中国石化废旧塑料化学回收与化学循环技术探索

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.08.009

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (8): 64-76.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.08.009

中国石化废旧塑料化学回收与化学循环技术探索

李明丰¹(), 蔡志强², 邹亮¹, 魏晓丽¹, 习远兵¹, 王国清³, 蔡立乐¹, 张哲民¹, 夏国富¹, 蒋海滨³

^1.中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，北京 100083
^2.中国石油化工股份有限公司化工事业部，北京 100022
^3.中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，北京 100000

收稿日期:2021-04-07 出版日期:2021-08-26 发布日期:2021-08-27

Exploration on Chemical Recovery Technology of Plastic Wastes in Sinopec

LI Mingfeng¹(), CAI Zhiqiang², ZOU Liang¹, WEI Xiaoli¹, XI Yuanbing¹, WANG Guoqing³, CAI Lile¹, ZHANG Zhemin¹, XIA Guofu¹, JIANG Haibin³

^1.Research Institute of Petroleum Processing，Sinopec Corporation，Beijing 100083，China
^2.Strategic Business Unit of Petrochemicals，Sinopec Corporation，Beijing 100728，China
^3.Beijing Research Institute of Chemical Industry，Sinopec Corporation，Beijing 100000，China

Received:2021-04-07 Online:2021-08-26 Published:2021-08-27
Contact: LI Mingfeng E-mail:limf.ripp@sinopec.com

摘要/Abstract

摘要：

废旧塑料化学回收是实现塑料资源可持续发展的技术之一，特别是废旧塑料热解技术备受关注。中国石油化工股份有限公司（简称：中国石化）结合自身优势，对废旧塑料化学回收及化学循环技术进行了全面设计规划，开发了几种不同途径的化学回收及化学循环技术。其中，废旧塑料生产低杂质油品（SPWO）技术，通过物理法脱杂、溶剂热解的有机耦合实现了最大量生产低杂质油品的目的，为废旧塑料的全循环利用奠定了基础；开发了废旧塑料微波辅助热解技术，可实现一步法制备低碳烯烃。废旧塑料热解油加氢生产柴油调和组分技术所得柴油馏分十六烷值可达到61.2；所开发的催化裂化技术生产汽油时，汽油产率可达50 %，而同时生产汽油和低碳烯烃产品时，汽油收率可达30 %，乙烯和丙烯产率总产率18 %以上；设计开发了废旧塑料热解油加氢?蒸汽裂解制备烯烃技术，经深度加氢预处理耦合蒸汽裂解处理后，三烯收率可达41.9 %。对不同的废旧塑料化学回收技术路线进行碳足迹分析并与石油基炼厂及废旧塑料焚烧发电技术的碳排放进行对比，废旧塑料化学回收技术具有良好的碳减排竞争力。

关键词: 废旧塑料, 化学回收, 热解油加工, 碳足迹分析

Abstract:

The chemical recycling of waste plastics is considered to be the only technology that can realize the sustainable development of plastic resources. In particular， the pyrolysis technology has attracted a great deal of attention. Based on the own superiority， Sinopec has carried out a comprehensive design and developed several different methods for the chemical recycling of plastic wastes. A novel technology of Sinopec plastic wastes was developed to produce the low impurity oil （SPWO） through the physical removal of impurities coupling with solvent pyrolysis. It achieved the goal of maximizing the production of low?impurity oils， building up a good basis for the full recycling of waste plastics. A microwave?assisted pyrolysis technology of plastic wastes was developed to produce olefins in one step. The cetane number reached 61.2 for the diesel fraction obtained from the hydrogenation of plastic wastes pyrolysis oil. The gasoline yield reached 50 % when using the catalytic cracking technology to produce gasoline. The gasoline yield reached 30 % and the total yield of ethylene and propylene reached 18 % when using the catalytic cracking technology to produce gasoline and olefin. The hydrogenation?steam cracking technology of plastic wastes pyrolysis oil for olefins was designed and developed， and the olefin （ethylene， propylene and butadiene） yield reached 41.9 %. The carbon footprint analysis of chemical recycling technology routes for different plastic wastes was carried out. Compared to the carbon emissions of the petroleum?based refineries and incineration for power generation technology， the chemical recycling of plastic wastes exhibits good carbon reduction competitiveness.

Key words: plastic wastes, chemical recycling, pyrolysis oil processing, carbon footprint analysis

中图分类号:

TQ320.9

李明丰, 蔡志强, 邹亮, 魏晓丽, 习远兵, 王国清, 蔡立乐, 张哲民, 夏国富, 蒋海滨. 中国石化废旧塑料化学回收与化学循环技术探索[J]. 中国塑料, 2021, 35(8): 64-76.

LI Mingfeng, CAI Zhiqiang, ZOU Liang, WEI Xiaoli, XI Yuanbing, WANG Guoqing, CAI Lile, ZHANG Zhemin, XIA Guofu, JIANG Haibin. Exploration on Chemical Recovery Technology of Plastic Wastes in Sinopec[J]. China Plastics, 2021, 35(8): 64-76.

图/表 30

参考文献 24

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来源	位置	主体种类	Cl含量/μg·g^-1
矿泉水瓶	瓶体	PET	247
矿泉水瓶	瓶贴标签	PP	2 738
塑料购物袋	白色部分	PE	194
塑料购物袋	标签部分	PE	2 195
编织袋	无字部分	PP	397
黑色快递包装袋	黑色主体	PE	392
	黑色主体+胶带	PE、PP	554
	黑色主体+快递单	PE、纸	1 088
软质热塑膜	主体部分	PVC	38 %

来源	位置	主体种类	Cl含量/μg·g^-1
矿泉水瓶	瓶体	PET	247
矿泉水瓶	瓶贴标签	PP	2 738
塑料购物袋	白色部分	PE	194
塑料购物袋	标签部分	PE	2 195
编织袋	无字部分	PP	397
黑色快递包装袋	黑色主体	PE	392
	黑色主体+胶带	PE、PP	554
	黑色主体+快递单	PE、纸	1 088
软质热塑膜	主体部分	PVC	38 %

流程	物料	产率/%
进料	废旧塑料	98.3
	吸附剂	1.7
	合计	100
出料	PVC/PS	4.4
	夹带水	1.0
	机杂	6.2
	热解气	9.6
	热解油	68.3
	焦炭	10.5
	合计	100

流程	物料	产率/%
进料	废旧塑料	98.3
	吸附剂	1.7
	合计	100
出料	PVC/PS	4.4
	夹带水	1.0
	机杂	6.2
	热解气	9.6
	热解油	68.3
	焦炭	10.5
	合计	100

项目	数值
20 ℃密度/kg·m^-3	837
C/%	86.3
H/%	13.7
馏程/%	数值
汽油馏分段（IBP~180 ℃）	20.8
柴油馏分段（180~350 ℃）	69.2
馏分油段（350~500 ℃）	8.5
重油馏分段（>500 ℃）	1.5
杂质含量/μg·g^-1	数值
Cl	8.7
Si	<1

中国石化废旧塑料化学回收与化学循环技术探索

Exploration on Chemical Recovery Technology of Plastic Wastes in Sinopec

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组成	废旧塑料热解油A	废旧塑料热解油B
合计	100	100
链烷烃	32.5	46.6
总环烷烃/总烯烃	52.6	48.2
总芳烃	19.0	7.0

项目	废旧塑料热解油A柴油馏分	柴油馏分加氢产品
质量收率/%	60.1	-
密度（20 ℃）/ kg·m^-3	811.9	797.2
馏程/℃	180~346	173~345
S/μg·g^-1	356	7.1
Si/μg·g^-1	1078	<1
Cl/μg·g^-1	25	<0.5
质量族组成/%	废旧塑料热解油A柴油馏分	柴油馏分加氢产品
链烷烃	36.1	68.6
总环烷烃/总烯烃	47.7	24.9
总芳烃	16.2	6.5
多环芳烃	4.5	0.6
合计	100	100
十六烷值	50.3	61.2

项目	数值
密度（20 ℃）/ kg·m^-3	800.3
折光（20 ℃）	1.45
溴价/g·（Br100 mL）^-1	43.5
碳含量/%	86.1
氢含量/%	13.9
氮含量/μg·g^-1	154
硫含量/μg·g^-1	363
硅含量/μg·g^-1	730
氯含量/μg·g^-1	96
馏程/℃	数值
汽油馏分（初馏点~200 ℃）	27.9
柴油馏分（200~350 ℃）	52.2
蜡油馏分（350~500℃）	19.9
烃质量组成/%	数值
链烷烃	36.5
环烷烃+烯烃	50.4
芳烃	13.1

产物产率	汽油	汽油和低碳烯烃
裂化气	25.9	50.0
其中乙烯	0.7	3.90
其中丙烯	8.7	15.5
汽油	50.2	30.5
汽油烃质量组成	汽油	汽油和低碳烯烃
饱和烃	43.0	21.4
烯烃	19.9	10.8
其中二烯烃	0.1	0.3
芳烃	37.2	67.8

项目	废旧塑料热解油D	废旧塑料热解油D加氢产品
密度（20 ℃）/kg·m^-3	830.9	826.0
馏程/℃	153~516	94~556
S/μg·g^-1	336	111
N/μg·g^-1	629	207
Si/μg·g^-1	46	<1
Cl/μg·g^-1	84	<0.5
金属含量/μg·g^-1	废旧塑料热解油D	废旧塑料热解油D加氢产品
Fe	1.1	＜1
Ca	1.1	＜1
质量组成	废旧塑料热解油D	废旧塑料热解油D加氢产品
链烷烃%	25.4	59.8
总环烷烃或烯烃%	52.3	20.9
总芳烃%	22.3	19.3

项目	WP	WP IBP~180 ℃	WP 180~350 ℃	WH1	WH2
合计	—	100.0	—	100.0	100.0
20 ℃密度/g·cm^-3	0.769	0.760	0.826	0.786	0.808
S/μg·g^-1	131	58	466	—	—
N/μg·g^-1	95	66	265	—	—
Si/μg·g^-1	773.7	779.0	786.4	—	—
Cl/μg·g^-1	1315.8	1313.7	938.4	—	—
馏程/℃	WP	WP IBP~180 ℃	WP 180~350 ℃	WH1	WH2
IBP	75	72	180	29	49
10 %	98	93	193	64	126
30 %	123	120	207	132	207
50 %	137	135	237	156	282
70 %	147	136	285	209	362
EBP	274	201	436	536	562
烃类组成/%	WP	WP IBP~180 ℃	WP 180~350 ℃	WH1	WH2
链烷烃	—	16.3	—	27.4	47.0
环烷烃	—	10.6	—	46.9	39.2
烯烃	—	38.6	—	0	0
芳烃	—	34..5	—	25.7	13.8
胶质	—	0	—	0	0

装置	预加氢	催化裂化	催化汽油加氢	柴油加氢	热解	油品燃烧	燃料气燃烧
装置小计/t CO₂	21 033.67	22 363.88	1 064.84	2 441.90	15 000	212 337.2	7 444.3
总计/t CO₂	281 685.70
单位碳排放/t CO₂·（t废旧塑料）^-1	2.82

装置	预加氢	SC?N	SC?D	SC?H	汽油加氢	PP	PE	热解	油品燃烧
装置小计/t CO₂	15 185.00	9 360.48	34 918.66	16 786.53	444.73	5 154	21 068.5	15 000	119 006.1
总计/t CO₂	237815.1
单位碳排放/t CO₂·（t废旧塑料）^-1	2.4

装置	加氢精制	DCC	加氢抽提	柴油加氢	气体分离	PP	热解	燃烧
装置小计/t CO₂	21 033.6	32 281.5	2 871.6	2 276.9	3 844.4	5 856.4	15 000	169 064.6
总计/t CO₂	252 228.9
单位碳排放/CO₂·（t废旧塑料）^-1	2.5

物料	原油	氢气	汽油	航煤	柴油	苯
合计	10 103
产量/kt	-10 000	-103	2 406	1 446	2 937	215
物料	二甲苯	聚乙烯	聚丙烯	异丁烯	丙烷	抽余油
产量/kt	342	379	419	202	86	246
物料	C4/C5	干气	烧焦	油浆
产量/kt	291	704	249	155

原料	WH1	WH2
氢气	0.7	0.6
乙烯	13.1	24.5
丙烯	12.6	12.7
丁二烯	3.2	4.7

原料	WH1	WH2
氢气	0.7	0.6
乙烯	13.1	24.5
丙烯	12.6	12.7
丁二烯	3.2	4.7

装置	开采	常减压		预加氢与重整		渣油加氢		航煤加氢		柴油加氢	加氢裂化	液化气脱硫
加工量/kt	10 000	10 000		2 017		3 184		957		2856	2 295	676
碳排放/kt	3320	390		439		629		16		399	562	704
装置	气体分离		催化裂化		汽油加氢		蒸汽裂解		PE	PP	油品燃烧 6 969 22 171
加工量/kt	664		2 832		1 432		1 182		388	406
碳排放/kt	99		743		54		1 051		330	159

装置	开采	常减压		预加氢与重整		渣油加氢		航煤加氢		柴油加氢	加氢裂化	液化气脱硫
加工量/kt	10 000	10 000		2 017		3 184		957		2856	2 295	676
碳排放/kt	3320	390		439		629		16		399	562	704
装置	气体分离		催化裂化		汽油加氢		蒸汽裂解		PE	PP	油品燃烧 6 969 22 171
加工量/kt	664		2 832		1 432		1 182		388	406
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