“研究院的担当就是要尽快孵化成熟技术”——专访中国石化石油化工科学研究院院长李明丰

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　　中国石化石油化工科学研究院有限公司（以下简称“石科院”）是中国石化直属的综合性科学技术研究开发机构，创建于1956年，在国际上拥有较高的知名度和影响力。研发领域以石油炼制技术开发为主，注重油化结合，兼顾相关石油化工技术研发，并有重点地向新型替代燃料和新能源领域延伸，涵盖炼油、石油产品、化工、材料、新能源、环保、智能化、资源循环利用等方面。

　　近期石科院在废塑料回收利用和生物质资源利用方面都有哪些动作？《中国石化》杂志对石科院院长李明丰进行了专访，让我们一起了解一下吧！

　　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。

石科院研发人员观察生产出的生物航空煤油产品

　　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%。

利用金字塔式反应器开展微藻养殖

　　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。