为研究化学循环方式在回收城市生活源软塑包装废弃物的技术与经济可行性，浙江科茂环境科技有限公司、科茂化学回收研究院、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合作开展了“苏州生活源软塑料废弃物化学循环”项目。本项目隶属于德国经济合作与发展部（BMZ）委托的“重塑包装-中欧合作赋能回收循环价值链项目”，该项目旨在通过试点先进的废弃物收集分拣模式，探索提高包装废弃物回收率的再生路径，最终延长循环回收价值链。
报告结论：
1.对中国典型城市生活垃圾组分分析结果显示，进入到垃圾焚烧厂的其他垃圾中仍然存在大量的塑料废弃物，其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。
2. 按用途分类，居民端产生的塑料废弃物，超过90%为各类包装，其中占比较高的是各类袋子（43%），食品包装（20%）和快递包装（17%）。
3. 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。
4. 本项目将收集到的全部软塑料未进行二次筛分的情况下进行混合粉碎，经三次化学循环中试得到干基原料的平均油品收率为74.33%。
5. 项目产出的塑料热解油能满足主流下游石化企业继续加工生产塑料单体及新塑料的进料要求，经过加氢后得到的精制热解油品质进一步提升。
6. 产出的热解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。
7. 产出的固态碳渣具有约1/3的碳含量，热值约为褐煤（其热值为23.0-27.2MJ/kg）的28.6%-50.1%。
8. 证实了化学循环是解决城市生活源软塑废弃物的有效方法，可以大幅提高城市废旧塑料回收率，替代节约原油资源，降低塑料焚烧导致的温室气体排放。
9. 根据中试数据推算规模化生产成本，城市生活源软塑废弃物通过GIZ及苏州城投再生确立的简洁垃圾分类方案进行收集后，进行适度机械分拣，并以该化学循环技术工艺进行回收，可以实现良好的投资收益，适合规模化工厂建设及向全国推广。
1、项目概况
本项目于2023年6月启动，12月结束。生活垃圾中的混合软塑料经分拣（其中包含近30种不同类别软塑料）、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，具体流程图如图1-1所示：
图1-1 生活源废塑料化学循环工艺流程
Fig.1-1 Chemical recycling process of domestic waste plastics
研究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。
从品质上来讲，产出的塑料热解油满足主要产品国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制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%，
2、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，从生活垃圾中的其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。生活源混合软塑料及详细原料组分如图2-1、图2-2所示：
图 2-1 生活源混合软塑料
Fig.2-1 Life source mixed with soft plastic
图 2-2 原料组分分析
Fig.2-2 Raw material composition analysis
分析结果显示：
第一，进入到垃圾焚烧厂的其他垃圾中仍然存在大量的塑料废弃物，其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，超过90%的居民端塑料废弃物为各类包装，其中占比较高的是各类袋子（43%）、食品包装（20%）、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。（注：其他部分的塑料废弃物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、化学循环
01 |降低原料含水量
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，具体情况如表3-1所示：
表3-1 三次中试原料含水率
Table 3-1 Moisture content of the three pilot raw materials
02 | 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，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。
注：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。
03 | 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。其中原料、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%。物料平衡详情如表3-2所示。
表3-2：三次中试物料平衡
Table 3-2: Mass balance of three pilot tests
04 | 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表3-3所示：
表3-3：几种代表原料化学循环产物
Table 3-3: Several representative raw material chemical cycle products
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、其他无机杂质等，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、产物检测
01 | 油品情况说明
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表4-1所示：
表4-1：三次中试及第三次中试热解油初步加氢后数据
Table 4-1: Preliminary hydrogenation data of the third and third pilot tests of pyrolysis oil
由上表可知：
第一，生活源全混软塑废弃物在未进行品类分拣情况下，通过科茂公司化学循环装置产出的热解油，除氯含量略高外，基本满足大部分下游主流石化企业对塑料热解油的要求。
第二，对城市生活源废旧塑料进行机械分拣（水选或光选等），降低原料中聚氯乙烯（PVC）等杂塑含量，可得到更低含氯杂质的热解油，以满足石化企业蒸汽裂解、催化裂化等装置单独或掺混进料的要求。
第三，该原料产出的热解油经过加氢精制可脱除杂质，进一步提升品质，提升烃类饱和度，能满足炼化装置更高的进料要求。同时，塑料原料预加热，油品矿物吸附、溶剂萃取等技术手段也能大幅降低氯含量。
02 | 热解气情况说明
经权威第三方检测，三次中试热解气主要数据如表4-2所示：
表4-2：三次中试热解气主要数据
Table 4-2: Main data of three pilot tests of pyrolysis gas
根据表中分析结果可知：经科茂公司化学循环装置的处理，生活源全混软塑料废弃物产出的热解气成分类似液化石油气，热值高于天然气，能量回收价值高。
03 | 尾渣情况说明
经权威第三方检测，三次中试固碳残渣主要数据如下，碳含量及热值方面检测数据如表4-3所示：
表4-3：三次中试固碳残渣主要数据
Table 4-3: Main data of carbon sequestration residues in the third pilot test
固废鉴定方面，根据检测报告并结合GB 5085.7-2019《危险废物鉴别标准通则》，报告中除个别指标略高外，其他总体符合标准，详情如表4-4所示：
表4-4：第三次中试固碳残渣检测数据
Table 4-4: Detection data of carbon sequestration residue in the third pilot test
检测结果显示：
第一，以生活源软塑废弃物为原料，通过科茂公司化学循环装置产出的固态碳渣，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%。
第二，报告中钛元素指标略高，原因可能是原料中白色、浅色塑料袋的钛白粉成分所致。
第三，尾渣在规模化项目中，可制成环保砖或通过化学法处理达到一般工业固废标准，交由有资质的企业处置。
5、项目意义
以化学循环技术处置中国城市生活软塑废弃物，具有潜在重要的环境价值、社会价值和经济效益。
第一，能够大幅缓解塑料污染。化学循环技术能够很好地适应占废塑料总量50%以上的低值废塑料，产出的基础化学品可用于加工成新塑料，品质与原生塑料一致，可将城市塑料回收率从当前的30%潜在提升至70%-80%，是解决塑料污染、促进资源回收利用的关键技术。
第二，能节约替代原油，实现碳减排，助力国家能源安全。用化学循环的产物生产新塑料或材料，能够替代原油制取塑料，潜在可降低中国原油依赖度约10%-20%，同时减少塑料焚烧有效降低城市垃圾处理碳排放。
第三，实现“以废养废”，为深化“无废城市”建设注入关键经济动力。化学循环可实现末端高值化应用，将为城乡垃圾和废塑料分类分选设施提供关键运营资金，有力推动垃圾“分类分选+资源化”体系建设，同时能提升其他废弃物（废纸、玻璃、金属、有机质等）分离和循环利用率。以市场化方式实现“以废养废”，有效降低政府财政负担。
第四，具备优秀的经济效益，也为相关产业提供“绿色低碳赋能”。科茂化学回收研究院估算，化学循环产业潜在产值超过1000亿元/年，将贡献丰厚的企业利润及财政税收。中国有潜力建设约150-200座废塑料处置能力4万-10万吨/年的工厂，约15-20座30万-100万吨/年的大型工厂。化学循环工厂产出的绿色低碳塑料原料，可为我国塑料制品、化工、新材料、汽车、建材、消费品等行业注入“低碳循环灵魂”，助力各行业在碳税壁垒格局下提升全球竞争力。
