利用焦化工藝處理廢塑料技術(shù)研究與開發(fā)
利用焦化工藝處理廢塑料技術(shù)是傳統(tǒng)煤煉焦技術(shù)與現(xiàn)代廢塑料加工處理和熱解油化回收技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。其基本思路是將工業(yè)廢塑料、廢舊輪胎、生活垃圾中的廢塑料以及廢舊農(nóng)用薄膜等高分子難降解廢料,通過收集、粉碎等加工處理后,與煉焦配煤混合加入煉焦?fàn)t中進(jìn)行共焦化,共焦化產(chǎn)生的焦炭、焦油和煤氣可直接利用傳統(tǒng)焦化工藝進(jìn)行處理和回收。
2000年4月,日本全面實(shí)施包裝容器再循環(huán)法,開始了將包裝容器作為一般廢塑料的再資源化,并且,作為日本鋼鐵業(yè)界為防止地球變暖而采取的自主節(jié)能行動計(jì)劃,2010年要比1990年節(jié)能10%,而若以年規(guī)模100萬噸廢塑料實(shí)施煉鐵原料化,則可節(jié)能1.5%。在這樣的背景下,日本新日鐵公司開發(fā)了利用焦?fàn)t的廢塑料原料化技術(shù)(簡稱焦?fàn)t化學(xué)原料法),并于2000年率先在世界上實(shí)現(xiàn)了實(shí)用化。新日鐵于2000年開始在名古屋和君津制鐵所分別啟動了5萬噸/年的廢塑料處理設(shè)備;于2002年啟動了八幡和室蘭制鐵所各為2.5萬噸/年的廢塑料處理設(shè)備。焦?fàn)t化學(xué)原料化工藝的特點(diǎn)是在利用鋼鐵廠焦?fàn)t高效率熱分解廢塑料的同時,以現(xiàn)成的附屬設(shè)備對所產(chǎn)生的油份和氣體進(jìn)行精煉處理,從而使廢塑料作為化學(xué)原料基本上獲得了完全的再循環(huán)利用,故被確認(rèn)為有效的化學(xué)再循環(huán)的再資源化技術(shù)。新日鐵用此工藝處理廢塑料的數(shù)量正穩(wěn)步增長,全公司的廢塑料年處理量,2002年為12.1萬噸、2003年為12.3萬噸, 2004年為16萬噸,2005年通過新增設(shè)備和原設(shè)備改造而將總處理量增至22.5萬噸,而且所有設(shè)備都一直處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。但日本的技術(shù)存在廢塑料加工工藝復(fù)雜,不能增加焦炭強(qiáng)度等問題,有必要開發(fā)出降低運(yùn)行成本和增加焦炭強(qiáng)度的新技術(shù)。
我國中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所李保慶等利用10g固定床反應(yīng)器研究廢塑料與煤共焦化特性,研究結(jié)果認(rèn)為,廢塑料與煤共焦化技術(shù)可行。但是,他們的研究僅停留在實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)上,未能開發(fā)出工業(yè)應(yīng)用技術(shù)。
為了發(fā)展鋼鐵企業(yè)的城市協(xié)調(diào)和城市友好功能,首鋼總公司通過廣泛調(diào)查研究,及時把握國際前沿技術(shù)動向,結(jié)合自身技術(shù)人才和試驗(yàn)裝備等綜合優(yōu)勢,積極開展利用焦化工藝處理廢塑料技術(shù)研究與開發(fā)工作,并形成了專利技術(shù)和技術(shù)成果。該技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)化將拉開我國利用冶金工業(yè)現(xiàn)有高溫設(shè)備和工藝系統(tǒng),大規(guī)模處理城市廢塑料,以解決日益嚴(yán)重的“白色污染”問題的序幕。目前,該項(xiàng)目完成了實(shí)驗(yàn)室的熱失重研究,10g固定床熱解反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)研究,20kg焦?fàn)t小試規(guī)模研究,200kg焦?fàn)t中試規(guī)模研究和10孔炭化室規(guī)模工業(yè)焦?fàn)t試驗(yàn),建成了年處理1000噸廢塑料規(guī)模的試生產(chǎn)線。
首鋼廢塑料處理新工藝打破了國際上“煉焦配煤添加廢塑料與提高焦炭質(zhì)量不可兼得”的研究現(xiàn)狀,開發(fā)出焦化和環(huán)境效益雙贏的“利用焦化工藝處理廢塑料新技術(shù)”。這項(xiàng)技術(shù),不僅在滿足焦炭質(zhì)量要求的前提下擴(kuò)大了煉焦配煤中添加廢塑料的比例(≤4%),而且在限定廢塑料添加比例的條件(≤2%)下提高焦炭質(zhì)量,為鋼鐵廠科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)地治理“白色污染”,實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好城市化功能開辟了新途徑。此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)形成并申請多項(xiàng)國家專利并獲得授權(quán),通過北京市技術(shù)成果鑒定和北京市重點(diǎn)科技攻關(guān)課題驗(yàn)收,技術(shù)指標(biāo)達(dá)到“國際先進(jìn)水平”,獲得2003年“北京市科學(xué)技術(shù)獎二等獎”和“中國企業(yè)新紀(jì)錄”稱號。該技術(shù)的研究與產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)列入2007年國家“十一五”科技計(jì)劃支撐課題,并于2008年獲得國家發(fā)改委“循環(huán)經(jīng)濟(jì)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重大專項(xiàng)”資金資助500萬元。
成果產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目總投資主要建設(shè)內(nèi)容及規(guī)模:目前該技術(shù)作為2007年國家“十一五”科技計(jì)劃支撐課題和2008年國家發(fā)改委“循環(huán)經(jīng)濟(jì)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重大專項(xiàng)”,在首鋼遷安地區(qū)建設(shè)年處理廢塑料2萬噸規(guī)模的示范工程。該工程預(yù)計(jì)投資2600多萬元,主要建設(shè)內(nèi)容包括廢塑料預(yù)處理系統(tǒng)、煤粉預(yù)處理系統(tǒng)、廢塑料與煤混合系統(tǒng)、成型系統(tǒng)等。
市場前景以及效益分析:以年處理廢塑料2萬噸規(guī)模為例,總投資2600萬元。項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)后每年可使焦?fàn)t多裝煤2.4萬噸,處理廢塑料2萬噸,每年可多產(chǎn)焦炭2.6萬噸,多產(chǎn)焦油0.7萬噸,多產(chǎn)焦?fàn)t煤氣1612萬立方米。年新增產(chǎn)值5797萬元,年新增利潤總額1008萬元,凈利潤756萬元;財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率稅前為39.25%,稅后為31.03%;資本金凈利潤率為29.63%,總投資收益率為39.50%;投資回收期(含建設(shè)期)稅前為3.71 年,稅后為4.33年。新工藝使焦?fàn)t產(chǎn)能增加3.4%,預(yù)期每年可減少焦化廢水產(chǎn)生量約9000噸,節(jié)約煉焦能耗4.62×1010kJ,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益。

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