根據7月16日消息，河北省三河市福海特種設備制造有限公司研發出一套可實現無污染廢舊塑料柔性油化的工藝設備。它的研發成功，破解了塑料垃圾處理的難題，實現了處理過程無污染，同時垃圾變能源，催生廢舊塑料的更大價值，而且經過簡單加工，98%的原料油都將成為供生產生活使用的柴油或汽油，油品質量達到國家標準。
在今年5月28日國務院發展研究中心“廢塑料能源化利用研究”研討會上，這套工藝得到了環保部固體廢物管理中心、國家發改委、清華大學的專家認可。其中，中國工程院院士、清華大學化學科學與技術研究院院長金涌認為：“整套設備在工藝上獨具匠心，構思巧妙。”
無污染廢塑料柔性油化工藝設備研發成功
首創“柔性”工藝，出油率高達95%
廢舊塑料變石油，相當于一個逆反應過程。
“塑料是石油中的烯烴類分子經過聚合反應生成的聚乙烯、聚丙烯等產品。”李勇說，讓廢舊塑料中已經聚合的大分子，在高溫下進行裂解反應，分子鏈斷裂，解聚成小分子，烯烴類小分子就可以轉化為汽柴油。
雖然塑料油化的方向眾所周知，在理論上也是可能的，但如何實現無污染、高出油率并實現工業化和連續性生產，成為急需破解的世界性難題。國內在這方面已經進行了30多年的研究，一直沒有突破。
“難點在于，塑料油化是一整套系統設備，涉及煉油、機械制造、工業設計、自動化控制等多個專業，在具體試驗過程中，一個工藝細節或設備參數的調整出現偏差，都將導致整個鏈條的紊亂，而且之前也沒有任何經驗可以借鑒。”李勇說。
令筆者意外的是，突破這項技術空白的福海公司，竟是三河市一家土生土長的民營企業。李勇從2010年開始研究塑料油化技術，在遍訪中國石油大學、北京化工大學等地相關專家后，先后投入4000多萬元，經過不斷的試驗總結，2013年6月在國內率先研制出這套設備。李勇將其命名為“無污染廢舊塑料柔性油化工藝”。
為什么稱為柔性?面對筆者的疑問，李勇說：“柔性是我自己給這套工藝起的名字，化工領域沒有這個專業術語。”
李勇介紹，柔性工藝相比其他塑料油化技術，最直接的區別就是整個工藝流程從低中高三種溫度，緩慢對廢舊塑料進行裂解油化，而不是“土法煉油”中采取的高溫迅速裂解反應，使塑料迅速氣化。“此前的塑料油化工藝，化學反應劇烈，我們的工藝，化學反應柔和，所以叫柔性。”
廢舊塑料變成汽柴油的過程大體包括：塑料破碎—低溫解聚液化—固液分離干餾—高溫加熱漿液—催化裂解氣化—冷凝分離—成品油。這套工藝于2013年11月通過了省工信廳的新產品新技術的鑒定驗收，各項性能指標國內領先，可以實現批量生產。
“國內其他廢舊塑料油化工藝，在整個工藝流程中難以對原料的反應溫度進行低中高區間控制，反應溫度大都在360℃—600℃之間，始終高位運行。”李勇解釋，而柔性油化工藝通過合理控制溫度、壓力等反應條件，使廢舊塑料在200℃—250℃就開始裂化反應，逐步過渡到高溫，有步驟地對各類油品分類收集，避免了過度高溫裂解產生的結焦、縮聚反應芳烴化，降低了原料的結焦率，減少了油品中雜質的含量。
“整套工藝不但有利于油品的產生，”李勇說，“而且出油率高，最高可達95%。”
破解“流體化”難題，將廢舊塑料變財富
在福海公司塑料油化車間，廢舊塑料進入進料口，經預處理后被傳送帶運到設備中最高的裝置——加熱爐內，然后自上而下經歷熱解反應釜、催化反應塔、分餾塔、冷卻塔的處理，原料油從末端出口流出。
整套工藝流程看似水到渠成，但研發中卻需破解一個個難題，廢舊塑料流體化就是其中一項。
傳統的廢舊塑料油化利用一般有兩種方法。最簡單也是多數“土煉油”采用的方法是熱裂解，把廢舊塑料裝進高溫加熱爐里進行熱裂解，缺點是反應溫度高、時間長，能耗大，排出大量廢渣廢氣。另一種方法是催化裂解，將催化劑與廢塑料混合在一起進行加熱，反應快，能耗低，但油品雜質多。
“由于塑料是熱的不良導體，采用這兩種方法時，在高溫爐內，緊貼爐膛內壁的塑料會迅速碳化，距離爐膛稍遠一點的塑料還沒有充分液化，塑料不能充**解，所以都會造成出油率低、油品質量差的問題。”李勇說，更重要的是這兩種工藝設備都只能采用間歇式作業，不能進行工業化連續性生產，“也就是一爐塑料熱解完之后，必須等爐涼了再加料，加料之前還要把爐膛內壁粘連的附著物清理干凈。”
但柔性油化設備采用特殊的液態成漿工藝，通過合理控制化學反應條件，進行工藝流程的循環，使塑料在整個反應過程中全部實現液態的流體化。“液體化的塑料不容易造成管道的堵塞、不會在設備的內壁形成大量附著物，避免了因為清理設備只能間歇式作業的問題，大大提高了處理效率。”李勇說，目前這套設備日處理塑料垃圾量最高可達300噸。
為了實現廢舊塑料的連續處理，他們還開發了“氣壓密實封閉進料口裝置”，原料在向加熱爐推進的同時，氣泵隨即對爐口進行密閉，“邊推進邊密閉，實現了整個工藝流程的全封閉連續作業。”
柔性油化工藝的突破為拓展能源開辟了新路徑。李勇介紹，相比于原油提煉成汽柴油60%—70%的比例，塑料油化生產的原料油，有98%都可以提煉成汽柴油。“一噸塑料油化生產的汽柴油，相當于2.2噸原油。”
目前，發達國家廢塑料能源化利用率在70%以上，而國內廢舊塑料的回收利用率僅為22%，這意味著我國每年產生的3000多萬噸廢舊塑料被白白浪費掉，不僅浪費資源，而且污染環境。
“如果使用柔性油化工藝，這些塑料都將變為財富。”李勇算了一筆賬：若該項技術實現產業化，全國每年利用廢舊塑料可產出柴油2000多萬噸，市場價達2000多億元，相當于減少使用6000萬噸原油來提煉柴油，等于全國每年進口原油的70%，比大慶油田當年出油量的峰值5500萬噸還高，相當于為國家發現了一個新的“大慶油田”。“而且由于原材料廣泛，這個‘油田’將遍布全國，既不污染環境，也不改變地質結構。”
采用密閉無氧化方式，處理過程近零污染
清澈透明，與加油站的汽油沒什么兩樣。7月16日，在福海公司再生能源設備與工藝研究所，筆者見到了廢舊塑料“變”成的汽油。
“經過石油化工科學研究院的檢測分析，這種油品的閃點、密度、黏度、灰分等指標都高于國家標準。”李勇說，油品不僅質量高，而且整個生產過程近乎零污染。
在福海公司會議室，推開窗，筆者聞不到“土法煉油”那種刺鼻的氣味，只能看到不遠處運行中的加熱爐頂部的一個煙囪冒出的淡淡白煙。
李勇介紹，目前我國廢塑料處理的途徑主要有填埋、焚燒、造粒等。填埋占用大量土地，產生二次污染;焚燒產生的有毒有害物質難以完全處理，污染環境;造粒需要清潔的塑料，原料需提前清洗，會浪費大量水資源。
“我們的柔性油化設備和工藝對于原材料的要求很低，就是再也不能回收利用的劣質塑料。所以相比其他處理方式，不占土地;原材料不用水洗，也沒有廢水排放;由于采用密閉、無氧化方式，經過低中高三種溫度，有步驟地對塑料中可以轉化成油品的部分進行了收集，真正做到了‘榨干吃凈’，也基本沒有廢渣。整套密閉設備僅在加熱爐設計有一個排放口，排放少量廢氣。可以實現了廢舊塑料的環保、高效利用。”
李勇表示，福海公司的整套工藝設備已經通過了專業檢測機構——北京市譜尼檢測有限公司的檢測，煙塵、氮氧化物、二氧化硫、氯化氫的排放濃度分別為4.5mg/m3、28mg/m3、4mg/m3、0.34mg/m3，遠低于國家標準。
今年底，福海公司將在三河市投資建成一條日處理100噸的零污染廢舊塑料柔性油化工藝生產線。據了解，該生產線建成后可以率先解決廊坊地區的白色污染問題，甚至可以輻射周邊，幫助處理京津的塑料垃圾。
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