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“循环经济”石化路径高端访谈

发布时间:2023-05-08 来源:《中国石化》杂志 作者:循环经济 综合利用 再生资源
全国政协委员马永生建议 统筹推进废塑料和生物质资源化利用
今年全国两会期间,全国政协委员,集团公司董事长、党组书记马永生接受记者采访时表示,建议加强循环经济产业顶层设计,加大关键核心技术攻关力度,尽快开展相关技术商业化示范,加强资源化利用政府引导,加速推进炼化行业绿色转型发展。
废塑料化学回收是全球公认的低碳清洁循环利用方法。近年来,国际化工巨头纷纷加速布局塑料回收领域,全球超过60家公司正在研究废塑料回收解决方案。我国废塑料化学回收技术研究基本与国外同步,但亟待形成工业化示范,并建立完整的化学循环产业链和原料、产品相关标准体系。
生物质资源以各类剩余物和废弃物为主,包括农业废弃物、林业废弃物、生活垃圾等。目前,我国生物质利用的主要途径包括发电、成型燃料及生产燃气。随着其他新能源快速发展,生物质现有应用途径受到限制,而以生物质资源为原料制取液体燃料和化工品的应用前景日益明朗,但也存在收储成本高、经济效益差、产业链有待整合等问题。
对此,马永生建议,加快发展步伐,形成有效的产业化规模化经济利用方式。
一是加强循环经济产业顶层设计。建议国家层面制定废塑料化学循环总体发展规划,搭建系统的政策框架体系,有序推动产业链建立。支持国有大型企业建立生物质、废塑料资源化统筹利用技术国家级创新中心,发挥其在废弃有机质资源化利用技术方面的优势。支持鼓励地方政府和国有大型企业联合,优化资源合理配置,提高利用效率。
二是加强关键核心技术攻关。建议国家层面统筹产学研联合攻关,推进协同创新,龙头石化企业牵头,加大废弃塑料、废弃生物质循环利用关键技术开发力度,尽快建立工业示范。
三是加强资源化利用政府引导。建议国家鼓励支持生活垃圾填埋场、造纸厂等膜状混合废塑料集中的单位,将产生的废塑料提供给相关有资质的企业进行化学再生,建立稳定的废塑料供货关系。强化政府引导下的低值废塑料资源源头合理分配、回收网络规划布局和集群基础设施建设,提高资源化利用效能。
国务院发展研究中心研究员国家周宏春 “十四五”循环经济发展规划深意何在
    发展循环经济,走生态优先、节约集约、美丽中国建设的必由之路,对保障国家资源安全,促进石化行业绿色低碳发展,意义重大。石化行业要细化循环经济的减量化、再利用、资源化原则,推动大宗化工废弃物的高值利用,增加产品的科技含量和附加值,将“创新驱动”原则落到实处,使循环经济金字“招牌”更加夺目。
2022年习近平总书记在党的二十大上对“推动绿色发展,促进人与自然和谐共生”做出重要战略部署,强调坚持实施全面节约战略,推进各类资源节约集约利用,加快构建废弃物循环利用体系。《关于“十四五”循环经济发展规划》(以下简称《规划》),确立发展循环经济是我国经济社会发展的一项重大战略。本文围绕发展循环经济的重大意义和助力石化行业减污降碳协同增效的路径等问题进行讨论,并提出相关对策建议。
发展循环经济是美丽中国建设的内在要求
立足新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局,以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴,是我国推动循环经济发展的背景。发展循环经济,走生态优先、节约集约、美丽中国建设的必由之路,对保障国家资源安全,促进石化行业绿色低碳发展,意义重大。
发展循环经济是建设现代经济体系的内在要求。发展循环经济,要坚持问题导向、重点突破、市场主导、创新驱动等原则,将创新、协调、绿色、开放、共享发展理念贯穿于发展各领域全过程,构建资源循环型产业体系和废旧物资利用体系,是提升资源利用效率、保障资源安全的重要举措。以工业现代化为抓手,推动制造业迈上绿色低碳、创新引领、智能制造、智慧物流、专利和知识产权等价值链高端,培育新的增长点,形成增长新动能;以产业生态化和生态产业化为主体的生态经济为基础,以供给侧结构性改革为主线,不断优化经济结构,构建起以绿色低碳循环发展的经济体系为内涵特征的现代经济体系。
发展循环经济是转变发展方式的重要内容。“开采-生产-消费-利用-废弃”的传统线性经济增长模式,导致大量物质资源的消耗和废弃物的产生排放,对自然生态系统造成空前的破坏,威胁人类的生存发展和生态系统安全。循环经济通过可回收利用各类资源的循环利用和高效利用,从线性式的发展方式向资源-产品-再生资源的循环型发展转变,从粗放型的增长转变为集约型的增长,从依赖自然资源开发利用的增长转变为依赖自然资源和再生资源的增长,从重视发展的数量和增长速度向发展的质量和效益转变,从根本上消除经济社会发展对资源的压力和对环境的破坏,形成资源节约型、环境友好型的生产生活方式。
发展循环经济是减污降碳扩绿增长的必然选择。西方国家工业化经历了“先污染后治理”的过程;实践证明,“末端治理”是费而不惠的措施,难以从根本上化解资源环境约束问题。循环经济一头连着资源,一头连着生态环境保护,采取源头预防、过程控制、末端治理相结合的措施,施行清洁生产,实现效率变革,最大限度地减少人类活动对自然资源的消耗;在变废为宝、化害为利、提高资源效率的同时,能有效改善环境质量,满足人民群众对天蓝、地绿、水清、环境更宜居的新诉求,实现经济增长与自然资源消耗、污染物和温室气体排放的脱钩,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,以尽可能少的资源环境代价实现经济社会的可持续发展。
发展循环经济是应对气候变化的重要举措。2020年9月22日,习近平主席在第75届联合国大会一般性辩论上宣布我国30·60目标,得到国际社会广泛赞扬和积极响应,碳中和成为各国的共同取向。2020年12月,欧盟发布新的循环经济行动计划,要求将循环经济理念贯穿到产品设计、生产和消费全过程,以提高资源效率。艾伦·麦克阿瑟基金会的研究表明,循环经济可有效减少全球水泥、钢铁、塑料和铝行业生产中的温室气体排放。通过采用减少废物产生量、延长产品使用寿命、材料循环利用等措施,可以分别减少10%、12%和18%的温室气体排放,这是能源转型所无法解决的。发展循环经济,是推动碳达峰、碳中和目标实现、应对气候变化的重要举措。
发展循环经济是以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴的必由之路。世界经济论坛报告《中国迈向自然受益型经济的机遇》指出,社会经济转型将在中国创造1.9万亿美元的产值和8800万个新增就业岗位。麦肯锡的一项研究表明,如果中国推广共享交通出行方式、循环利用报废汽车、轻量化设计燃油车、用新能源汽车替代燃油汽车等措施,交通行业氮氧化物(NOx)排放量可减少9%,细颗粒物(PM2.5)排放量可减少10%,还可减少二氧化碳排放。发展循环经济可以促进可持续生产和消费,打造更健康的自然生态系统,开创更和谐的人与自然关系,以尽可能少的资源消耗支撑经济社会发展,以尽可能少的经济投入修复改善生态环境,建设美丽中国,并为实现“第二个百年奋斗目标”奠定坚实基础。
突出重点,不断提高资源利用效率
在分析“十三五”循环经济发展成效、“十四五”面临形势基础上,《规划》提出循环经济发展的总体要求,规划部署了重点任务、重点工程和行动,政策措施和组织实施,是“十四五”我国发展循环经济、部署相关工作的重要依据,也为石化行业结合实际加以细化形成施工图和工笔画指明了方向。
1.《规划》部署的重点任务与行动
《规划》部署的三大重点任务、11项重点工程与行动,构成“十四五”期间推动循环经济发展的工作重点。
《规划》提出的目标是,到2025年,通过重点任务、重点工程与行动的实施,主要资源产出率提高20%,单位GDP能源消耗、用水量比2020年分别降低13.5%、16%左右,农作物秸秆综合利用率保持在86%以上,大宗固废和建筑垃圾综合利用率达到60%,资源循环利用产业产值达到5万亿元。
构建循环型产业体系,对提高资源利用效率尤为重要。《规划》从产品绿色设计、重点行业清洁生产、园区循环化发展、资源综合利用、城市废弃物协同处置等方面进行部署,以形成资源高效利用的产业循环型发展格局;对完善废旧物资回收网络、提高再生资源加工利用水平、规范二手商品市场发展、促进再制造产业高质量发展等方面提出了要求,以构建废旧物资循环利用体系,建设资源循环型社会;通过推动农林废弃物资源化利用、废旧农用物资回收利用和循环型农业发展等,以促进农业循环经济发展,形成循环型农业生产方式。
《规划》重点工程和行动,将选择60个城市开展废旧物资循环利用体系建设;对具备条件的省级以上园区2025年全部实施循环化改造;建设大宗固废综合利用基地、工业资源综合利用基地、建筑垃圾资源化利用示范城市各50个;突破一批绿色循环构建共性技术和重大装备;形成10个左右再制造产业集聚区;开展废弃电器电子产品回收利用提质、汽车使用全生命周期管理推进、塑料污染全链条治理专项、快递包装绿色转型推进和废旧动力电池循环利用等行动。
2.石化行业发展循环经济助推碳减排的关键路径
实现碳中和不仅是技术问题,而是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,不仅要加速能源系统绿色低碳转型、提升能效水平,还要改变产品设计、生产和使用方式,有效降低温室气体排放强度。依据国家政策导向,结合石化行业实际,本文提出碳减排的若干路径。
一是制定循环经济发展规划。循环经济列入“十一五”“十二五”国民经济和社会发展规划;2013年1月《国务院关于循环经济发展战略与近期行动计划》出台,提出石化行业发展循环经济的框架路线图。《循环发展引领行动》要求,“十三五”加快构建低消耗、少排放、能循环的现代产业体系,实现生产、流通、消费各环节绿色化、低碳化、循环化。“十四五”循环经济发展规划,则要求着力建设资源循环型产业体系,加快构建废旧物资循环利用体系,深化农业循环经济发展,提升再生资源利用水平,建立健全绿色低碳循环发展经济体系,为经济社会可持续发展提供资源保障。石化行业应从实际出发,制定行业循环经济的实施行动方案,提出相应的目标、重点任务和政策保障,实现质量变革、效率变革。
二是通过绿色设计和源头减量实现减排。开展产品绿色设计和生产流程再造,优化或缩短生产流程,降低产品生产、运输、消费、废弃物处置等全生命周期中的污染物和温室气体排放,实现化工生产减量化、绿色化和可循环化。生态设计的核心是减材、去毒、降碳;通过高强度新材料使用,不仅可以减少钢铁等材料的利用,还能减轻物体重量;通过清洁生产审核,可以发现并替代有毒有害材料的利用;通过改变技术路径和生产工艺,充分利用化学反应的一氧化碳以减少二氧化碳排放。通过改变原料构成、物理或化学反应条件、使用催化剂等途径,可以将其中的二氧化碳转化为一氧化碳,并用作下一环节的原料,以降低对能源的需求和温室气体排放。
三是通过产业链延伸或供应链优化实现减排。随着技术进步,化工产品越来越多。石化行业从原料输入到产品输出,存在许多中间生产环节和中间产品,通过产业链招商等途径延伸产业链,利用先进大型高效设备替代中小型落后设备,淘汰高能耗、高排放的产品、技术和工艺,加强绿色供应链管理,减少中间品周转或运输,可以减少生产过程中的能源资源消耗和温室气体排放。例如,一氯碱厂生产的氢气用于磷铵、硫酸、水泥产业链中的合成氨生产,钾盐产品用于复合肥生产,构建了“初级卤水养殖、中级卤水提溴、饱和卤水制盐、苦卤提取钾镁、盐田废渣盐石膏制硫酸联产水泥,海水送热电冷却、精制卤水送到氯碱装置制取烧碱”的海水“一水多用”产业链,显著减少了二氧化碳等温室气体的排放。
四是提升能源利用效率与清洁燃料替代实现减排。在满足能源消费需求的前提下,充分应用节煤、节油、节电等技术减少能源消费和生产过程中的温室气体排放。例如,通过回收利用化工生产中的余热、余能、余压实现节能提效,利用风电、光伏发电、氢能等非化石燃料取代高碳化石燃料,不仅可以降低化石能源消耗,还能减少化石能源使用中直接排放的温室气体。例如,石化行业主要是以能源为原料的转化行业,提高了原材料的利用效率,就可以大幅降低能源消耗及温室气体排放。
五是利用废弃物或可再生材料替代原生材料实现减排。推动废弃材料或报废产品的回收加工再利用,开展企业生产废弃物/副产品的资源化利用,使用相同/更高等级或更低等级的再生材料,与直接使用原生材料相比可以实现温室气体的减排。化学工业生产过程中产生的固体和泥浆状废物,以及不合格的产品、不能出售的副产品、反应釜底料、滤饼渣、废催化剂等,可以依靠技术进步,提取其中的有用物质,可减少原矿开采,并减少二氧化碳等温室气体排放。例如,扬子石化通过火炬气的回收并用作燃料,不仅提高了资源利用效率,也减少了二氧化碳排放。又如,回收1吨废塑料与使用化石原料生产1吨塑料相比,可以减少排放1.1吨-3吨二氧化碳。
六是通过化工产业园区产业耦合或废物处理利用实现减排。在一氧化硫化学反应生成二氧化硫的过程中将释放出热,利用好这些热能,可以减少能源需求和生产过程中的温室气体排放。“十三五”以来,化工园区把安全、绿色、智慧化建设摆在突出位置,大力提升安全监管水平、发展循环经济,安全水平、能源循环利用率不断提升。有关研究发现,利用化石能源可以生产高碳材料,从而将二氧化碳固化在材料中实现减排。在国家发展改革委产业发展司的支持下,许多园区开展了循环化改造,一些化工园区获评工业和信息化部“国家新型工业化产业示范基地”,一些园区入选“绿色化工园区”和“绿色化工园区”(创建)单位。通过对化工废物的分级分类处置,可以变废为宝,实现资源梯级利用,降低废弃物处置不当产生的环境影响,节约资源和减少温室气体排放。
促进石化行业发展循环经济的对策建议
我国推进循环经济发展历经三个“五年计划”,既取得了明显进展,也存在一些需要引起重视的问题。2021年,《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》《“十四五”循环经济发展规划》《2030年前碳达峰行动方案》等文件先后印发,均强调要进一步大力发展循环经济。为更好发展石化行业循环经济,提出如下建议:
一是重新认识和定位石化行业。习近平总书记在《当前经济工作的几个重大问题》一文中指出:要推动经济社会发展绿色转型,协同推进降碳、减污、扩绿、增长,创造条件加快能耗“双控”转向碳排放“双控”制度,持续深入打好蓝天、碧水、净土保卫战,建设美丽中国。随着能源作为材料使用概念的提出,要求石化行业研究新的定位:大多数石化企业是将能源转化为能源产品(如炼油)或化工产品,而不是消费能源。因此,要研究能源转化行业的内涵特征、评价指标体系、污染物和二氧化碳等排放的“领跑者”指标,细化循环经济的“减量化、再利用、资源化”原则,推动大宗化工废弃物的高值利用,增加产品的科技含量和附加值,将“创新驱动”原则落到实处,使循环经济金字“招牌”更加夺目。
二是健全法规统计基础。《规划》提出,“十四五”期间国家有关部门将健全循环经济法律法规。为此,石化行业要健全化工废物资源化利用的污染控制标准体系、重点产品生态设计标准体系、综合利用产品质量控制标准体系和绿色供应链建设标准体系,构建一套国际通用、科学合理、操作性强、系统全面的石化行业循环经济评价指标体系,构建统测结合、可操作的资源产出率测算方式,建立主要资源的物质流账户,鼓励具备条件的地区或化工园区建立完善资源消耗、污染物和二氧化碳等数据的直报系统,支持科研机构和社会第三方分析评价石化行业资源产出率指标,分析不同情景下的变化趋势,研究资源产出效率的提升路径和具体措施,引领和促进石化行业资源化产业健康发展。
三是为循环经济高质量发展提供强大的科技支撑。以国家需求、重大战略、市场需求为导向,通过政府统筹引导,发挥集中力量办大事的制度优势,加大科技前沿支持力度,瞄准和抢占原始创新研究制高点,加强基础和难点问题的攻关,破解关键科学技术难题;通过交叉融合、协同攻关实现化工废物领域智慧感知与精准分离、智能化成套装备和控制系统、耐高温耐腐蚀高性能材料和装备零部件等“卡脖子”问题的突破;围绕产业链部署创新链,围绕创新链布局产业链,围绕创新链配置资金链,依托“互联网+”、物联网、区块链智能合约和5G等新一代信息技术,攻克回收工艺关键技术,提升化工废物再生产品质量;通过生态设计、清洁生产等方式减少原材料投入,不断提升资源利用效率,提升化工废物分类资源化水平和生产过程的环境风险防控水平。
四是园区循环化改造和管理。随着新型城镇化的发展,化工企业不断向园区集中,涌现出了一批专业化管理水平较高的园区,在推动石化化工行业安全生产、节能减排、循环经济等方面发挥了重要作用。也应当看到,不同园区之间发展水平参差不齐,部分园区布局规划不合理,规划实施过程中随意变动,项目管理不完善,配套设施不健全,安全环保隐患大等问题比较突出,亟待规范引导。要强化绿色发展,依据《环境影响评价法》,开展化工园区环境影响评价,及时核查规划实施过程中产生的不良环境影响。加强环境监测,包括设置在线监控装置、视频监控系统、流量计及自控阀门,与当地环保部门联网,并向社会发布相关监测信息。强化“三废”防治,尽可能实现资源化利用和无害化处理处置。建设园区环境风险防范设施。积极推广应用余热余压利用、能量系统优化、电机系统能效提升等新技术,大力发展循环经济,提高化工园区资源效率和环境友好水平。
五是优化激励和约束机制。应当加大对循环经济重大工程、重点项目和能力建设的支持力度;强化资源税、环境税等对化工废物源头减量和可利用废物焚烧、填埋处置的约束,扩大综合利用产品税收优惠、绿色采购、产品限制淘汰、政府补贴等范围,量化化工行业循环经济发展路径,完善化工废弃物全过程、精细化循环利用方案,促进可回收且资源—环境—经济效益高的物质循环,形成“谁利用、谁受益”“谁回收、谁受益”的政策体系;加大政府采购力度,采购资源再生产品,培育资源化产品发展内生动力;鼓励金融机构加大对循环经济领域重大工程的投融资力度。加强行业监管,使循环经济相关行业得到规范发展,真正收到节能、节水、节地和减材、减污、减碳的效果。
六是要以市场为导向,这是《规划》强调的原则。发挥市场配置资源的决定性作用是党的十八大以来一直强调的内容,对循环经济发展、再生资源产品生产更应重视需求导向。“十四五”的循环经济基地、项目建设应当总结以往的经验和教训,把先进的循环经济理念和实践纳入法规制度,并完善配套法规政策,包括行政法规、地方性法规、行政规章、政策性文件,从生产、流通、消费、废弃、处置等环节加强规范,确保各个环节循环衔接,避免以往实践中存在的不是对废物量估计过多,上了大标号的设备却没有那么多的“废物”原料,出现“吃不饱”“小马拉大车”的结果;或对市场需求研究不够,购买了设备却不敢生产因为产品没有买家,避免“循环不经济”问题产生。
七是健全循环经济国际合作机制。推进全社会资源消费从线性模式走向循环模式,是一场从理念、技术、管理到消费的系统性变革。我国发展循环经济,已经产生一定的国际影响和话语权,需要在经济政策与制度框架制定、主要价值链中绿色商业发展、全球循环经济转型融资支持等方面,统筹建立协调的国家间、区域间合作机制,坚持目标导向和问题导向相结合,坚持系统观念,加强全局性谋划、战略性部署和整体性推进;在绿色“一带一路”国家和地区合作中,尤其要统筹协调与沿线各国循环经济发展的机遇,激励技术创新,完善循环经济基础设施建设,积极推动全球资源大循环。
生态环境部固体废物与化学品管理技术中心固体废物治理技术室主任薛军 “无废城市”建设 助力石化行业循环经济发展
借助“无废城市”建设,石化行业除了要将发展循环经济作为保障企业高质量发展的重要措施纳入企业日常管理,积极推行循环经济的管理体系之外,更重要的是建立发展循环经济的技术支撑体系。
党的十八大以来,党中央把生态文明建设和生态环境保护摆在治国理政的突出位置,对固体废物污染防治工作的重视程度前所未有。党的二十大报告提出要推进美丽中国建设,推进生态优先、节约集约、绿色低碳发展,推进各类资源节约集约利用,加快构建废弃物循环利用体系。在全面建设社会主义现代化国家新征程上,深入推进“无废城市”建设、践行新发展理念,对提高资源利用率、建设美丽中国的意义更加凸显。在这个过程中,石化行业如何把握好“无废城市”建设和循环经济的内涵、关系,借助“无废城市”建设更好发展循环经济,创造更大的经济、环境和社会综合价值,值得深思和探讨。
我国循环经济发展面临挑战
现阶段我国循环经济的发展仍面临着不少的困难与挑战。从国际看,一方面绿色低碳循环发展成为全球共识,世界主要经济体普遍把发展循环经济作为破解资源环境约束、应对气候变化、培育经济新增长点的基本路径。美国、欧盟、日本等发达国家和地区已系统部署新一轮循环经济行动计划,加速循环经济发展布局,应对全球资源环境新挑战。另一方面世界格局深刻调整,单边主义、保护主义抬头,叠加全球新冠肺炎疫情影响,全球产业链、价值链和供应链受到非经济因素严重冲击,国际资源供应不确定性、不稳定性增加,对我国资源安全造成重大挑战。
从国内看,“十四五”时期,我国将着力构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局,释放内需潜力,扩大居民消费,提升消费层次,建设超大规模的国内市场,资源能源需求仍将刚性增长,同时我国一些主要资源对外依存度高,供需矛盾突出,资源能源利用效率总体上仍然不高,大量生产、大量消耗、大量排放的生产生活方式尚未根本性扭转,资源安全面临较大压力。发展循环经济、提高资源利用效率和再生资源利用水平的需求十分迫切,且空间巨大。
从循环经济的实践层面来看,循环经济发展对企业直接的经济激励效应不足,将传统的商业模式改变成循环经济模式,这种转型要求企业进行大规模投资并在中短期内增加企业的综合运营成本,但并没有明显的经济回报,这在一定程度上影响了企业循环经济模式转型的积极性。关键循环技术缺乏,由于我国循环经济发展起步较晚,技术积累薄弱,导致在关键循环技术上与西方发达国家差距较大,面临着“卡脖子”问题,循环技术本身具有较强的正外部性,循环技术能够给社会和公众带来环境价值,但研发成本却由企业自己承担,这两方面的共同作用阻碍了我国关键循环技术的发展与突破。政策有效性偏低,我国循环经济支持政策较为宏观且区域之间差别较大,缺乏具体可执行细则,支持政策覆盖面不够全面,导致政策没有发挥出应有的效果。评估标准和系统不完善,没有统一的循环经济模式评估标准或系统。
循环经济与“无废城市”在目标和路径上高度一致
实现美丽中国目标,需要统筹产业结构调整、污染治理、生态保护、应对气候变化。循环经济的理念与我国“无废城市”建设的理念一脉相承,二者的建设目标、内涵和实施路径高度协同。循环经济本质上是一种生态经济,以资源的高效利用和循环利用为核心,以“减量化、再利用、资源化”为原则,以“低消耗、低排放、高效率”为基本特征,符合可持续发展理念的经济增长模式,是对“大量生产、大量消费、大量废弃”的传统范式和增长模式的根本变革。“无废城市”是以创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念为引领,通过推动形成绿色发展方式和生活方式,持续推进固体废物源头减量和资源化利用,最大限度减少填埋量,将固体废物环境影响降至最低的城市发展模式,也是一种先进的城市管理理念。
我国发展循环经济,实现环境与发展协调的最高目标是实现从末端治理到源头控制,从利用废物到减少废物的质的飞跃。发展循环经济的根本目的是要求在经济流程中尽可能减少资源投入,并且系统地避免和减少废物,废弃物再生利用只是减少废物最终处理量。开展“无废城市”建设,需要锚定广泛形成绿色生产生活方式的远景目标要求,着力优化产业结构、能源结构等,加快工业发展方式绿色转型,推行产品绿色设计,构建绿色供应链,推进绿色矿山和绿色园区建设,大幅降低工业固体废物产生强度;探索重点行业固体废物减量化和资源化路径,实现减污降碳协同增效;推动农业农村绿色低碳发展,提升农业固体废弃物综合利用水平;形成绿色低碳生活方式,促进生活源固体废物减量化、资源化。“无废城市”建设与循环经济建设是长期的探索过程,都需要通过试点探索、梯次推进,最终全面实现。
“无废城市”建设可以助力循环经济的协同发展
“无废城市”的建设目标主要就是为了减少城市固废的排出,尽量减少人类对自然环境造成的破坏。可以助力发展循环经济。
一是从发展目标来看,“无废城市”和循环经济高度契合。《“无废城市”建设试点工作方案》中提出:“到2020年,要基本建立‘无废城市’的评价指标体系,形成独一无二的建设示范模式,为推动我国建设‘无废城市’打下良好基础,为大力发展循环经济做好铺垫。”根据国家下发的相关方案来看,循环经济发展的目标就是要减少对自然的污染,与此同时,还要加大力度对自然环境进行充分利用,保证资源的利用率,最大限度地做到“节能减排”。“无废城市”和循环经济的发展目标不谋而合,都能够一定程度上满足我国可持续发展的相关要求。
二是从工作内容上,“无废城市”和循环经济也能够起到相互促进的关系。《“无废城市”建设试点工作方案》中提出了五大发展理念,方案中提出,要不断建立绿色生活的理念和绿色生活方式,要从源头减少固废的排出,合理、重复、循环利用自然资源,把固体废物对环境的影响降到最低。“无废城市”不是把城市内部的所有废物都消除或者完全做到不排出废物,也不表示能够百分百利用固体废物,“无废城市”是一种绿色生活、保护环境的思想理念,其目的主要就是为了能够把整个城市的固体废物产生量最小、资源化利用充分,这个过程需要人们共同合作,也需要经过很长时间才能够完成。《“无废城市”建设试点工作方案》中指出,在2019年,我国预计有10个城市能够成为“无废城市”的试点城市,在进行“无废城市”试点工作的时候,需要不断加强循环经济理念的培养。
三是从工作任务看,“无废城市”和循环经济共享。《“无废城市”建设试点工作方案》中提出了六项任务,主要就是需要政府发挥其自身的指导作用;还要不断实现工业绿色生产;要推行农业的绿色生产,保证农业废弃物能够得到充分的资源利用;要不断改善人们的出行方式,大力倡导人们选择绿色出行;政府需要不断加大力度,提升自身的风险管控能力;最后一点任务就是政府需要利用自身“看得见的手”,来激发市场的活力。从国家提出的六项任务可以看出,“无废城市”的建设,需要不断转变经济发展的方式。循环经济能够缓解环境和经济发展之间的矛盾。因此,“无废城市”的建设和循环经济的发展,有共同的工作任务,两者能够协同共享。
石油石化行业发展应融入国家“无废城市”建设格局
石油资源是我国重要的战略资源,关系国家的安全与发展大局。石油化工行业在促进国民经济发展中占重要地位,对于推动我国循环经济占据举足轻重的地位。在我国经济高质量发展阶段,石油化工行业作为第一方阵要坚定不移地发展循环经济,在保障国家石油资源安全前提下,积极推动整个行业的高质量发展。
除了要将发展循环经济作为保障企业高质量发展的重要措施纳入企业日常管理,在行业内积极推行循环经济的管理体系之外,更重要的是建立发展循环经济的技术支撑体系:
一是要积极构建循环经济产业链。积极推进石化与钢铁等相关行业的融合发展,构建石化与钢铁行业循环经济产业链,建立石油资源、煤炭资源、铁资源、水资源循环以及固体废弃物再资源化循环利用的两产耦合产业体系。重点开展焦炉煤气提氢等副产品互供和综合利用,实现原、辅材料等资源一体化;开展电、气等设施共享或共建,实施公用工程一体化,实现燃气最优化利用,提高发电效率;开展蒸汽、水管网互联,互为备用,增强故障应对能力;加强化工产品深加工合作,利用焦油、焦炉煤气、粗苯等焦化副产品生产化工产品,提高资源利用价值。
二是要加快推动绿色低碳转型发展。积极响应落实国家战略部署,融入国家“无废城市”建设格局,开展绿色设计,加快技术提档升级,实施清洁生产,全面推行循环型生产方式,开展“无废石化基地”“无废工厂”建设,稳步推进石化行业绿色低碳发展,助力国家“双碳”目标实现。
三是要持续提升资源和能源利用效率。提升资源能源利用效率仍是当前石油化工行业发展的第一要务,坚持把节约能源资源的理念贯穿到整个行业企业生产经营全过程和各环节,持续提升能源利用效率,推进能源资源循环利用,提高资源产出率,同时从源头减少二氧化碳排放。
四是要强化与其他行业间物质的协同,推动废渣、废气、废水资源化利用。没有绝对的废物,只有放错地方的资源。对石油化工行业来说,要转变企业能源消费观念,改变生产方式,由依赖资源消费转变为依靠资源再生,重点是解决固体废物回收利用问题。将自身摆进到国内大循环的格局中,加强与其他行业的衔接协同,充分发挥固废的二次资源价值,对固体废物进行回收再利用。如加强废催化剂回收利用,从中提取钴、铑、钯等稀贵金属。加强炼制各环节余热余压的回收利用。加强火炬气回收,探索利用火炬气发电。提高硫黄回收率。推动稠油产出污水等采油废水深度处理回用,以及石化废水分类处理利用。
中国社会科学院研究生院原院长、国际能源安全研究中心主任黄晓勇 循环经济标杆:石油石化循环经济产业园
我国各地在发展石油石化循环产业园方面作了大量尝试,建设了一批石油石化循环经济产业园,成为。我国发展循环经济的标杆,但创新能力不足是石化循环经济产业园比较普遍的问题。
循环经济,完整的表达是资源循环型经济,是以资源节约和循环利用为特征、与环境和谐的经济发展模式。它强调把经济活动组织成一个“资源—产品—再生资源”的反馈式流程。其特征是低开采、高利用、低排放。所有的物质和能源在这个不断进行的经济循环中得到合理和持久利用,以把经济活动对自然环境的影响降低到尽可能小的程度。“3R原则”是循环经济活动的行为准则,即“减量化、再利用、资源化”原则。
总体上看,我国资源利用效率还有较大提升空间。尽管我国资源产出率的提升世界瞩目,但是按可比口径计算,我国资源产出率水平与发达国家相比还有较大差距。这主要有两方面原因。一是结构性原因,我国仍处于大量消耗资源的快速城镇化和大规模基础设施建设阶段,而发达国家已过了这一时期;同时,我国处于工业化中后期,同一项传统工业生产活动,我国能耗水平比国际先进相差10%-30%,但整体能耗水平是发达国家的2-3倍,这根本问题在于产业结构,我国重化工业的占比仍然偏高。二是技术性原因,我国在原生资源减量化、高效加工转化、废弃物再资源化等方面的技术和管理水平还有较大提升空间。
我国循环经济的出发点和内涵与国外有一定差别。中国特色循环经济的内涵可以概括为对生产和消费活动中物质能源流动方式的管理经济。具体讲,它是通过实施减量化、再利用和资源化原则,依靠政策和市场手段调控生产和消费过程中的资源能源流程,将传统经济中的“资源”产品“废物排放”这一线性物流模式改造为“资源—产品—再生资源”的物质循环模式,达到提高资源能源效率,拉长资源能源利用链条,减少废物排放的目的。
我国石化循环经济产业园的典型案例
循环经济产业园是依据循环经济理论和工业生态学原理建立的一种新兴工业组织形态,通过模拟自然生态系统生产者—消费者—分解者的循环途径改造产业系统,以实现物质闭路循环和梯级利用;通过建立产业系统的“产业链”形成工业共生网络,以实现对物质和能量等资源的最优利用,最终建立可持续的经济系统。
我国循环经济产业园的形成和发展大体可以分成两个阶段:第一阶段的产业园大多由再生资源企业聚集而成,园内企业以获取再生资源为生产经营目标。第二阶段多数是各级政府为推动循环经济发展而投资兴建的,这种模式将循环经济作为一种经济形态,在获取再生资源的同时,担负起社会的经济循环功能。我国各地在发展石油石化循环产业园方面作了大量尝试,建设了一批石油石化循环经济产业园,成为我国发展循环经济的标杆。
舟山绿色石化基地是国家在舟山的重大战略布局,是实践“一带一路”伟大战略构想的现实举措,是舟山自贸港区建设的核心项目。舟山绿色石化基地始终牢固树立和践行绿色发展观,按照“国际一流、绿色环保”的发展要求,突出外向型特色与海洋产业一体化、集群化发展,满足结构调整和产业升级发展要求,以石油精炼为基础,重点引进国际先进的化工生产技术,重点发展乙烯、丙烯、碳四、碳五碳九、芳烃五条产业链,坚持差异化发展,打造各具特色的石化功能区。
吉林松原石油化学工业循环经济园区是2011年10月由吉林省人民政府批准设立的省级工业园区。从2020年起,园区围绕石油化工、精细化工、生物化工产业,实施龙头项目带动战略,力争打造百亿规模的产业集群。
钦州石化产业园成功创建为西部地区首个国家级绿色化工园区,被列入全国第五批智慧化工园区。园区以中国石油千万吨炼油、百万吨芳烃、华谊钦州化工新材料一体化基地、乙烷制乙烯等龙头项目及三墩片区建设为依托,全面提升烯烃、芳烃供应保障能力,重点规划发展炼油副产品加工增值产业链、聚酯产业链、烯烃多元化产业链、磷化工及生物化工产业链等四大产业链,按照“五个一体化”的国际化工园区发展模式开发建设,为入园投资者提供优质的投资环境。
我国石油石化循环经济产业园发展面临诸多挑战
资源利用效率不高,难以满足高附加值发展目标。当前,我国循环经济发展仍面临重点行业资源产出效率不高,再生资源回收利用规范化水平低,回收设施缺乏用地保障,低值可回收物回收利用难,大宗固废产生强度高、利用不充分、综合利用产品附加值低等突出问题。循环再利用品质与成本难以满足战略性新兴产业关键材料要求,亟须提升高质量循环利用能力。
创新能力不足,结构性矛盾凸显。创新能力不足是石化循环经济产业园比较普遍的问题,有的石化园区创新要素配置不合理,有的创新资源协同不够,有的成果吸纳转化能力有待提高,导致很多石化园区产业链趋同、产业结构层次低下、产品结构雷同、资源矛盾突出。
双碳形势下,精准减排刻不容缓。随着双碳目标的提出,石化循环经济产业园面临更加严峻的环保考验。石油化工行业作为传统的高耗能、高污染行业,本身就面临较大的向绿色低碳转型升级的压力。石化产业园一直以来都是碳排放大户,是能源资源消耗、污染物产生及排放的集中区域,在政策推动下,石化循环经济产业园就成为减碳降耗的主阵地,精准减排刻不容缓。
经济与社会效益相脱节,持续发展难以实现。循环经济产业园土地的投入回报、产业园区投资建设与运营方的经济回报等都是不容忽视且亟待解决的问题,这直接影响着园区的可持续性。相对于传统产业园,循环产业园不仅前期建设成本投入大,而且后期园区运维和产业发展的成本也相对较高。虽然通过土地出让取得收益可以偿还部分基础设施建设投资,但入园企业购地建设和运营投入的投资最终也需要通过实现经济效益来偿还。
产业园准入标准不高,阻碍发展质量和规模。一些产业园因为规划、筹建时间短,制度建设滞后,会存在入园标准不高等情况。这些园区选择入园项目时,只考虑经济效益和政绩工程,不考虑项目技术先进性、园区内上下游产业链关联度等因素,以及是否是高耗能、高污染、高排放项目,使得园区内呈现大型企业少、科技含量低、产品结构单一、相互间协同性差等不足,安全环保主体责任没有得到有效落实,极大地阻碍了园区的发展质量和规模。
促进我国石油石化行业循环经济发展的对策建议
努力提高资源利用效率,减少资源和能源消耗。石油作为不可再生资源将会越来越少,合理有效利用石油资源,充分发挥其使用价值是石化产业及产业园的重要任务,要把宝贵的石油资源主要用于生产其他能源难以替代或难以大规模替代的交通运输燃料和石化原料上。一是要以提高资源利用效率和经济效益为目标,优化产业结构,淘汰和关闭浪费资源、污染环境的落后工艺与设备,用清洁生产技术改造能耗高、污染重的传统技术,积极培育一体化、高端化的石化产业链。二是要按照清洁生产的思路,从“规划、设计、生产过程、产品”的整个生命周期来分析生产过程,采用新工艺、新技术,使生产流程朝简单化、紧凑化、大型化和连续化的方向发展,尽量减少进入生产过程中的物质和能源能量,从而减少废弃物的产生与排放。三是石油企业要大力发展加氢炼油二次加工装置,使原油中的重质、劣质成分充分转化成优质的汽、柴油和石化原料,提高轻质油收率,争取达到80%的国际水平。同时,石油石化企业要狠抓节能降耗,从生产各个环节最大限度地挖掘资源潜力,努力减少原料自用和加工损失。
创新“一平台一园区一产业”模式,围绕创新链布局产业链。创新链与产业链的深度协同,是促进产业转型、挺进高质量发展的秘诀。建立“一平台一园区一产业”发展模式,实现重点科创平台匹配产业园区、激发产业活力的发展路径。首先要在园区内打造创新平台,依托平台大力引进科技领军人才和创新团队,开展科技项目立项,建立起以大学、科研院所、科技金融服务机构为支撑的运行机制,推动产学研协同创新,使产业链与创新链深度协调,解决产业链趋同、同质化严重等问题。产业园要以石油、石化、纯碱、氯碱、橡胶加工、染料等行业为循环经济重点推进行业,积极引进和消化、吸收国外先进的循环经济技术,重点开发和推广能源节约和替代技术、能量梯级利用技术、延长产业链和相关产业链接技术等,增强循环经济技术支撑能力和创新能力,引导化工行业向精细化、高附加值型方向发展,促使产业链发展更上一台阶。
落实“双碳”战略,加快推进低碳产业园区建设。一是深入开展化工园区循环化改造,实现园区内产业链接循环化、资源利用高效化、污染治理集中化,做好园区内“三废”科学处理处置。二是增强研发能力,提升技术水平,更新环保设备等,实现减排技术与装置的推广应用,这样既能降低化工园区与企业的碳排放强度,又有利于将排放企业进一步在化工园区集中,有助于后期实现二氧化碳的集中吸收和消纳,减少环境污染。三是使上游企业的废物成为下游企业的原料,不断延长生产链条,实现区域或企业群的资源最有效利用,废物产生量最小,甚至“零排放”。四是以大数据为核心,通过体系规划、信息主导、改革创新,全力推进大数据技术与园区现代化深度融合、迭代演进,加快园区信息系统和公共数据互联互通、开放共享,建设“可共享”“可溯源”的智慧监管系统,切实提高园区管理水平和管理效率。
提高土地产出效率,筑牢产业园综合竞争优势。要提高土地产出率,进一步加快循环经济产业园区的发展,促进区域协调发展,实现园区企业生产上的规模经济。一是产业园区中的企业发展要在更大程度上贴近消费者或市场,要针对园区的产业不平衡现象,找出突破口,改善园区内产业链循环。二是创新盈利方式,比如通过出售物业,获得短期现金流;通过出租物业,获得长期稳定的现金流;通过为企业客户提供服务,获得服务收入;通过运营,获得物业管理、物业增值等收入;通过投资,从企业成长获得收入。三是着手绘制“热力图”,在标注园区所有企业位置、相关产业数据指标的同时,配以菜单式功能,以深浅不一的颜色代表不同热力辐射形式,形象展示产业链不同环节的税收、创新等指标,对“低产田”和“高产田”予以差别化资源配置。
规范园区管理,提高项目准入标准。首先,产业园要以智慧化工园区建设为目标,整合园区内外的关键资源信息,建设一套基于物联网、大数据和云计算的智慧管理系统。更应该把一流技术人才和管理人才的培养作为提升管理水平的重要保障。其次,应大力提高园区项目准入标准。因为项目决定着园区的发展质量和发展方向。应建立健全化工园区科学评价考核体系和项目准入制度,就是否符合园区产业链特征、符合循环经济发展模式、安全环保、工艺先进性等项指标,全方位客观地评价申请入园项目。园区准入制度要详细量化各项指标要求,严格禁止档次低、耗能高、污染超标的项目进入园区。
融入区域经济和社会发展规划,营造良好的发展环境。循环经济产业园区的形成和发展受到其所在区域区位因素的支持和制约,园区定位与发展应综合考虑区域定位和产业协同。首先,园区产业的运营应立足于区域发展的规划,确保循环经济产业园区的资源供应来源;其次,在保证园区资源供应总量基础上,根据区域产业特色确立园区产业定位。不同区域的循环经济产业园区产业各有特色,但是园区产业和区域产业需要形成产业链,以便为产业循环提供良好的环境,这是园区可持续发展的必要条件。
中国石油和化学工业联合会庞广廉  李永亮 朱良伟 庄相宁 石化行业循环经济的构建路径
循环经济的核心是资源的高效利用和循环利用,是增长模式的根本变革,将对石油和化工企业运营和发展的政策环境、市场环境、供应链等产生深远的系统性影响。
大力发展循环经济,助力实现双碳目标已成为中国高质量发展的长期趋势。习近平总书记强调,绿色循环低碳发展,是当今时代科技革命和产业变革的方向,是最有前途的发展领域,我国在这方面的潜力相当大,可以形成很多新的经济增长点。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。“十四五”时期,石化行业进入新发展阶段,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,需要以发展循环经济为主要抓手,全面提高资源利用效率和再生资源利用水平,促进全面绿色转型。
3月28日,中国石化参展以“创新赋能产业,绿色引领行业”为主题的第二十三届中国塑料博览会,充分展现中国石化在塑料行业的科技创新硬实力,以及央企的责任担当。图为参观者在观看中国石化“合成树脂全产业链循环流程”展区。杨羽念 摄
目前,发展循环经济面临着政策机遇。经过多年的发展和实践,循环经济助推温室气体减排的理念在多份政策文件中有所体现。循环经济的核心是资源的高效利用和循环利用,以“减量化、再利用、资源化”为原则,以低消耗、低排放、高效率为基本特征,是增长模式的根本变革,将对石油和化工企业运营和发展的政策环境、市场环境、供应链等产生深远的系统性影响,我国石油和化工行业要化政策驱动为主动布局,坚定推进循环经济目标下具体路径的实施。
对石油和化工行业来说,构建循环经济首先需要转变思维方式,将传统的“原料采购—加工生产—废弃”的线性思维模式转变为循环利用的思维模式。在向循环经济的发展之路上,石化行业有三条值得关注的构建路径。
发展塑料循环经济
联合国环境署显示的科学研究表明,通过将塑料经济转向系统的循环经济,将避免大多数的塑料废弃物污染。国务院印发的2030年前碳达峰行动方案当中,特别强调到2025年废钢铁、废纸、废塑料、废橡胶等九种主要的再生资源循环利用量达到4.5亿吨,到2030年达到5.1亿吨,并对加强塑料污染的全链条治理等都提出了明确的目标和要求。加大废弃塑料的循环利用量,实际上就减少了化石资源的消费量,不仅降低了人类对石油、天然气、煤炭等这些化石资源的依赖,而且也减少了温室气体二氧化碳的排放,这也是党的二十大提出加快发展方式绿色转型,要加快构建废弃物循环利用体系,推进生态优先,节约集约绿色低碳发展的核心要义之所在。
我国是全球塑料制品的第一生产和消费大国,对石化行业来说,主要涉及塑料全生命周期中的生产、聚合环节,以及塑料添加剂、引发剂等助剂生产环节。要实现塑料循环经济的目标,可以重点关注以下路径:
源头设计聚合物和添加剂等材料的循环。在生产环节,将循环理念在材料的设计阶段就纳入考量,开发能够提高材料回收机制或能够被回收的解决方案,并建立特定产品的回收模式。例如开发单一化设计的材料材质,避免后期不利于回收的分离分解等过程。同时,降低塑料添加剂中的氯、硅、铅、镉等化学品的添加,防止在化学回收中可能产生的催化剂中毒、沉积失活等情况。
原材料循环,增加可再生和回收原材料的用量。目前领先的企业都在扩大废塑料再生原料或生物基原料的使用,利用现有的规模化、高效的工艺和生产设施,产品质量和性能保持不变或提升,将可再生和回收原材料应用到价值链的各个环节。而且,从2018年起,欧盟、美国、澳大利亚等国家和地区先后确立了2025年再生塑料利用目标,明确了包装中再生塑料添加比例。我国的再生塑料质量标准及再生塑料产量等尚不能满足本国市场的发展,随着塑料公约谈判的进行,我国石化企业应加速布局再生塑料的产业布局。同时,利用生物技术从生物质合成化学品的技术和生产实践应该得到关注,例如使用秸秆或谷物生产苯胺。
创新塑料废弃物多种回收利用技术和解决方案。结合不同的应用场景和塑料废弃物原料,拓宽现有的塑料废弃物的处理和回收。对废塑料进行热裂解等化学处理方法,重新生产为塑料原材料,是实现高质化利用的重要路径。我国石化企业可以探索开发不同塑料废弃物原料,结合相适应的工艺,以及相匹配的高精度、高产量的分拣、处理回收体系和商业模式,早日实现化学回收的大规模商业化应用。
建立新型产业链合作伙伴关系。石化行业只是塑料产业链上的一部分,要构建塑料循环经济,石化企业要高度重视跨价值链协作,创新商业模式,在产业链上寻找规模可商业化、成分适合加工,供应保持稳定的废弃物合作伙伴。并在产业链合作过程中,考虑使用数字化、智能化等手段追踪监测废塑料的流通,相关成分的监测等是未来的发展趋势,值得企业关注。
在循环经济的构建过程中,我国石化企业可以结合自身的具体目标,制定相应的战略、实施计划,以及关键指标体系,以衡量进度。
利用可再生资源作为原料大力发展生物基化学品
石油化工行业清洁化发展的第一个重点是利用可再生资源生产生物基化学品,以实现原料清洁化和产品绿色化的目标。生物基化学品的生产过程主要是将生物质废弃物作为原料,经过不同的预处理进入精炼平台,进一步合成平台基础化学品或多聚物中间体,最终合成相应的材料和化学品。
世界经济合作组织(OECD)曾指出:预计到2030年,35%的化学品和其他工业产品将来自生物制造,占行业总产值份额39%。随着化石资源的减少,有关可再生生物质碳资源的转化利用引起全球的广泛关注,目前生物质能已经成为世界各国转变能源结构的重要战略措施,美国以玉米为原料,巴西以甘蔗为原料制定生物制造发展战略。我国粮食安全是基本国策,使用粮食资源作为原料进行大规模生物制造不合适。但我国低劣生物质资源丰富,如每年7亿多吨农作物秸秆、1.6亿多吨废弃林木资源。将这些中低品位生物质进行高值化利用,不仅可以解决生物制造的原料来源问题,还可以降低其对环境的污染。
我国生物基化学品已实现快速发展,我国氨基酸、维生素、有机酸等大宗发酵产品规模稳居全球第一;生物能源年替代化石能源量超过3300万吨标准煤,处于世界前列;乙二醇、丁醇、乙烯等已实现生物法制造,生物塑料、生化纤维等新材料生物法生产初具规模;泛酸、丙烯酰胺、乳链菌肽等占据世界市场50%-70%的份额。我国全生物法生产琥珀酸、D-乳酸、1,3-丙二醇、生物柴油、长链二元酸等大宗化学品的产业化进程正在稳步推进;在生物降解塑料方面,PLA、PHA、PPC、聚丁二酸丁二酯(PBS)、聚丁二酸-己二酸丁二酯(PBSA)、聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)、生物基聚酰胺(BPA)等聚合物,以及淀粉基塑料等均已实现商业化。
基于我国人口多、耕地少、优先保障粮食供应的现状,生物基化学品的发展必须摆脱对粮食类作物的依赖,应重点利用生物质废弃物代替粮食类作物作为可持续的原料供应,建立以纤维素原料为主、油脂和含碳气体为辅的可持续原料体系;以绿色反应和实现原子经济为前提,发展低成本生物制造工艺路线;将精细化学品、专业化学品与聚合物材料产业作为未来的发展方向。结合国内外生物基化学品的发展趋势,预计2050年,我国利用可再生资源生产的化学品占比可达到40%-50%。
加快推进固体废物资源化利用水平
石化工业是长流程、多产品的加工过程,伴有多种副产物和固体废物的产生,“十四五”时期,在石化行业鼓励原油开采增加伴生气回注、油气混输技术、伴生气凝液回收技术等加强油气伴生气回收利用。鼓励企业积极开展电石炉气、焦炉煤气、黄磷尾气等资源性尾气生产乙二醇、甲醇等化学品的综合利用。在煤化工、染料、农药、医药中间体及环氧树脂、MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)、橡胶助剂等行业推进高浓度含盐废水或废渣处理,积极与烧碱装置结合,实现废盐的资源化。同时,推进钛白行业等废酸液与磷复肥行业的耦合,实现废酸的资源化利用,推进硫酸烷基化、废硫酸裂解,废盐酸氧化等先进技术,实现循环利用。加大磷石膏多场景应用推广力度,实现大规模利用,逐渐消除生态环境隐患。纯碱行业推进氨碱法固体废渣的综合利用。推动重质劣质油加氢精制,实现高质化利用。基础化工大力推进电石渣、气化炉渣等固体废物的综合利用。推进铬渣、钡渣等处理处置与综合利用。此外,推动废橡胶再生及规范发展,大力推广废旧轮胎智能化绿色裂解与炭黑深加工技术,形成产业规模。
(本文第一作者为中国石油和化学工业联合会副秘书长)
中国石化集团公司能源管理与环境保护部总经理张涌 践行绿色洁净战略 提升资源利用水平
党的二十大报告中提出,要推进各类资源节约集约利用,坚持节约优先,促进资源科学配置和节约高效利用。习近平总书记指出,要大力节约集约利用资源,推动资源利用方式根本转变,加强全过程节约管理,大幅降低能源、水、土地消耗强度,大力发展循环经济,促进生产、流通、消费过程的减量化、再利用、资源化。
中国石化既是能源生产大户,又是资源、能源利用大户,多年来,集团公司一直积极践行“绿色洁净”发展战略,把资源节约作为企业高质量发展的重要任务,实行生产与节约并举,把节约放在首位,全面开展资源节约与综合利用,重点做好节能、节水和生态环境保护,为集团公司可持续发展注入澎湃动能。
聚焦能效提升,打造行业标杆
中国石化坚持“节能优先”方针,把节能提效作为最直接、最有效、最经济的降碳举措,挖潜存量、优化增量,持续推进节能项目实施,大力推动节能技术进步,不断提升节能管理信息化水平,在推进能源消费结构绿色低碳转型中做示范。2014年6月启动实施“能效提升”行动,通过管理节能、结构节能、技术节能、重点工程、循环经济、合同能源等方式,实现能源利用效率最大化。截至2022年,累计实施项目4465个,实现节能748万吨标煤。开展能效“比学赶帮超”和达标竞赛活动,打造了一批能效“领跑者”标杆企业。青岛炼化连续10年成为行业炼油能效“领跑者”标杆企业,镇海炼化连续10年成为行业乙烯能效“领跑者”标杆企业。
以节能技术创新助力能效提升。发挥集团公司技术、资源和人才优势,加大节能技术研发和推广力度,推进科研成果转化。自主开发的绿色高效百万吨级乙烯成套技术、大型高效节能环保芳烃成套技术、低能耗高效加氢裂化(改质)成套技术在新改扩建项目中得到推广应用。油田污水余热资源综合利用技术、炼油加热炉深度节能技术、基于热泵技术的低温余废热综合利用技术等自主研发的节能技术入选《国家工业节能技术应用指南和案例》。
以“能效最大化,能流可视化,在线可优化”为目标,在37家炼化企业建立了统一的能源管理系统,实现了能源计划、能源运行、能源统计、评价分析和能源优化五大功能,尤其通过蒸汽优化模型对热电厂运行进行在线优化,累计实现动力优化效益过亿元。石化能源管理信息化项目被评为国家节能标准化示范创建项目。
强化水资源管控,持续提升用水效率
中国石化持续强化水资源管控,按照“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路,实施水资源消耗总量和强度双控制度,推进炼化企业污水资源化利用,推动再生水、雨水、矿井水和苦咸水等非常规水资源利用,向节约集约的用水方式转变,不断提高用水效率。青岛炼化、镇海炼化等8家企业被工信部等四部委评为“水效领跑者”企业;金陵石化、中韩(武汉)石化荣获石油和化工行业水效“领跑者”标杆企业称号。
加强非常规水资源利用,推动新建项目配套建设雨水集蓄利用设施,开展“近零新鲜水使用”示范等项目建设,加大淡化海水、市政中水等替代新鲜水资源力度。2022年,集团公司非常规水资源使用量达到5743万立方米,比上年提升13.4%。
加强生产过程节水,持续优化炼化企业工艺过程用水,采用节水或无水的生产工艺,减少新鲜水消耗。优化装置设计和工艺条件,做到优水优用,分质利用,推进串级用水。提升装置凝结水、汽提净化水回用率,回收利用锅炉定连排水。推广节水型循环冷却水处理技术,优化药剂管理,提高循环冷却水浓缩倍数。2022年,集团公司加工吨原油取水量、单位乙烯取水量、单位煤制烯烃产品取水量等指标,优于国家工业水效提升行动计划要求,工业水重复利用率达到98%以上。
加强污水资源化利用,建成一批“污代清”注水改造、反渗透浓水再利用、热电冲灰水零排放等项目,持续提高污水资源化利用水平。与2019年相比,污水回用率提升14个百分点。其中,宁夏能化、中安联合、中天合创实现了零排放,污水全部回用。
加强固废资源化利用,全力打造“无废集团”
2018年12月29日,国务院办公厅印发《“无废城市”建设试点工作方案》,并启动“无废城市”建设试点。2022年4月15日,生态环境部批复中国石化在国内首家开展“无废集团”建设试点工作,12家直属企业先行先试效果显著,全年危险废物产生量比上年降低18.9%;危险废物综合利用率达67%,比上年提高20个百分点。
“无废集团”建设全力推动固体废物减量化、资源化和无害化,推广先进、创新、灵活的固废管理理念,加大危废“脱危”、大宗固废高值化利用、固危废资源化利用等科技研发力度,建设区域危废处置中心,探索建立以集团化企业为一体的固废产生量最小化、资源化利用充分化、终端处置规范化的先行先试机制,形成安全可靠、精简高效的政府监督、企企合作新模式。按照“无废集团”建设工作安排,集团公司以危险废物、大宗工业固体废物为重点,推行实施36项固危废资源化措施,2023年,168家企业全面启动“无废企业”建设,预计2025年全部完成,初步培育形成具有一定规模的固体废物利用处置产业,固体废物减量化、资源化和无害化水平大幅提升。
推动废塑料资源化利用
近年来,国际化工巨头纷纷加速在塑料回收领域布局,废塑料化学回收是国内外公认低碳清洁、唯一可实现可持续发展的循环利用方法,全球超过60家公司正在研究废塑料回收解决方案。
中国石化作为国内塑料最主要的原材料提供商,在废塑料资源化利用方面也积极行动。2019年7月,中国石化正式加入“终止塑料废物联盟”(AEPW),该联盟旨在终止环境中的塑料废物,防止海洋污染加剧,最大限度发挥化工和塑料生产商、消费品零售商及废物管理价值链上企业的引领作用,通过投资预防、清理、创新和宣传教育等领域,执行联盟支持下开展的项目。目前该联盟已经有42家国际知名企业加入,中国石化成为首家加入AEPW的中国大陆企业。
2021年,由石油化工科学研究院牵头,联合工程建设公司、燕山石化、扬子石化、茂名石化、中国环境科学研究院、北京石油化工学院、同济大学、浙江省长三角循环经济技术研究院等11家单位申报石化联合会“废塑料化学循环利用行业产业技术创新中心”并成功获得授牌。“创新中心”着眼于开展产学研协同创新,努力打造适用于不同塑料种类、不同来源的废塑料高值化利用技术研发平台,开发废塑料定向转化技术,进行废塑料化学回收新工艺及不同技术组合工艺的开发和工业应用研究,提升废塑料化学循环技术水平。
开展废塑料催化裂解制低碳烯烃技术研究,开发的催化剂用于废聚烯烃树脂直接催化裂解反应,转化率达99%以上,低碳烯烃总收率达40%。加快PBAT(己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物)、PBT(聚丙烯酸丁酯)、PGA(聚乙醇酸)等可降解塑料研发,制备的PGA/PBAT共混地膜,已在江苏、安徽等地区进行实地铺设试验。
生物航煤从规模化生产走向规模化应用
中国石化在生物航煤研究应用领域处于领先地位。2009年,中国石化启动生物航煤研发工作,2011年首次生产出合格生物航煤,2013年,中国石化1号生物航煤在上海虹桥机场成功试飞。2015年,首次使用生物航煤完成商业载客飞行。2017年,完成跨洋商业载客飞行。2022年6月,国内首套生物航煤工业生产装置一次开车成功,同年12月15日,首次加注中国石化镇海炼化生物航煤的中国国际货运航空波音777型货机经12小时飞行,从杭州飞抵比利时。依据中国国际货运航空与菜鸟物流本次签署的绿色发展合作备忘录,未来将持续探索可持续航空燃料在商业货运航班的应用。这也是我国自主研发生物航煤首批规模化生产以来,国际货运航线首次开启可持续燃料绿色航空。
2023年1月13日,在集团公司2023年工作会议暨HSE工作会议上,马永生董事长提出,统筹开展好资源节约集约和高效利用行动,拿出有力措施,加强“双控”管理,提高能源资源利用效率,努力创造能效新标杆。中国石化将持续推动资源节约和高效利用,通过实施全过程节能降碳,深入推进清洁生产,不断提高资源循环利用效率,加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系,推动集团公司所属企业实现高质量发展。
镇海炼化生产的生物航煤以餐余废油为原料,与传统石油基航空煤油相比,在全生命周期中碳排放可减少50%以上。图为2022年9月26日,中国石化首套生物航煤工业装置生产的首批30吨可持续航空燃料从镇海炼化出厂,运往空客(中国)天津工厂。万里 摄
统筹推进废塑料和生物质资源化利用是“变废为宝”、保障国家能源安全的重要举措。欲加速废塑料和生物质资源化利用产业发展步伐,形成有效的产业化规模化经济利用方式,其中至关重要的一环就是关键核心技术攻关。国家层面统筹产学研联合攻关,推进协同创新,龙头石化企业牵头,加大废弃塑料、废弃生物质循环利用关键技术开发力度,尽快建立工业示范,这是推进废弃塑料、废弃生物质循环利用的一项重大课题。面对这一课题,相关研究机构有何思路、行动和进展?在推进产学研一体化上又有着怎样的路线图?近日,本刊记者分别采访了中国石化石油化工科学研究院院长李明丰、中国石化北京化工研究院院长吴长江,听听他们对这些问题给出怎样的答案。
中国石化石油化工科学研究院院长李明丰 “研究院的担当就是要尽快孵化成熟技术”
记者:我们了解到,石科院较早就开始了废塑料和生物质资源化利用技术的研究,我们进入这一领域的初衷是什么?截至目前,取得了哪些研究成果?
李明丰:塑料由石油制成,塑料制品的广泛应用给我们的生活带来了极大便利,但使用后的废弃塑料却成为了棘手的难题。根据数据来看,我国每年新增的垃圾塑料超过6000万吨,在垃圾场中的废弃塑料有大约10亿吨,重量相当于12500艘“福建舰”航母。巨量的废弃塑料沉睡在垃圾填埋场和自然环境中,不仅会造成严重的“白色污染”危及生态环境,更是对我国宝贵石油资源的严重浪费。
提起废塑料,大家的印象总是负面的,但其实废塑料是一种放错位置的优质资源,它的氢碳比高,甚至优于原油。通过废塑料化学循环技术,可以将塑料中的高分子碳链转化为小分子,之后既可以“返璞归真”,用于生产燃油、化工产品,实现“从石油中来,再回到石油中去”;又可以“浴火涅槃”,重新用于生产塑料,实现“从塑料到塑料”的闭环循环。据测算,如果每年将2%的填埋垃圾塑料及1/3的新鲜废塑料用于化学循环再生制成热解油,效果相当于为我国新增一个3000万吨规模的轻质石蜡基大油田,可显著增强能源自给能力、保障国家能源安全。
因此,当我们最早接触废塑料循环利用这一领域时,就将废塑料视作巨大的、未被完全开发利用的宝藏。作为央企科研院所,保障国家能源安全是我们的责任,这是石科院介入废塑料循环利用领域的直接动因,为了确保我们国家在任何时候都“有油可炼”,这就需要有可以替代的资源及相关炼制技术储备。
在中国石化科技部的部署下,早在2019年中国石化加入AEPW联盟(The Alliance to End Plastic Waste,终止塑料废弃物联盟)前,石科院就已启动了废塑料化学循环技术的开发,超前进行技术储备。走到今天,我们发现这一课题与国家“双碳”目标完美契合,未来通过依托沿海、沿江经济发达地区的石化企业,回收当地的废塑料资源用于化学循环,替代废塑料的焚烧,解决垃圾场占地问题,降低城市碳排放,既可部分替代进口石油,又可解决当地的环境问题,助力无废城市目标的实现。当前业内几乎所有的国际炼化企业在未来的规划中都不谋而合地囊括了废塑料和生物质资源化利用,这已经成为了一个业界公认的未来发展方向。我们相信,相关技术会有广阔的应用前景和推广潜力。
超前进行技术储备,是我们作为央企研究院的使命,把自主创新想得再复杂一些,立题要再早一步,尽快孵化成熟技术。目前,石科院的研究已经走过了三个阶段,取得了一些成效。
第一阶段,我们重点开发废塑料热解油的深加工技术。具体来说,开发成功了废塑料热解油低成本加氢成套技术,可深度脱除热解油中包括有机氯、有机硅、烯烃以及各种金属等杂质。同时,与北化院合作,开发了高效转化生产塑料单体的蒸汽裂解技术。上述技术已具备开展工业试验条件。此外,我们还成功开发了配套的废塑料热解油催化裂解制低碳烯烃技术,低碳烯烃+BTX产率可达55%。
第二阶段,我们重点开发废塑料绿色高效热解技术以及配套的废塑料分选技术,同时开展相关的标准研究。具体来说,开发了废塑料连续热解(RPCC)技术,该技术可以将混合垃圾塑料作为原料,实现废塑料的绿色、高效转化,液体收率88%以上,过程中有机氯脱除率达到99%。同时,RPCC工艺具有连续化、清洁化的优点,工业化单套装置规模可以达到数十万吨,产生的三废排放少且均可回收利用。目前,以废农膜为原料的RPCC技术已完成实验室研究,即将开展万吨级工业示范。针对废塑料化学循环技术对原料的要求,石科院与合作伙伴正在开发废塑料分选净化技术,取得了良好的进展。标准研究方面,在石化联合会组织下,石科院牵头开展了废塑料热解油产品的团体标准研究工作,相关工作已进入收尾阶段。
第三阶段,我们将着手开发废塑料与生物质共气化生产合成油及绿色甲醇等技术,以及针对复合材料的废塑料溶解法制再生树脂技术,目前已开展了实验室工作。
记者:当前,废塑料化学循环利用存在哪些难点问题?
李明丰:第一个难点就是炼化企业怎样持续、稳定地获得废塑料资源。我国的垃圾填埋场分布分散,塑料堆密度较低,导致运输成本很高,超过一定范围的运输半径会对企业回收项目的经济性造成直接影响。谁来回收资源、怎样回收资源也是要重点解决的问题。目前我国没有适应于化学回收的废塑料专业供货渠道,社会上也没有建立相应的废塑料回收体系,在可预见的未来,争夺资源的竞争不可避免。竞争又会导致废塑料价格暴涨,甚至可能出现售卖者坐地起价,资源与成品价格倒挂的恶性后果,对产业链健康发展造成负面影响。
第二个难点是目前原料分拣技术尚不成熟。我国垃圾填埋场的废塑料可以细分为一百多个具体品种,涵盖通用塑料、工程塑料、特种塑料等大类,每一大类又细分为很多品类,不同品类的回收利用加工路线都不尽相同。与庞大的塑料种类相对的是,我国目前的垃圾分选技术不成熟,分拣成本较高。举个例子,一只装纯净水的瓶子,瓶盖由PE(聚乙烯)制成,瓶身由PET(聚对苯二甲酸乙二酯)制成,标签中则含可能用到了PVC(聚氯乙烯),如果不加分拣而是直接“囫囵吞枣”地使用,会导致原料中的氯含量高,容易导致装置被腐蚀。再比如,一个装牛奶的纸盒,其构造包括塑料、铝和纸,如果要完善地处理一个纸盒也需要采用多种技术进行分离和分类分拣,缺乏垃圾分选技术将影响后续回收利用的效率。
要解决上述难题,一是要加强顶层设计,争取政府部门及相关政策的支持,建立一个完善的定价体系,规范市场价格,确保形成稳定的产业链并保障生产的可持续性。二是要系统地研究影响未来易回收的方法,制定易回收路线。
记者:目前生物质资源制化学品方面,技术领域有什么进展?从全球范围看,我们处在什么技术水平?
李明丰:生物质是一种可再生资源,农作物秸秆、废弃木材、食品加工废料等废弃物都属于生物质资源。在我国,仅秸秆的产生量就达7000万吨/年。生物基材料领域也是国际竞争的热点,美国已将发展生物基材料提高到与发展芯片等同的国策高度。
对生物质制一般化学品路线,我们主张大力开发生物质气化技术,生物质气化技术可以将农作物秸秆、废弃木材、食品加工废料等废弃物转化为合成气,充分利用资源,减少环境污染。气化后的合成气可以直接用于发电、加热、工业生产等领域,也可以通过合成反应转化为液体燃料,如合成柴油和液化天然气等,从而实现能源供应的多元化,减少对化石燃料的依赖。由于生物质气化路线对原料的适应性较强,有机物进入装置的时候是各种不同形态,气化后生成合成气,收到“一生二,二生三,三生万物”的效果,从而将利用路线简单化。
但是目前我国整体上气化技术不成熟,必须加快研发速度。生物质气化技术的研发存在一些瓶颈问题。一是生物质气化前需要粉碎,这一步骤能耗较高,导致成本增加。二是生物质能量密度较低,气化温度低,有效含量低,还会产生副产品,比如甲烷和煤焦油等。三是从设备上讲,固定床安装简单,但气化效率低,难以大规模应用;流化床效率高,但回料装置较难控制。
从全球范围来看,世界各国在生物基领域的技术都处于研发初期,欧美国家的技术研究也处于实验阶段,尚未实现大规模产业化。可以说,国际国内水平差不多,大家基本处于同一起跑线上,石科院有信心能够研发出世界上最好的气化技术。
记者:废塑料化学循环技术和生物质相关技术工业化应用,经济效益如何?
李明丰:在循环经济领域,我们的目标是要开发“用得起的环保技术”,也就是说,要通过成熟技术,既要实现原料上的可持续,又要实现经济上的可持续。举个例子,欧洲绿色生物航煤现在每吨到了接近两万元的价格,远远高出传统航煤价格,虽然生物航煤具备绿色低碳等一系列的优势,但是经济性上的缺陷使得生物航煤成为了“用不起的能源”,从经济角度考虑就是不可持续的。
在原料价格可控、供应稳定的条件下,废塑料化学循环项目和生物质制化学品项目,都有望获得较好的经济效益。
此前,一些企业采用简陋的废塑料热解装置,油品回收率仅50%且质量差、杂质多,氯含量通常超过1000ppm,会腐蚀装置和管线,带来安全生产隐患。与此相比,我们如果研发出可以让氯含量控制在10ppm以内甚至更低的技术路线,就能做到既环保低碳,又能降低油品价格。废塑料化学循环技术一旦实现工业化应用,还将对碳减排有巨大贡献。据测算,与传统的焚烧发电处理手段相比,采用废塑料化学循环制新塑料可以减少接近50%的碳排放,万元产值碳减排80%以上。如果每年对4000万吨废塑料进行化学循环利用,可以降低4700万吨二氧化碳总排放。与原油加工路线相比,每万元产值碳排放量可降低40%。
所以,原料价格可控是保障经济性的前提。需要在政府和行业协会的支持引导下,规范原料价格体系,建立碳氢价格联合机制,根据原料的碳氢含量制定合理价格标准。以秸秆为例,秸秆的碳含量基本在47.4%~53.5%,氢含量为5.8%~6.7%,由于其含水,热值低,并不值钱,农村通常是用来农肥利用还田或者焚烧处理。只有通过合理的价格体系引导,才能避免工业化应用后秸秆价格非理性暴涨,导致原材料价格与成品价格倒挂,危害循环利用的良性发展。
记者:在废塑料和生物质资源化利用技术落地方面,石科院下一步有哪些值得期待的动作?
李明丰:在废塑料化学循环利用技术落地方面,我们要尽快建成商业运行示范项目,争取早日实现万吨级农膜回收示范项目落地,同时,石科院与沿江沿海炼化企业开展进一步的落地工作,将在充分了解企业掌握资源情况的基础上,有针对性地确定路线。
在生物质再生利用领域,目前还在推进前期筹备工作。此外,我们也在积极发展微藻养殖技术,在碳减排和保障蛋白质安全上做出贡献,目前已在与一些地方企业合作,共同推进微藻相关示范项目。
总体来说,目前我国废塑料和生物质资源化利用产业链处在发展初期,中国石化十分重视和支持这一领域的产学研一体化推进工作。我们注意到,政府也在前端做具有开源性质的工作,作为科研工作者,我们信心十足。
集团公司首席科学家、中国石化北京化工研究院院长吴长江 “废旧高分子材料绿色资源化利用技术是主攻方向”
中国石化北京化工研究院(以下简称“北化院”)1958年6月1日正式挂牌成立,是中国最早从事石油化工综合性研究的科研机构之一,经过近65年的积淀与发展,已形成“材料设计—原料—催化剂—聚合工艺—加工成型—制品检测—废旧材料绿色资源化利用”的完整高分子材料创新链,开发了一系列国内外领先的技术和产品,为我国材料产业快速发展提供了坚实支撑。
记者:您提出的“废旧高分子材料绿色资源化利用”与大众理解的“废旧塑料回收”是一回事儿吗?
吴长江:“废旧高分子材料的绿色资源化利用”是在分子结构上提出的理论构想,比“废塑料的回收利用”范围更广、更贴合人类使用实际的一个资源化利用概念。它不仅仅局限于废旧的高分子材料回收后再应用,还讲究回收的方法要符合科学规律,能够实现资源最大化利用,且不能造成二次污染、能源消耗成本还要低,从而真正实现绿色资源化利用。
高分子材料一般分为天然高分子材料和合成高分子材料,后者一般分为合成树脂(塑料)、合成橡胶、合成纤维三大类,品种繁多,有成千上万种。小到水瓶、塑料袋、衣物,大到建筑物、高铁、飞机、汽车用合成材料,在人类的生产生活中随处可见,还广泛应用于国防航天、电子通信、智能制造等诸多高精尖领域,已成为人类生活和国民经济中重要的一部分。
高分子材料有生命周期,过了生命周期,就会成为废旧高分子材料。但必须树立一个理念,即废旧高分子材料不是废物,而是放错了地方的宝贵资源。在化学家、材料学家眼中,物质都是由分子、原子组成的,废旧高分子材料是重要的碳氢资源。
这是一笔巨大的资源,据相关数据统计,截至目前全球的废旧高分子材料量已达上百亿吨。而随着智能芯片、电池材料、高性能电缆等领域智能化、高性能化发展,高端合成材料的应用会越来越广泛,因此废旧高分子材料的数量必然会随之增加。人类正在积极开发相关技术,以期将这笔资源充分利用起来,推动真正实现绿色、低碳、可循环发展,这对整个人类来说意义重大。
记者:目前中国石化及北化院在废旧高分子材料的绿色资源化利用方面有何认识和行动?
吴长江:集团公司党组书记、董事长马永生在今年两会上的提案,充分体现了中国石化在推进废旧材料高效绿色资源化利用方面的责任感和使命感。中国石化作为全球最大的高分子材料生产企业,责无旁贷地要在推动废旧高分子材料绿色资源化利用方面有所作为。早在2019年,中国石化就加入终止塑料废弃物联盟(AEPW),成为首家加入该联盟的中国大陆企业,并在集团科技委布局了这个领域的战略研究。我作为这一课题的具体负责人,组织近50人团队,用时一年完成了《废旧高分子材料资源化利用》的研究报告,提出“废旧高分子材料绿色资源化利用”概念。这份长达100多页的专业报告,是我国较早的一份系统研究废旧高分子环境问题、国内外相关政策、回收利用方法和未来发展趋势的研究报告,是中国石化最早、最系统的废旧高分子材料绿色资源化利用方面的战略性研究报告。
在国家“十四五”推动经济社会发展全面绿色转型的时代背景下,中国石化提出更加注重绿色发展,全力加速推进废旧高分子材料绿色资源化利用技术攻关,加快打造绿色低碳循环发展的产业体系,是担当“国家战略科技力量”的具体体现。
北化院作为中国石化高分子材料领域的排头兵,已形成“材料设计—原料—催化剂—聚合工艺—加工成型—制品检测—废旧材料绿色资源化利用”的闭环创新研发链条,同时具有完善的化工环保和标准化工作体系,30多年前就开展了废旧高分子的物理回收研究,化学回收也进行了近10年的研究,目前正在全面推进“大兵团”作战,在研课题16项,其中国家项目2项,集团公司项目11项。在用量最大的合成树脂方面,北化院积极开发混合塑料多相增容、废旧地膜高值化回收、微波等离子体裂解、废塑料蒸汽裂解、催化裂解等物理和化学回收技术。占全球超过50%产量的聚酯(PET)回收方面,打通了PET化学解聚和产物分离流程,进行了解聚污染控制技术开发。在废旧橡胶方面,开发化学废旧橡胶再生及资源化利用技术和自修复可再生橡胶材料。同时推进资源化利用过程环保技术发展和相关标准化工作,并与清华大学共同进行塑料全链条治理综合评估系统的开发及应用。
记者:目前在实现废旧高分子材料绿色资源化利用方面有哪些技术方向?
吴长江:所谓物尽其用,延长使用寿命本身就是一种“资源化利用”,因此在高分子材料的生命周期内最大限度地发挥材料的功能作用,是解决废旧高分子材料引发资源环境问题的一个重要发展方向。例如开发延长聚烯烃服役期的高耐候长效应用技术,通过提高聚烯烃系统的抗老化、抗蠕变等性能,延长材料使用寿命,实现对高分子材料的长周期资源化利用。我院开发的燃气管用聚乙烯、汽车保险杠用聚丙烯、地暖管用聚丁烯等,都是这一技术方向的应用实例。
在高分子材料生命周期结束后,废旧高分子材料资源化利用一般有物理回收和化学回收两种方式。
物理回收是通过加热软化、力学粉碎等物理方式对废旧高分子材料重新加工塑形进行再利用最终实现循环利用的方法,技术门槛相对较低,发展起步较早,是现阶段较为常见并被广泛采用的废旧高分子材料资源化利用方案。但物理回收无法解决杂质问题,回收材料的制品应用场合有限,无法应用于高端领域。由于大部分塑料具有不相容性,未来物理回收的研究重点是能实现混合塑料相容的增溶剂技术,使废旧高分子材料回收时可不分类,且回收材料的力学性能不降低,从而降低分类回收成本,提高回收料通用性。
相较于物理回收,化学回收是将废旧高分子材料降解,回收利用得到单体再聚合成新的高分子材料的过程,从而实现“单体—聚合物—再生单体—聚合物”的循环利用,是技术发展的必然趋势。化学回收的本质是通过输入热、光、微波等能量的方法打断高分子链结构的共价键,所谓知所来、明所往,只有深谙高分子材料的聚合、加工技术,才能实现对废旧高分子材料资源化利用的精准设计,即依据不同类别废旧高分子材料的性质,采取相应的化学回收方法,获得预期的裂解/解聚产物,然后将所获得的裂解/解聚产物再作为单体,进入新的高分子材料或精细化学品的生产过程。未来可重点关注高分子材料微波裂解、催化裂解、化学解聚等制单体原料方面的技术开发。
袋子里的白色颗粒为北化院研发的相容剂,它能够将废旧的聚乙烯、聚丙烯、聚酯制品不经分拣即可共混加工,有效降低分类回收成本,提升回收料通用性。右侧灰色颗粒即为回收材料共混后制成的树脂颗粒。 潘亚男 摄
记者:在推进废旧高分子材料绿色资源化利用的发展方面,有什么亟待解决或者需要引起重视的问题?
吴长江:废旧高分子材料是一笔宝贵的碳氢资源,我们不能急于求成,仅满足于能够回收利用,而忽视回收利用过程中资源的浪费和能源的消耗。目前要实现废旧高分子材料绿色资源化利用,还存在一系列的科学问题要解决,需要基础理论、技术创新、产业、政策等全方位的支撑。
首先,从单体到形成高分子材料,人类经历了上百年的研究和发展过程。将高分子材料还原为单体,这个研究过程仍存在一系列技术问题亟待解决,需要在理论研究尤其是基础研究方面加大力度。高分子材料种类繁多,解聚原理不尽相同,如何通过外部输入能量的方法打断分子链中的共价键,这本身需要充足的理论研究、科学实验等基础研究做支撑。分子的微观结构决定了产品的性能,北化院在分子构效关系方面具有坚实的研究基础,我们将在废旧高分子材料绿色资源化利用领域发挥专长,与中国石化各相关单位形成合力,共同攻克基础科学领域的技术难题。
其次,废旧高分子材料绿色资源化利用涉及产业链各环节,流程长、质量控制困难,需要确定资源化利用的相关标准,但目前尚缺少相应回收过程控制及再生产产品质量控制的标准。需要从国家层面开展废旧高分子材料回收过程中物理分离及清洗技术、再生产品质量、再循环含量、表征分析等技术领域的标准化研究,建立相应的标准化体系,支撑废旧高分子材料绿色资源化利用规范化、标准化,使环境效益最大化。目前北化院也在标准化研究方面积极努力,预计今年可完成一项可降解材料的专用原料标准立项。
此外,在废旧高分子材料绿色资源化利用过程中还要做好环保工作,对污染的控制技术开发尤为重要。通过废旧高分子材料绿色资源化利用过程中产生污染物的迁移转化机理研究,开发特征有机物、重金属、含氯化合物等污染物的处理技术,实现污染物资源化回用及排放达标,以免对环境造成二次污染。今年北化院将完成对化学解聚、微波裂解、蒸汽裂解、催化裂解等过程中排放废水中污染物的分析鉴定,实现特征污染物有效处理,废水达标排放。
总之,高分子材料形成和回收利用过程紧密相关,从原料、催化剂、聚合反应、材料加工利用到最后回收进行资源化利用,是一个全产业链的闭环。我们要尊重科学规律,集中力量各施所长,形成完整的价值链、产业链和创新链,如此,资源化利用才能实现效率的最大化,科学性和经济性才能达到最优。