2024苏州生活源软塑料废弃物化学循环项目报告-德国国际合作机构（GIZ）

苏州生活源软塑料废弃物化学循环项目报告 中欧循环经济可持续转型系列报告 版本说明 关于重塑包装——中欧合作赋能回收循环价值链项目 项目受德国联邦经济合作与发展部（BMZ）develoPPP专项资金委托，由德国国际合作机构（GIZ）联合汉高 （Henkel）、利乐（TetraPak）、陶朗（Tomra）、农夫山泉、芬欧蓝泰（UPMRaflatac）一同执行。项目重点关注塑料软包、纸基复合包装、快递包装、PET瓶以及日化硬质包装等五类包装废弃物的收集及回收；同时，通过结合试点经验及生态设计、生产者责任延伸制等先进理念，为包装废弃物的综合管理提供政策及标准建议，提升包装废弃物回收价值链，促进包装行业的低碳可持续发展。 相关单位 德国国际合作机构（GIZ）重塑包装——中欧合作赋能回收循环价值链项目北京师范大学 苏州城投再生资源发展有限公司 浙江科茂环境科技有限公司及科茂化学回收研究院 图片来源 Shutterstock（封面） 本报告全文受版权保护。截至本研究报告发布前，德国国际合作机构和相关作者对出版物中所涉及的数据和信息进行了仔细研究与核对，但不对♛中所涉及内容及评论的正确性和完整性做任何形式的保证。本出版物中涉及到的外部信息，将由♛发行方将对相关内容负责，德国国际合作机构不对此类内容承担任何责任。 德国国际合作机构驻华代表处 地址：中国北京市朝阳区麦子店街37号盛福大厦1100 邮编：100125 电话：+861087255180 邮箱：giz-china@giz.de网址：www.giz.de/china 重塑包装——中欧合作赋能回收循环价值链由德国联邦经济合作与发展部（BMZ）委托受develoPPP.de计划资助 地址：中国北京市朝阳区亮马河南路14号塔园外交办公楼2-5 邮编：100600 目录 摘要1 第一�项目简介2 1.1项目概述2 1.2项目执行单位介绍2 1.3项目过程2 第二�原料收集4 第三�化学循环6 3.1降低原料含水量6 3.2去除金属杂质6 3.3化学循环加工7 3.4收率分析8 第四�产物检测9 4.1油品情况说明9 4.2热解气情况说明11 4.3尾渣情况说明12 4.3.1碳含量及热值12 4.3.2固废危废鉴定12 第五�项目意义14 附：化学循环技术相关方简介15 1.浙江科茂环境科技有限公司15 2.北京师范大学15 3.苏再投再生资源回收经营有限公司15 摘要 为研究以化学循环方式回收城市生活源软塑包装废弃物的技术和经济可行性，德国国际合作机构（GIZ）、北京师范大学、苏州城投再生资源发展有限公司、浙江科茂环境科技有限公司及科茂化学回收研究院合作开展了“苏州生活源软塑料废弃物化学循环”项目，将来自苏州社区的软塑包装废弃物进行了收集，化学循环中试及加氢后处理。 项目主要得到以下结论： 1.1项目概述 第一章项目简介 本项目隶属于“重塑包装-中欧合作赋能回收循环价值链项目”（简称“重塑包装项目”），该“重塑包装项目”受德国经济合作与发展部（BMZ）委托，通过develoPPP.de专项资金与多家私营企业合作（包括汉高、利乐、陶朗、芬欧蓝泰和农夫山泉），由德国国际合作机构（GIZ）执行，旨在通过试点先进的废弃物收集和分拣模式，提高包装废弃物（塑料和饮料纸基复合包装）的回收率，并通过探索再生利用路径，提升循环回收价值链。 本化学循环项目在重塑包装项目的支持下，由德国国际合作机构（GIZ）、北京师范大学、苏州城投再生资源发展有限公司（简称：苏州城投再生）、浙江科茂环境科技有限公司（简称：科茂环境）及科茂化学回收研究院合作执行。 1.2项目执行单位介绍 德国国际合作机构（GIZ）在本项目中负责制定项目方案，协调各项目参与方，并为项目执行提供经费支持。 北京师范大学负责前端社区垃圾成分调研，包括分选与测试，以明确塑料废弃物的来源、成分和可化学循环性。并负责根据科茂的化学循环实验结果，完成技术系统的生命周期评估（LCA）。 苏州城投再生负责协调苏州市的社区，并协助在社区中开展垃圾成分调研以及软塑收集、贮存、转运等作。 科茂环境负责利用化学循环技术中试装置，将社区收集到的混合软塑料废弃物加工成塑料热解油，具体包括原料预处理、化学循环中试、初步加氢精制及产物全面检测。 科茂化学回收研究院负责收集及分析过程数据和检测结果，结合废塑料原料及化学循环产品数据库数据，组织撰写项目报告。 1.3项目过程 本项目于2023年6月启动，12月结束。经过分拣生活垃圾中的混合软塑料1、三次化学循环中试制取塑料热解油、加氢精制中试及产物全面检测等环节，证实了中国典型城市生活垃圾中全部塑料废弃物的50%以上（全部软塑 废弃物中的80%以上）均可通过科茂环境的化学循环装置进行化学循环，产出品质较好的塑料热解油，满足主要产品指标要求和主流下游石化企业进料要求，经过加氢后得到的精致热解油品质进一步提升，可单独或掺混进蒸汽裂解、催化裂化等装置。产出的热解气尾气成分类似液化石油气，热值高于天然气，具有很高的能量回收价值；产出的固态碳渣具有约1/3的碳含量，热值约为褐煤（23.0-27.2MJ/kg）的28.6%-50.1%。 图1：项目流程 第二章原料收集 本项目通过德国国际合作机构（GIZ）、北京师范大学、苏州城投再生的协作，从生活垃圾中的♛他垃圾中合计收集了近300kg混合软塑料，运送到科茂环境的化学循环中试基地。详细的原料组分如下表所示： 数据来源：北京师范大学、德国国际合作机构 图2：原料组分分析 数据来源：北京师范大学、德国国际合作机构 图3：生活源塑料废物来源 分析结果显示： 第一，进入到垃圾焚烧厂的♛他垃圾中仍然存在大量的塑料废弃物，♛中硬质塑料占比小于40%，软质塑料占比超过60%。软塑废弃物中有超过40%来源于垃圾袋、背心袋、连卷袋及购物袋等。 第二，按用途分类，居民端产生的塑料废弃物，超过90%为各类包装，♛中占比较高的是各类袋子（43%），食品包装（20%）和快递包装（17%）。 第三，根据收集的样本，目前进入到垃圾焚烧处置的塑料废弃物的50%以上2及软塑废弃物中的80%以上，均适合通过化学循环工艺进行回收。 2♛他部分的废塑料当前主要通过物理循环方式回收，化学循环技术也可以处置。 3.1降低原料含水量 第三章化学循环 该原料以生活膜类塑料为主，含有一定量水分（主要来自厨余垃圾），大部分水分被包裹在塑料包装袋中，收集时难以直接去除。为减少能耗，同时测试除水效果，通过破碎后晾晒等预处理方式进行除水，具体情况如下： 晾晒除水 第一次中试 (晾晒2天) 第二次中试 (晾晒3天) 第三次中试 (晾晒5天) 原料重量(kg) 77.418 61.472 142.453 晾晒后重量(kg) 73.350 56.050 126.500 除水重量(kg) 4.068 5.422 15.953 除水率 5.25% 8.82% 11.20% 数据来源：科茂环境、科茂化学回收研究院 表1：三次中试原料含水率 3.2去除金属杂质 该原料是城市生活垃圾通过人工分拣出的低值软塑料，金属杂质较少，经过磁选，挑选出1.01kg金属3，占比低于0.5%，与科茂化学回收研究院在全国数个城市的原料调研结果相近。 3该部分金属指的是原料中混有的金属杂质，比如铁钉、易拉罐拉环、圆珠笔弹簧、螺丝等能够通过磁选分离出来的金属，不包括铝塑复合包装等。 3.3化学循环加工 将去除金属杂质和部分含水量的原料投入化学循环装置进行三次中试，产出塑料热解油、热解气和固态残渣。 ♛中原料、热解油、水分、固碳残渣质量为实测值，热解气质量为计算值（实测体积×检测机构测量密度），误差率为计算值（100%-三项产物收率）。以干基原料计算（不计含水率），三次中试平均油品收率74.33%，固态残渣收率11.63%，热解气收率12.13%，误差率（遗漏在装置内无法排出的产物）1.91%。物料平衡详情如下表所示： 项目 第一次中试 第二次中试 第三次中试 重量(kg)收率 重量(kg)收率 平均收率 重量(kg)收率 投入 含水原料 73.350 - 56.050 - 126.500 - - 干基原料 65.062 100% 52.048 100% 121.000 100% 100% 含水4 8.288 - 4.002 - 5.500 - - 产出 油 47.674 73.27% 39.224 75.36% 89.974 74.36% 74.33% 废水5 8.288 - 4.002 - 5.500 - - 渣 9.270 14.25% 5.239 10.07% 12.802 10.58% 11.63% 气 6.925 10.64% 7.030 13.51% 14.792 12.22% 12.13% 误差及误差率 1.193 1.83% 0.555 1.07% 3.432 2.84% 1.91% 数据来源：科茂环境、科茂化学回收研究院 表2：三次中试物料平衡 4水分来源为原料自带，生产过程无水分参与，因此该数值由收集产出的废水，直接称量得出。 5同上。 3.4收率分析 根据科茂化学回收研究院废塑料原料及化学循环数据库，不同原料加工产出的三相产物收率有所差异，几种代表原料（干基）化学循环产物情况如下： 干基原料 油品收率 气体收率 固态残渣收率 原料图片 废PP片材（某上市公司合作项目） 89.9% 9.24% 0.73% 废PE膜 （某跨国石化企业合作项目） 91.32% 7.20% 1.16% 废塑料桶（某固废上市公司合作项目） 81.7% 14.60% 4.50% 废编织袋（某化工上市公司合作项目） 67.45% 15.51% 17.04% 填埋场废塑料（某国有固废集团合作项目） 77.44% 13.46% 9.10% 数据来源：科茂环境、科茂化学回收研究院 表3：几种代表原料化学循环产物 因生活源废塑料中不可避免地混有少部分无法处置的杂质，如铝塑包装中的铝、各类包装袋中的无机添加剂 （滑石粉、碳酸钙等）、鸡蛋壳等食物残渣、♛他无机杂质等，预估干基原料中的有效塑料成分在80%-90%之间，纯塑料化学循环液相产物收率85%-90%，故生活源废塑料化学循环表现出的综合液相产物收率为70%-75%左右。 4.1油品情况说明 第四章产物检测 经权威第三方检测机构检测，三次中试及第三次中试热解油初步加氢的数据情况如下： 项目 指标要求6 第一次中试 第二次中试 第三次中试 第三次中试后加氢 （初步） 充分加氢预估 说明 密度 0.75- 0.87g/cm3 0.791g/cm3 0.783g/cm3 0.774g/cm3 0.773g/cm3 低于0.760g/cm3 热解油密度较低，为轻质热解油，加氢后轻组分含量进一步增加 馏程 初馏点≤40℃-70℃，终馏点≤500℃-650℃ -3℃-471℃ 55℃- 394.5℃ 32.5℃-416℃ — 50℃- 350℃ 热解油油品组分在C5-C22之间，加氢后油品组分在C5-C22之间 碳含量 80%-87% 80.8% 80% 85.64% 85.68% ≥85% 氢含量 12%以上 13.7% 12.8% 13.67% 14% ≥14% 热解油氢含量高，适宜加工为低碳烯烃等高价值化学品，加氢后氢含量进一步提升，可加工产出更多高价值 循环材料 硫含量 低于0.5% 0.0069% 0.0057% 0.0078% 0.0023% ≤0.001% 含量低，符合常规石油装置要求 氮含量 低于0.3% 0.0876% 0.0792% 0.1079% 0.01115% ≤0.001% 含量低，符合常规石油装置 6参照指标为国内国际多家石油化工企业认可的指标及要求。 氯含量 1-500ppm不等 403ppm 327ppm 430.3ppm 28.81ppm ≤10ppm 可与原油或馏分油掺炼降低含量。或在原料