从0到1，再造废塑料油田：原理、应用、技术参数、产品全面评述

作者：废塑料新观察

发布于： 2025-06-20 20:16

分类：行业资讯

中国“强制使用再生塑料”时代第1展

2025年9月3-5日·浙江宁波

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2023 年全球塑料产量超过 4.3 亿吨，中国初级形态塑料产品达 1.19 亿吨、塑料制品 7500 万吨。2022 年中废塑料量达 6300 万吨，回收率约 30%，其中大量低值废塑料通过填埋或焚烧处理，造成资源浪费和环境污染。低值废塑料以包装类塑料为主，主要包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）等。物理回收对占全球废塑料总量约 40～70%的低值废塑料适用性有限，亟需发展化学回收技术实现废塑料的高价值利用。

本文系统介绍全球低值废塑料组成、化学回收的主要工艺及原理评述、规模化商用的 Plastic Energy、Quantafuel、Honeywell UOP UpCycle、ExxonMobil Exxtend、Nexus Circular 的工艺技术、技术参数、产品质量等情况。

1、低值废塑料组成

2、化学回收原理与评述

2.1 热裂解

2.2 催化裂解

2.3 加氢裂解

2.4 解聚

2.5 气化

3、工艺技术详述

3.1 Plastic Energy

3.2 Quantafuel

3.3 Honeywell UOP UpCycle

3.4 ExxonMobil Exxtend

3.5 Nexus Circular

4、参考文献

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低值废塑料组成

聚乙烯（PE）包括高密度聚乙烯（HDPE）和低密度聚乙烯（LDPE），是全球最主要的低值废塑料，占比约 40%～60%。低值废塑料中 PE 占比情况：中国约 47%，欧洲约 37.5%（LDPE 为 32.1%、HDPE 为 5.4%），美国约 45%，澳大利亚约 37%（LDPE 为 17.3%、HDPE 为 19.7%）。LDPE 主要用于塑料袋、保鲜膜等软包装，而 HDPE 多用于牛奶瓶、洗发水瓶等。

聚丙烯（PP）在低值废塑料中占比情况：中国约 18%，欧洲约 16%，美国约 22.5%，澳大利亚约 14.9%。PP 常用于外卖餐盒、零食包装、日化瓶盖等。

聚苯乙烯（PS）在低值废塑料中占比情况：中国约 16%，欧洲约 11.6%，美国约 10%，澳大利亚平均约 10.29%。PS 主要用于泡沫包装、一次性餐具等。

聚氯乙烯（PVC）在低值废塑料中占比情况：中国、欧洲约 7%，美国、澳大利亚占比约 7～8%。PVC 主要用于一些管材、包装膜、信用卡等。

复合塑料材料主要以 PET/PE 复合的铝塑、纸塑的食品托盘、利乐饮品包装、零食袋等为主，污染塑料主要包括含油污的餐盒、农用地膜或棚膜等。复合、污染塑料约占低值废塑料 12～30%，其中农膜占比约 5～8%。

图 1 典型国家低值废塑料组成统计表

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化学回收原理与评述

化学回收作为处理低值废塑料的突破性技术路径，通过分子级解构将塑料废弃物转化为化工原料，实现资源的闭环利用。与物理回收不同，化学回收不依赖塑料的物理形态和初始性能，能够处理混杂、污染严重的低值废塑料，并生产出与原生塑料性能相当的再生材料。根据反应机理和产物类型，化学回收工艺主要分为热裂解、催化裂解、加氢裂解、解聚和气化五大类，不同工艺对比如下表 1 所示。。根据《化学回收·欧洲塑料》报告指出，2023 年全球化学回收产能约 200 万吨/年，其中 80%为裂解（热裂解、催化裂解、加氢裂解）技术，15%为解聚技术，5%为气化技术。

表 1 主要化学回收工艺对比分析

2.1 热裂解

热裂解工艺是在无氧或缺氧条件下，通过高温（通常 400-600℃）将塑料大分子断裂为小分子化合物的过程。该工艺原料适应性广，可处理 PE、PP、PS 等聚烯烃类混合废塑料，产物主要为裂解油（占 60%-80%）、裂解气（15%-30%）和固体残渣（5%-15%）。六种常见塑料类型（LDPE、HDPE、PP、PS、PET、PVC）在最佳裂解温度下的油品收率及主要产物如下表 2 所示：

表 2 主要塑料种类裂解特性

工艺原理

以 Plastic Energy 为代表，在无氧条件下通过高温（450-600°C）将塑料大分子链断裂，产物以重质油为主。以聚乙烯（PE）为例，其裂解过程可分为三个阶段：

①引发阶段：在 350°C 以上，聚合物链随机断裂生成烷基自由基（R·）；

②增长阶段：自由基通过β-断裂不断缩短链长，产生小分子烯烃（如乙烯、丙烯）和新的自由基；

③终止阶段：自由基复合形成稳定产物，包括链烷烃、烯烃和二烯烃。

该过程受温度和时间显著影响，在 500°C、停留时间 30 分钟条件下，液体收率可达 75-85%，但产物碳数分布宽（C5-C30），需后续分馏。该技术原料适应性广，可处理混合废塑料，但产物品质相对较低，需进一步精制。

工艺评述

现代热裂解工艺已从早期的“土法炼油”发展为连续化、自动化工艺，如英国 Plastic Energy 开发的连续搅拌釜反应器（CSTR）技术，可实现 95%以上的原料转化率。热裂解的关键优势在于能够直接处理未清洗的混合废塑料，且通过工艺优化可调控产物分布，如日本三菱重工的微波热解技术通过精准控温使液体产物收率提升至 85%以上。然而，传统热裂解存在能耗高、产物品质不均一等缺点，裂解油通常需进一步加氢精制才能作为化工原料使用。

2.2 催化裂解

催化裂解是在热裂解基础上引入催化剂，通过降低反应活化能实现更温和条件下的高效转化，催化剂类型包括分子筛（如 ZSM-5）、金属氧化物（如 Al₂O₃）和复合催化剂等。

工艺原理

以 Quantafuel 和 Honeywell UOP UpCycle 为代表，采用酸性催化剂（例 ZSM-5 分子筛）降低反应温度（300-450°C）并改变产物分布，可显著提高目标产物选择性。催化剂提供质子酸位点，促进碳正离子机理的反应：

①质子化：烯烃在酸位点吸收一个质子形成碳正离子的过程，；

②β-断裂：生成更小的碳正离子和烯烃；

③氢转移：产生饱和烃并形成芳烃；

④芳构化：小分子烯烃环化生成 BTX（苯、甲苯、二甲苯）。

工艺评述

Quantafuel 采用专有分子筛催化剂，可使 C5-C12 馏分占比提升至 70%以上，实现 85%以上的液体收率，其中轻质油占比超过 60%。Honeywell UOP UpCycle 通过两级催化将烯烃含量从热裂解的 40%降至 15%以下，显著改善油品稳定性。Honeywell UOP UpCycle 工艺集成催化裂解与精馏单元，可直接产出符合石化标准的原料。青岛惠城环保开发的“混合废塑料深度催化裂解制化学品（CPDC）”技术，采用专用催化剂使三烯（乙烯、丙烯、丁烯）和三苯（苯、甲苯、二甲苯）收率约 85～95%以上。催化裂解的反应温度通常比纯热裂解低 100-150℃，能耗降低约 30%，且产物中轻质组分比例更高，更适合作为石化原料。该技术的核心挑战在于催化剂抗中毒能力和寿命，特别是处理含氯、含硅等杂质的低值废塑料时，催化剂失活速度快，再生频率高，增加了运营成本。

2.3 加氢裂解

工艺原理

以 ExxonMobil Exxtend 为代表，在裂解过程中引入氢气（压力 2-5MPa），在金属-酸双功能催化剂作用下发生：

①加氢饱和：烯烃+ H₂ → 烷烃；

②异构化：直链烷烃→支链烷烃；

③裂解：大分子→小分子烷烃。

该过程降低产物不饱和度（碘值<5g I₂/100g），硫含量可控制在 10ppm 以下，芳烃含量可控制在 10%以下，从而显著改善油品质量满足食品级塑料生产要求。

工艺评述

新兴的 Nexus Circular 采用逆流流化床反应器设计，实现 95%以上的碳转化率。反应典型氢耗为 100-150Nm³/吨原料，能耗较热裂解增加 15-20%，但产物价值提升 30%以上。使用专用催化剂（如 ZSM-5、金属氧化物），定向生成低碳烯烃。温度通常为 300-600°C，压力取决于催化剂类型（如分子筛需中压，金属催化剂可高压）。

2.4 解聚

工艺原理

以 Agilyx 为代表，针对聚苯乙烯开发的解聚工艺，在 200-300°C 下通过控制断键位置实现单体高效回收，反应式如下所示：

采用专有催化剂可使苯乙烯回收率达 85%以上，纯度>99.8%，满足再生聚苯乙烯生产需求。该技术对原料纯度要求高（PS 含量>90%），回收生产能耗仅为新料生产能耗的 40%。

工艺评述

解聚工艺是针对缩聚类塑料（如 PET、PU、PA）的选择性回收方法，通过水解、醇解、氨解等反应将聚合物还原为单体。与裂解技术相比，解聚产物纯度更高，可直接用于生产食品接触级塑料。美国 Agilyx 公司开发的苯乙烯解聚技术，可将废 PS 转化为纯度 99.8%的苯乙烯单体；浙江佳人新材料采用的醇解工艺，使废 PET 转化为 BHET 单体的收率达到 95%以上。解聚技术的局限性在于原料要求较高，通常需要按塑料种类分类收集，且反应介质（如水、醇类）消耗量大，后处理工序复杂。近年来，酶催化解聚等生物技术崭露头角，如 Carbios 公司开发的 PET 解聚酶，可在常温常压下将 PET 高效解聚为单体，为化学回收提供了更绿色的技术选择。

2.5 气化

工艺原理

废塑料气化是在高温（通常>1000°C）和一定氧气条件下，将塑料中的高分子碳氢化合物转化为小分子合成气的热化学过程。其核心反应包括：

①干燥阶段：100-200°C，原料中水分蒸发；

②热解阶段：300-600°C，塑料大分子链断裂生成焦油、烃类气体和炭；

③气化阶段：700-1400°C，焦油、炭与气化剂（O₂/H₂O/CO₂）发生吸热反应生成合成气（主要成分为 CO 和 H₂），其中部分碳氢化合物燃烧提供反应所需热量，需精确控制氧碳比以防止过度燃烧，生成 CO₂和 H₂O。

主要化学反应：

工艺评述

气化工艺最大优势是原料适应性极广，可处理包括含卤素塑料在内的所有类型废塑料，且无需复杂预处理。但能耗高、设备复杂（需耐高温材料），且需配套净化系统处理焦油和酸性气体（如 H₂S）。相比裂解法，气化法产物合成气更适用于合成化工生产基础化学品而非直接制塑料单体。气化技术的不足在于系统复杂、投资高昂且能源效率较低（约 60%），目前主要用于处理城市生活垃圾中的塑料组分，而非专门的废塑料回收。

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工艺技术详述

3.1 Plastic Energy

Plastic Energy 专注处理柔性塑料包装，原料来源于与超市、物流中心的直接合作，通过收集系统确保原料高清洁度（污染率<3%）。独特之处在于可处理含铝塑复合材料（如零食包装）。进料要求：①LDPE/LLDPE（≥70%），PP（≤20%），其他杂质<10%；②氯<500ppm，铝箔含量<3%，水分<5%；③形态特点：可处理多层复合薄膜、收缩膜等难回收形态塑料材料。

3.1.1 工艺流程

图 2 Plastic Energy 流程示意图

图源：Plastics_Carlos_Monreal_-_BIR_2023

热熔融与进料：废塑料通过热熔泵（Hot Melt Pump）加热熔化为液态（温度约 120-200℃），形成均匀的塑料熔体后通过泵送入热解反应器。关键设计：采用低温（120°C）熔融均质化；离心脱铝（效率>90%）；螺杆脱气去除挥发物。

热解反应器（Rector）：热熔融塑料在搅拌式热解反应器中进一步加热至高温（通常 350-500℃），发生无氧热裂解反应，长链聚合物断裂为短链碳氢化合物蒸汽，少量固体残渣（焦炭，约 8-10%）通过刮刀从反应器壁清除。关键设计：半连续搅拌确保温度均匀和反应效率，避免局部过热或结焦；操作温度 500°C，停留时间 45min；无催化剂，添加 10%热载体（石英砂）；负压操作（-0.05MPa）；反应器采用稀土涂层和熔盐分离技术抑制设备腐蚀（腐蚀速率<0.05mm/a）。

裂解气接触器（Contactor）：作为分子过滤器选择性分离不同链长的裂解气成分，中短链分子进入后续冷凝系统，长链分子：冷凝后返回热解反应器继续裂解。

冷凝与产物收集（Condesation）：裂解气通过三级冷凝器逐步冷却为石脑油 TACOIL™（72%～75%）、不凝气（15%）、炭渣（10%）。不凝气燃烧为反应器供热，实现能源自给。炭渣用作建材或者能源利用。设置铝渣回收系统，回收纯度＞95%，回收 150kg 铝锭/吨原料。

3.1.2 产品

石脑油 TACOIL™主要集中在 C10-C25（沸点范围约 180-400°C），其中轻馏分（<200°C）占比约 15-20%，中馏分（200-350°C）占比 50-60%，重馏分（>350°C）占比 20-25%；芳烃含量<5%，氧含量<0.5%，Al<1ppm，Si<5ppm。通过合作伙伴（如 SABIC、ExxonMobil）裂解装置深加工后，可制成再生原生质量塑料，符合欧盟 REACH 认证和食品接触材料法规。

3.1.3 商业应用

运营：①西班牙 Almeria 工厂：规模 5000 吨/年，2016 年运营，是欧洲首个获得 REACH 认证的化学回收工厂。②西班牙 Seville 工厂：初始规模 5000 吨/年，2017 年运营，2022 年宣布新增 33,000 吨/年产能，与 TotalEnergies 签订承购协议。③法国 ExxonMobil 合作项目：规模 25000 吨/年，地点 Le Havre，2025 年运营，划扩展至 33,000 吨。

在建：①荷兰 Geleen 项目：规模 20000 吨/年，沙特基础工业公司（SABIC）合资项目，2021 年启动建设，截至 2025 年 3 月项目已进入最终施工阶段并完成关键合作布局。②美国 Freepoint Eco-systems 合作项目：规模 33000 吨/年，地点德克萨斯州，原计划 2024 年年中投产，但截至 2025 年 6 月，尚未有最新运营状态更新，与 TotalEnergies 签订 TACOIL™承购协议。

图 3 荷兰 Geleen 项目实景图

图源：Plastics_Carlos_Monreal_-_BIR_2023

3.2 Quantafuel

Quantafuel 专注于混合废塑料的催化裂解技术，其工艺特点在于集成催化裂解与加氢精制，可直接生产高纯度裂解油（PyOil™）。原料主要来源于市政生活垃圾分选后的低值混合塑料（如 PE、PP、PS 等），通过预处理确保杂质控制。进料要求：①成分：PE/PP/PS 占比≥85%，PVC≤0.5%，PET≤2%，其他杂质（金属、纤维等）≤5%；②物理特性：粒径 10-50mm，堆积密度 0.2-0.4g/cm³，水分含量<5%，需预分选去除铝层；③杂质限值：卤素总量<1000ppm，重金属（Pb+Cd+Hg）<100ppm，氯含量 < 300ppm，灰分 < 3%。

3.2.1 工艺流程

图 4 Quantafuel 工艺流程示意图

图源：Summary-of-Plastic-to-oil-Plants_EEC_Kai-Sun

预处理系统：原料经近红外分选（NIR）剔除 PVC 和 PET，破碎至 10-50mm 颗粒；通过热风干燥（200°C）脱除 HCl，氯残留降至 < 50ppm；螺杆挤出机熔融（150-250°C），形成均质塑料熔体。

催化裂解反应器：采用双循环流化床设计（反应器+再生器），塑料熔体与催化剂接触，长链聚合物断裂为短链烃类。采用阶梯式升温控制（400-650℃，分段温度调节），初始 500℃促进解聚，终温 650℃提高芳烃选择性。操作压力 0.1-0.5MPa，低压抑制副反应，高压增强裂解深度。催化剂采用 Ni-MgO/γ-Al₂O₃（Ni 负载量 5%），其中 Ni 断裂 C-C 键，MgO 调控自由基路径，γ-Al₂O₃酸中心生成芳烃。连续进料系统避免结焦，催化剂在线再生（每 48 小时循环一次）。H₂/塑料质量比为 1.5-2.5，比例 1.5 时汽油选择性 68%，2.5 时柴油选择性 55%。流体动力学特性：①流化速度：0.3-1.2 m/s（根据颗粒粒径调节）；②床层密度：300-500 kg/m³（通过催化剂循环量控制）。关键技术：①熔盐采用离心分离（600℃）、脉冲电场耦合技术，熔融盐（NaCl-KCl）分离效率>99%；②抗结焦采用动态调节催化剂循环速率，使焦炭沉积量<0.1g/kg 塑料；③温度梯度控制设置 3 个温区（500℃/600℃/650℃），通过逆流接触实现逐级裂解。产物：轻质石脑油（C5-C10）30-35%，柴油馏分（C11-C20）50-55%，不凝气 10-15%，焦炭 8-10%。不凝气燃烧为反应器供热，能源自给达到 80%。炭渣用作制备活性炭或者建材添加剂。

加氢精制单元：裂解油在固定床反应器中加氢（温度 300-350°C，5-8MPa），氢油比（体积）控制 400:1 - 600:1。产物：轻质石脑油（C5-C10）30%、RON>90（汽油调和组分），柴油馏分（C11-C20）60%、十六烷值>50（符合 EN 590 标准），重油（C21+）：10%，循环回裂解单元。

3.2.2 产品

石脑油 PyOil™主要集中在轻质石脑油（初馏点 -180°C）30%、柴油（180-350°C）50-55%，其中芳烃含量 18-22%；杂质含量：硫 < 10ppm，氯 < 5ppm，金属 < 1ppm，符合石化裂解原料标准；如后续进一步加氢精制后硫<5ppm、氮<10ppm，满足满足 ISCC PLUS 认证要求。

3.2.3 商业应用

运营：丹麦 Skive 项目：设计规模 20000 吨/年，2021 年投产，全球首个获 ISCC PLUS 认证的催化裂解工厂，合作伙伴巴斯夫进一步将 PyOil™用于生产 Ccycled®再生塑料。2022 年因设备故障（进料系统机械问题）进行技术改造。2023 年两条生产线稳定运行，实际产能 12000 吨/年，原因包括原料波动影响产物收率（需动态调整催化剂配方）、PVC 含量过高须停机清洗（当 PVC 含量超过 0.8%时需停机清洗 48 小时/次）、原料收集的限制。

图 5 丹麦 Skive 项目实景图

图源：Company presentation Quantafuel ASA 12 January 2022

3.3 Honeywell UOP UpCyclel

Honeywell UOP UpCycle 工艺是一种先进的废塑料化学回收技术，采用热解原理将混合塑料废弃物转化为高质量再生聚合物原料（Recycled Polymer Feedstock， RPF）。该技术由霍尼韦尔旗下 UOP 公司开发，UpCycle 工艺的核心价值在于其能够拓展可回收塑料的种类，包括传统机械回收无法处理的彩色、柔性、多层包装及聚苯乙烯等低值废塑料。进料要求：①成分：优选原料：LDPE、HDPE、PP、PS 等聚烯烃类；可接受原料：PET、PVC（需严格控制比例）；限制原料：含溴阻燃剂塑料、含氟聚合物；典型原料组成：PE 为 40%，PP 为 30%，PS 为 15%，其他为 15%；②物理特性：粒径 10-50mm（最优 20-30mm），堆积密度＞0.2g/cm³，水分含量<5%；③杂质限值：硅含量<200ppm，重金属（Pb+Cd+Hg+Cr6+）<100ppm，总氯含量 <1000ppm（最优<500ppm），灰分 < 5%。

3.3.1 工艺流程

图 5 Honeywell UOP UpCyclel 工艺流程示意图

预处理系统

初级分选：磁选去除金属杂质，弹跳筛分离重质杂质，气流分选去除轻质纤维；破碎与筛分：双轴剪切破碎机将物料破碎至目标粒径，双层振动筛确保粒径分布均匀；深度净化：干法清洗去除表面污染物，静电分选进一步分离不同塑料种类，近红外（NIR）分选剔除 PVC 等不适宜组分；均化处理：配料仓实现原料均质混合，在线成分分析仪实时监控原料组成。预处理系统设计处理能力通常为热解主装置的 1.2-1.5 倍，确保连续稳定供料。

热解反应系统

UpCycle 热解反应系统采用连续流化床反应器设计。进料与预热： ①预处理后的塑料颗粒通过螺旋给料器连续进料；②在预热段被加热至 200-250℃软化。主反应区： ①物料进入流化床反应器，温度维持在 400-450℃；②采用石英砂作为热载体，确保传热均匀；③停留时间控制在 15-30 分钟。气固分离：① 反应产物经旋风分离器分离固体残渣；②热解气进入冷凝系统。催化剂系统： ①专用催化剂以流化状态加入反应器；②催化剂与原料质量比约为 1:100；③失活催化剂连续再生循环使用。关键工艺参数：①反应温度：420±20℃；系统压力：②微正压（0.1-0.3 barg）；流化气速：0.3-0.5 m/s（标准状态）；催化剂活性：≥80%初始活性；氧含量：<100 ppm。产物：裂解油 75-85%，不凝气 10-15%，炭渣＜5%。④温度分布控制：设置 3 个控温区 A（预热区 250℃）/B（反应区 420℃）/C（气化区 380℃）。

产物分离与精制系统

热解产物精制系统包括以下关键单元：分级冷凝： ①一级冷凝（120-150℃）回收重质馏分；②二级冷凝（60-80℃）回收主馏分；③：三级冷凝（20-30℃）回收轻组分；催化重整： ①在温和条件下（300℃， 20bar）对冷凝油进行加氢处理；②采用；Pt/Al₂O₃催化剂；③氢油比：200:1（体积比）；深度净化： ①吸附脱除残余氯、硫等杂质；②分子筛脱除微量水分；③过滤去除固体颗粒；产品调和： ①按馏分性质调配成标准 RPF 产品；②添加稳定剂延长储存期。

3.3.2 产品

UpCycle 工艺生产的 RPF 具有以下典型特性：典型馏分分布：C5-C9：25%，C10-C20：60%，C21+：15%。烃类组成（PIONA 分析）： ①链烷烃：45-55%；②异构烷烃：25-35%；③烯烃：≤5%；④芳烃：15-20%。杂质含量：硫：≤5ppm，氯：≤5ppm，氮：≤10ppm，金属总量：≤1ppm。RPF 产品主要作为蒸汽裂解装置原料，生产乙烯、丙烯等基础化学品，其质量满足以下标准要求：①ASTM D7213-22：塑料热解油标准；②ISCC PLUS 认证：可持续性认证；③REACH 法规：符合欧盟化学品注册要求；④FDA 21 CFR：适用于食品接触材料生产。

3.3.3 商业应用

运营：①西班牙 Sacyr 工厂：2021 年 Honeywell 与西班牙 Sacyr 公司成立合资企业，规模 30000 吨/年，地点安达卢西亚，2023 年投产。②土耳其 Biotrend Energy 工厂：规模 60000 吨/年，地点 Izmir 地区，2025 年投产。Honeywell 提供工程设计、启动和长期技术支持。③美国 Avangard Innovative 项目：规模 30000 吨/年，地点德克萨斯州 Waller，2023 年投产。

图 6 Honeywell 西班牙 Sacyr 项目工厂

图源：https://www.innovaspain.com/sacyr-reto-economia-circular/

3.4 ExxonMobil Exxtend

ExxonMobil Exxtend™技术是一种先进的化学回收解决方案，旨在解决全球塑料废弃物管理挑战。该技术于 2022 年 12 月在德克萨斯州 Baytown 工厂首次实现商业化运营，年处理能力达 3.6 万吨塑料废弃物，是北美规模最大的先进化学回收设施之一。Exxtend 技术进料要求：①主要处理成分：聚烯烃类（PE+PP 占比≥70%）、聚苯乙烯（PS）；②不兼容成分：金属、玻璃、纤维材料、弹性体（如橡胶）及其他非塑料成分需控制在 1%以下；③限制性塑料：PVC（建议<3%）、PET（建议<5%）；④杂质控制要求：卤素总量（Cl+Br）<3000ppm；重金属含量 Pb<100ppm，Cd<50ppm， Hg<5ppm；硅含量：<500ppm；灰分含量：<5%；⑤物理特性：粒径：<50mm（最优 10-30mm）、堆积密度：>150kg/m³、水分含量：<15%

3.4.1 工艺流程

图 7 ExxonMobil Exxtend 工艺流程示意图

图源：5_Panel-Discussion-–-Shaping-Recycling-Targets-and-the-Role-Certification-Embodies-–-Shannon-Milburn-ExxonMobil-US

原料预处理单元

原料接收与仓储：塑料废物经称重后存入防雨仓库，仓库配备通风系统控制挥发性有机物排放；粗筛分：通过滚筒筛（孔径 50mm）分离过大或过小物料；破碎系统：采用两级破碎（粗破至<100mm，细破至<30mm），设备配备噪声控制装置；深度分选：近红外（NIR）分选：识别并分离非目标聚合物，静电分选去除残留金属和矿物杂质，风选分离轻重杂质确保塑料纯度；均质化缓冲：混合不同批次原料以确保组成稳定。

热解反应单元

采用闭锁式料斗和螺旋给料器的进料系统以确保无氧环境下连续进料；热解反应器采用流化床反应器，操作温度 450-550°C；热源采用燃烧部分不凝气提供能量，辅助电加热控温；反应器液相停留时间为 30-90 分钟；反应器压力为微负压（-0.5 至 -1.5kPa）以防止气体泄漏；催化剂系统采用专用沸石催化剂（ZSM-5 系列）提升裂解选择性和液体收率。关键工艺参数：①热解区为 450-550°C（根据原料调节），高温区（二次裂解）为 600-650°C（减少重质组分），急冷温度为 200°C 以下（防止二次反应）；②空塔气速为 0.3-0.6m/s（流化床反应器）；③催化剂负荷：0.5-1.5kg 催化剂/t 塑料；④停留时间分布：气相 10-30 秒，液相 45-90 分钟，固相（焦炭）4-6 小时。关键设备如反应器和换热器采用特殊材料（如 INCONEL 625）以抵抗高温腐蚀。

产物分离单元

气固分离采用高温旋风分离器去除夹带的固体颗粒。冷凝系统采用分级冷凝： ①一级冷凝（200-300°C）回收重质油馏分；②二级冷凝（80-120°C）回收轻质油馏分；深冷（-20°C）回收液化石油气组分。气体处理：脱硫装置采用胺法脱除 H₂S 等硫化物；采用变压吸附回收高纯度氢气（>99.9%）回用系统；不凝气部分作为燃料，剩余送火炬系统燃烧。

产品集成处理单元

油品调和将不同馏分按比例混合，达到下游装置进料标准。油品脱水处理采用离心分离和分子筛脱水，使水分<0.5%。油品过滤净化采用多级精密过滤（最终 1μm）去除固体杂质。成品油存入氮封储罐，通过管道输送至一体化石化装置。

3.4.2 产品

ExxonMobil Exxtend 工艺生产的产物分布：①液体产物（热解油）：70-85wt%（C5-C30 烃类）；②气体产物：10-20wt%（C1-C4 烃类及 H₂）；③固体残渣：3-8wt%（焦炭及灰分）；④废水：<0.1m³/t 塑料（主要来自原料水分）。裂解油具有以下典型特性：①化学组成：链烷烃 45-60%、烯烃 20-30%、环烷烃 10-15%、芳烃 5-10%、硫含量<50ppm、氯含量<10ppm、金属含量：<5ppm；②物理性质：密度（20°C）：0.78-0.85g/cm³；粘度（40°C）：2.5-5.0cSt；闪点：>60°C（闭杯）；凝点：<-15°C。③满足 ISCC PLUS 对可再生原料的质量要求，符合 ASTM D7544 热解油标准，达到石化装置裂解炉进料标准（SINOPEC Q/SH 0527）。不凝气具有以下典型特性：甲烷为 15-25%，乙烯+乙烷为 10-15%，丙烯+丙烷为 20-30%，C4 组分为 15-20%，氢气为 5-10%，热值为 45-55MJ/kg（高于天然气）。固体残渣具有以下典型特性：碳含量 25-35%；热值为 12-18MJ/kg；重金属含量符合 EPA 40 CFR 261 对无害废物的要求；专业危废处理单位回收金属后安全填埋。

3.4.3 商业应用

运营：①美国 Baytown 工厂：规模 36000 吨/年，地点得克萨斯州 Baytown，2022 年投产。

图 8 ExxonMobil Exxtend 得克萨斯州 Baytown 工厂图

图源：5_Panel-Discussion-–-Shaping-Recycling-Targets-and-the-Role-Certification-Embodies-–-Shannon-Milburn-ExxonMobil-US

3.5 Nexus Circular

Nexus Circular 是一家专注于先进塑料回收技术的商业领导者，其创新的热解技术正在彻底改变废弃塑料的管理方式。该公司成立于 2008 年，自 2018 年起开始商业化运营，该技术可将传统机械回收无法处理的低值混合废塑料（如薄膜、软包装、多层复合塑料等）转化为高质量的热解油，作为石化原料生产原生质量的再生塑料。Nexus Circular 技术进料要求：①主要处理成分：LDPE、HDPE、PP、PS 等聚烯烃为主，PVC/PET/尼龙<5%；②杂质控制要求：非塑料杂质<15%，水分<20%；③物理特性：薄膜、片材、注塑件等，厚度<5mm。

3.5.1 工艺流程

图 9 Nexus Circular 工艺流程示意图（英文）

图源：USPTO-11952545-Nexus-Broad-Oil

图 10 Nexus Circular 工艺流程示意图（中文）

粗破碎采用双轴剪切破碎机将原料破碎至 50-100mm，破碎后采用滚筒筛控制出料粒度并去除粉尘。分选工艺采用磁选去除铁金属（如螺母、螺钉），采用金属探测器+气动分选移除铜、铝等，采用滚筒筛去除粉尘、砂砾等细小污染物，采用人工/自动分拣方法剔除 PET、PVC、尼龙、热固性塑料及非塑料杂质（纸、玻璃等），以控制非塑料杂质≤3 wt%，PVC 等含氯塑料 ≤5 wt%，并通过传感器实时监测杂质水平。

干燥工艺采用转筒干燥机热风干燥去除表面水分，热风温度低于塑料软化点（如 LDPE 软化点约 105°C）以避免结块，以实现将原料的含水率 ≤20 wt%控制≤3 wt%。

挤出机通过单/双螺杆挤出机加热塑料至半熔融状态，挤出机设多级排气口，脱除挥发性污染物（水分、氯、有机物等），在排气处监测氯含量；根据塑料类型调整熔融段温度（如 PP 熔点约 160°C），设置泄爆片防止超压；通过螺杆转速调节物料停留时间。

热解反应器为螺旋流化床型式，温度为 480-500℃，压力为常压或微负压（-0.5kPa），停留时间：30-90 分钟，氧含量<1%，设置搅拌装置确保热传导均匀，对反应器内的焦炭监测以定期清理反应器内积碳。反应器内置电加热器（数量≥2）独立控温防止局部过热结焦。反应器设置压力释放阀以保障安全。微负压至微正压可调，通过阀门和真空系统联动实现，影响产品馏分分布。避免局部过热（>550°C 易生成焦炭），需均匀加热并实时监测温度分布。

多级冷凝系统：①一级冷凝冷凝高沸点组分（蜡），温度控制需使沸点≥冷凝温度的烃类凝结，冷凝产物为熔融蜡（固体/半固体烃，碳链较长）；②二级冷凝冷凝中沸点组分（油），温度低于第一级，分离轻质烃，冷凝产物为液态油（碳链较短，如 C₄-C₂₉烃）；③三级冷凝（可选）冷凝轻组分（如 C₅-C₇烃），以进一步分离不凝气体。

3.5.2 产品

废塑料裂解产物主要包括蜡（Wax）和油（Oil）两类烃类组成物，其特性总结如下：①蜡（Wax）的平均分子量范围为 300–400 道尔顿，主要含 C₂₀–C₄₅ 烃类（占比 60–80 wt。%），少量不饱和烃（80–90 wt。%）和芳烃（0–15 wt。%），硫<500ppm、总氯<50ppm，氮<300ppm，硅<125ppm；② 油（Oil）的平均分子量范围为 50–300 道尔顿，主要含 C₄–C₂₉ 烃类（占比 90–100 wt。%），硫<500ppm、总氯<50ppm，硅<2000ppm。其产品可直接用于生产原生质量（virgin-quality）的新塑料，性能与化石原料生产的塑料完全相同并获得国际可持续性与碳认证（ISCC+），确保其供应链材料完全可追溯且来源可持续。自 2020 年首次认证后，每年均通过复审。与壳牌、陶氏化学、雪佛龙、菲利普斯等巨头签订长期协议，例如向壳牌供应 6 万吨热解油（2020 年协议）。

3.5.3 商业应用

运营：①美国亚特兰大工厂：初始规模 3600 吨/年，地点佐治亚州，2018 年投产，2022 年扩建后总产能提升至 15,000 吨/年。截至 2022 年 10 月，累计处理废塑料 2700 吨。但第三方报告（Lux Research）指出，运营三年后仅产出 1700 吨热解油，远低于设计产能。

图 11 Nexus Circular 亚特兰大工厂图

图源：Nexus-Circular-Revolutionizing Recycling in the Hygiene Sector

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ChinaReplas2025化学循环专区

9月3-5日·浙江宁波

为了展示化学循环技术的核心价值与产业化成果，推动化学循环产业的快速发展，Chinareplas2025第8届中国国际塑料循环展特别策划了化学循环专区。旨在促进产业链上下游企业精准对接，加速技术转化与商业合作。

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精工科技、立拓新材、奔骥环保已经参展，更多企业持续确认中

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参考文献

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2024构建循环生态探索消费后塑料污染治理的中国方案 CPCIF-IPE.pdf
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PE_TheFacts_24_digital-1pager-2024 Plastics Europe AISBL.pdf
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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)2024.pdf
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kjetil-bohn_quantafuel_oslo-22-march-2018_without-video.pdf
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GPG-292-Energy-in-Plastics-Processing.pdf
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Company presentation QUANTAFUEL ASA 12 January 2022.pdf
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What-Nexus-Circulars-Pyrolysis-Process-Is-and-Isnt_250607182554.pdf
More_Recycling_Lies_IB_25-02-A_07_locked.pdf
Advanced-Recycling-White-Paper-Phase-2.pdf
Nexus-Circular-IFJ-Article.pdf
https://plasticenergy.com/technology/
https://nexuscircular.com/our-technology/
https://www.theguardian.com/us-news/2023/apr/10/exxon-advanced-recycling-plastic-environment
https://enerkem.com/solution/technology
BACK TO THE FUTURE RE-IMAGINING SYNGAS AS A SUSTAINABLE PLATFORM FOR THE CIRCULAR ECONOMY Dr. Peter J. Nieuwenhuizen 2020.pdf
2023-07-13-Enerkem-Mission-Innovation-Canada_Enerkem-vFIN.pdf
Marie-Hélène-Labrie 2015.pdf
ENERKEM INTRODUCTION 2022.pdf
图片《Plastic Energy 工艺流程图.jpg》
https://www.eep.ebara.com/en/business_technology/technology_3.html

文章来源：环境技术极客

本篇文章来源于微信公众号:废塑料新观察

从0到1，再造废塑料油田：原理、应用、技术参数、产品全面评述

本文系统介绍全球低值废塑料组成、化学回收的主要工艺及原理评述、规模化商用的 Plastic Energy、Quantafuel、Honeywell UOP UpCycle、ExxonMobil Exxtend、Nexus Circular 的工艺技术、技术参数、产品质量等情况。

低值废塑料组成

化学回收原理与评述

工艺技术详述

ChinaReplas2025化学循环专区

9月3-5日·浙江宁波

参考文献

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