石化行业循环经济的构建路径
庞广廉 李永亮 朱良伟 庄相宁
中国石油和化学工业联合会
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)