塑料化工回收再生利用企业快速发展
根据一些公开信息（投资和承购协议等），上述废塑料化工回收公司目前发展迅速。中国的技术一点都不差，只是政策不那么积极，但现在已经开始行动了。随着政策的放宽，市场会逐渐打开。
5.废塑料化学回收利用政策环境
1. 供给、需求和技术政策分析
化学回收有产品需求政策、原料可得性和成本政策、技术支持政策，我们可以判断化学回收的政策空间正在打开。
1、欧洲：欧盟塑料战略、英国、德国等国塑料及包装税立法，如英国立法规定低于30%的再生塑料包装税率为200英镑/吨。税收与政策为化学再生PCR塑料打开了需求空间。
2.中国：随着垃圾分类、无废城市、塑料污染管理、碳中和等相关目标的实现，塑料垃圾越来越容易获得，使得低成本废塑料原料的可获得性越来越强。
3、技术政策：环保部正在制定《废塑料污染控制技术规范》，拟支持采用化学回收法将废塑料转化为单体、裂解制油作为废塑料资源化利用的技术方向。与过去“废塑料不得作为炼油原料”的时代相比，已经有了巨大的转变，相当于打开了一扇新的窗户。广东省明确规定“支持和鼓励应用废塑料裂解等新型资源型能源利用技术”，其他地区暂无明确规定，并不妨碍相关项目的推进。这意味着化学回收技术正在逐渐得到认可和支持。
二、我国重点政策分析
1、垃圾分类：一是让低价值废塑料能够低成本、高效率地从垃圾中分拣出来；二是推动观念转变，从过去的“低价值废塑料就是垃圾”到现在的“低价值废塑料就是资源”。以干湿分离为例，除上海外，大部分实施垃圾分类的城市，湿垃圾中都含有塑料。目前，不少地区已经将塑料从湿垃圾中分离出来，这意味着湿垃圾中塑料垃圾的处理市场逐渐壮大。同时，干垃圾经过干湿分离后，变得干净可回收，这意味着对干垃圾分类回收的投入变得更有价值。过去，对干垃圾进行分类可能并不划算，但现在通过挑出干垃圾中20%以上的废塑料进行化学回收，产生的高价值收入可以补贴前端的分类环节，使得垃圾分类的可行性进一步增强。 此外，政府对低价值废塑料作为资源的认知越来越清晰，目标也越来越明确，自然的结果就是推动塑料垃圾回收利用。
2、废弃资源回收利用目标：中国目前的目标是“到2025年，全国城镇生活垃圾回收利用率达到35%以上（不包括焚烧）”，但这个目标比较模糊。欧盟的目标很详细，要求不包括焚烧的垃圾回收利用率要达到65%，塑料包装回收利用率要达到55%。目标明确后，为实现绩效，政府将通过税收政策等手段积极推动塑料回收，欢迎塑料回收实体进入，塑料回收的市场空间将被打开。
3、政府补贴及税收支持方向：欧洲很多国家和地区都会对智能垃圾分类工厂进行补贴，政府希望开源节流。“开源”就是充分利用资源，让垃圾产生更多的收入，“节流”就是减少焚烧，因为焚烧是需要付费的。目前我国正处于鼓励垃圾填埋焚烧的阶段，但我们相信未来我国会逐渐开始支持垃圾分类工厂，自然的结果就是垃圾的减量和资源的利用。分类后的塑料需要加工，政府会投入或补贴塑料加工，这样塑料原料的供应就会变得便宜和充足。无论是垃圾分类还是资源利用的目标，本质都是借助商业之外的力量，帮助塑料回收企业降低获取塑料垃圾的难度和成本。
3.垃圾处理政策导向
1、整体落后：我国目前还处于鼓励焚烧阶段，而日本、欧洲等发达国家和地区则鼓励由焚烧向资源利用转型。
2、区域发展不平衡：我国东部地区垃圾焚烧占比很高，市场已经饱和，下一步会走资源化利用的道路，其他地区相对落后。发达国家与发展中国家的垃圾处理现状在我国同时出现，区域发展不平衡。
3、资源化趋势：总体来看，我国垃圾处理已经开始由焚烧转向资源化利用，大量的政府部门和政策开始向资源化利用方向探索，整个垃圾资源化行业包括塑料物理回收、化学回收等都将进入快速增长通道。我们可以想象，未来每个城市可能都会有一个化学回收厂，哪里有垃圾焚烧厂，哪里就可能有一个塑料化学回收厂。根据城市规模和垃圾量，该厂的处理能力从几万吨到几百万吨不等。我们对此非常有信心。
6.废塑料化学回收行业环境
1. 全球承诺
全球承诺是一个特别重要的战略，因为全球最富有、最有影响力、最有发言权的公司的首席执行官都做出了承诺，这意味着这件事情从政策导向转变为市场行为，这是一个巨大的转变。
1、艾伦·麦克阿瑟基金会全球承诺：这是核心承诺。以消除塑料垃圾为愿景，基金会召集了全球300多个国家和地区的政府、NGO、品牌公司、包装公司签署全球承诺。签署方占全球塑料使用量的20%，具有相当的话语权和公关能力。例如宝洁等品牌公司承诺产品包装含有一定比例的再生塑料。为了兑现承诺，其可持续发展部门和采购部门必须在全球范围内寻找再生塑料来源，于是就把压力转嫁给上游的包装公司，包装公司又把压力转嫁给化工公司。因此，化工公司是再生塑料最积极的推动者，如果不能提供再生塑料，化工公司将难以满足客户需求，可能会失去客户。化工公司的技术和项目储备较少，为了维护老客户、获得新客户，化工公司都在投资或整合再生塑料技术。 此外，为避免在供给方面被上游企业绞杀，包装企业、品牌企业也将积极与化学回收企业投资或合作，以获得PCR塑料的战略先机。
2. 终结塑料垃圾联盟：以消除塑料垃圾为愿景，全球40多家化工、包装和品牌巨头成立了这一联盟，类似的NGO和相关企业越来越多。
2. 参与者
由于化学回收产能过于稀缺，参与化学回收的不只是化工企业，还有包装企业、品牌企业。承诺已经做出，必须兑现，因此纷纷在欧洲、东南亚、中国、美国等全球各地进行布局，以取得技术和战略优势。中国在化学回收领域的话语权相对较弱，但也有暗流涌动，因为这个承诺是全球性的，巨头们在中国生产和销售的包装和消费品也必须兑现承诺。
1、国际化工巨头：全球顶级化工巨头，包括巴斯夫、SABIC、INEOS、陶氏等。
2、国际包装巨头：Amcor、 Air等。
3、国际品牌巨头：达能、宝洁、可口可乐、百事、雀巢、欧莱雅等。
4、中国参与者：在国外巨头的推动下，包括中石化在内的中国化工企业也逐渐开始参与化学品回收利用，代表性机构是2020年成立的中国石化联合会化学品回收利用研究组。
7. 化学回收产业链
1. 产业链解释
1、物理回收产业链：品牌商、零售商将产品销售给个人、企业消费者，消费者产生垃圾，由环卫公司收集，垃圾中有价值的部分由回收公司带走，剩余部分交由固废运营商处理。其中，类别单一、相对干净的塑料垃圾（主要为PET、HDPE、PP，重量大、密度高、便于运输）通过物理回收得到降级后的PCR PET、PP、PE等（无法用于食品、医疗等高品质领域），再送至包装公司，包装公司再次制成新包装，再送至品牌商、零售商，从而完成塑料循环。
2、化学回收产业链：前端与传统产业链相同，从品牌商、零售商到消费者，再到环卫、回收及固废处理企业。低价值、混杂、受污染的塑料废弃物进入化学循环，生产出塑料油或单体。塑料油可由化学企业进一步裂解，生产出乙烯和丙烯，然后制成原生质量的PCR PP和PE。单体可由化学企业直接制成聚合物，也是原生质量的PCR PP和PE。然后由包装企业制成可用于食品、医药等高价值领域的包装，再返回品牌商、零售商手中，从而完成塑料循环。
（二）产业链案例
1、SABIC+联合利华：两大巨头联合推出的梦龙冰淇淋包装，是全球首个上市的食品级塑料化学回收案例，其供应商利用化学回收将回收塑料再生为原生食品级塑料，虽然体量不大，但意义却划时代。
2、巴斯夫：已公布产业链案例，利用化学回收将废旧塑料制成新塑料，包括汽车、电器、普通包装、食品包装等。虽然没有上市，但这样的公司和案例在逐渐增加，特别是巨头公司正在努力实现。
3. 无价的生产能力
1、技术稀缺：过去塑料回收并非巨头的战略重点，因此技术储备很少，有技术的企业也没有投入规模化生产。化工、包装、品牌巨头对PCR塑料及原料产生旺盛需求，但石化巨头对废塑料化学回收技术的产业化应用尚未做好充分准备，因为废塑料的处理与传统石化、煤化工、天然气化工的技术路线、工艺流程、催化剂等差别很大，短时间内很难找到解决方案。少数化学回收企业研究了10年甚至20年，积累了一定的技术，如今风口来了，脱颖而出，并非昙花一现。少数拥有化学回收技术的企业，由于种种因素，并未开始规模化生产，因此技术十分稀缺。或许很多年后，化学回收会变得普遍，但今天，化学回收才刚刚起步。
2、产能稀缺：产能稀缺是过去技术稀缺、投入不足造成的，现在优质PRC塑料产能非常稀缺，造成倒挂现象。化学回收塑料的价格是石油基塑料的1.5-3倍，即便如此，也供不应求。目前大品牌对PRC塑料的需求旺盛，如果一家原供应商没有，就会去找其他供应商。所以对于想在PCR塑料上取得战略优势的企业来说，不管多贵也要买一些，否则可能失去客户，失去市场，失去机会。如果一家聚合物企业化学回收能力强，成本又比较低，就比较容易抢占市场，所以整个市场非常紧张。
3、巨头布局产能：全球像样的化学回收公司大概只有六七家，而巨头却有几十家。如果少数巨头瓜分化学回收产能，剩下的大部分巨头就会失去主动权，自主研发可能要几年时间，落后于市场。所以巨头们都在努力布局化学回收产能。现阶段化学回收是有价无市，这个阶段可能持续两年左右，而PRC塑料的倒挂价格可能持续4-5年。未来技术和产能充裕的时候，价格可能会回落，但早期技术不够先进，产能不够，产能价格比较高。
8. 化学回收工厂的前景和未来
1.垃圾分选厂+废塑料化学回收厂
1、简介：可以建设干垃圾、湿垃圾、翻新垃圾分类厂等，也可以在焚烧厂旁边建设一个分类厂，将垃圾中价值高的塑料分选出来进行物理回收，将价值低的废旧塑料混合进行化学回收，生成高价值的塑料油或新的塑料原料，剩余的垃圾通过焚烧或填埋处理。随着垃圾分类标准和回收率目标越来越明确，未来这种业务类型可能在很多城市都存在。
2、发展趋势：目前分选厂业务已经出现，我国部分城市已经有湿垃圾、装修垃圾分选厂，这项业务未来几年将大幅增长，我国极有可能成为全球最大市场。以上海为例，低价值废塑料日产量约5000~6000吨，一年约200万吨，相比欧洲几十吨的小厂，我国市场潜力更大。另外，我国人口密度大，垃圾量大，有可能成为PCR塑料的出口国，少数大城市已经起步。
（二）垃圾焚烧厂+废塑料化学回收车间
1、简介：混合垃圾在焚烧前先经过分选设备，分选出价值较低的废旧塑料，再送入化学回收设备，生成价值较高的塑料油或者新的塑料原料，剩余的垃圾则送入焚烧设备，这样可以很好的实现减量化、资源化利用。
2、发展趋势：对于部分处理能力饱和的焚烧厂有积极意义。将塑料垃圾分拣出来进行单独处理，相当于增加了焚烧厂的处理能力和收入。通过化学回收处理塑料垃圾又是另一项额外收入。对于其他处理能力未饱和的焚烧厂，分拣出高热值的塑料垃圾可能会对运营产生负面影响。因此，差别很大，要看具体情况。目前，我国有400至500座焚烧厂，未来饱和率估计在800至900座左右，其中一定比例可以采用化学回收进行升级改造。
9. 低价值废塑料分选+化学回收未来前景
1. 自动分选设备
这张图片来自TOMRA的合作伙伴，是工业自动化垃圾分类工厂的例子。未来垃圾分类极有可能不再是人工分类，而是大规模机械分拣。由此，一系列垃圾分类工厂将诞生。高品质塑料垃圾（PET、HDPE等）将通过物理方式回收，低价值混合脏塑料（包括含塑料的纸基复合包装）将通过化学方式回收，金属和混合纸将单独回收，其他可燃物将制成RDF等。欧洲已经有100多家这样的工厂，我国也已经开始建设，这很可能是未来的趋势。
2. 废弃物资源中心
只有排序之后，才能实现后续的资源利用。
3. 终结废塑料
塑料垃圾回收有三种方式，相互之间并不冲突，而是相辅相成。物理回收处理高价值、单一类别、相对清洁的塑料，化学回收处理低价值、混合、受污染的塑料，能源回收处理太脏太乱无法作为资源回收的塑料，以及尚未分离的塑料。目前，我国物理回收比较成熟，能源回收比较发达，化学回收才刚刚起步。化学回收的价值不仅在于减少焚烧产生的二恶英等污染，还可以减少50%以上的碳排放，更重要的是充分回收资源，杜绝塑料垃圾。