塑膠裂解轉化輕油技術發展：材料世界網

鄭承熙、陳朝煌 / 工研院材化所

因應低碳循環料源的需求，國際石化大廠均積極投入廢棄塑膠的回收利用。化學回收法可將廢塑膠轉化為石化基礎料源，有別於一般物理回收料品質較差僅能降階利用，化學回收生產的基礎料源之產品品質與新料同等級。利用熱裂解法將廢棄塑膠轉化為裂解產物(油)為解決目前僅能焚化的塑膠之終極手段，但裂解產物僅能用於低階燃油使用，無法直接作為生產基礎料源的原料。國際領導廠商(如SABIC、IFPEN、BASF)皆投入裂解油轉化輕油技術，而裂解油是否可用作輕油料源的關鍵在於油品雜質、飽合烴組成與碳數分佈。將裂解油升級轉化以符合既有輕油裂解的入料規格，可直接進入既有石化製程，產製成乙烯、丙烯等基礎的烯烴料源。石化產業的減碳對於我國經濟面臨全球淨零減碳的挑戰至關重要。未來全球市場對於回收塑膠及低碳原料的需求將大幅增加，然而目前其供給卻遠遠不及所需，因此開發廢塑料化學回收轉化基礎料源取代原油來源，降低整體產業的碳足跡並提升石化業競爭力是極為迫切且重要的。

【內文精選】

國際塑膠裂解轉化輕油技術發展及市場

傳統來自廢棄的聚乙烯和聚丙烯等混合塑膠(Plastic)，經過熱裂解方式得到初級裂解產物(裂解油)，進而作為鍋爐燃料使用；但，近年來全球因淨零碳排的趨勢，開始評估將初級裂解產物應用在新的運用路徑—當作石化輕油(Naphtha，亦稱石油腦)的替代物。因為既有的輕油裂解製程非常成熟及穩定，因此，順應淨零碳排的趨勢，重新考慮將初級裂解產物，透過裂解油品升級技術，將原本初級裂解的品質提升，符合現有輕油裂解的入料規格，繼續往下游的石化製程，產製成乙烯、丙烯等基礎的烯烴料源。

再者，台灣聚烯烴(PE+PP)年產260萬噸，製程碳排480萬噸，其中乙、丙烯原料占整體碳排約84%；同時，考量因應全球低碳產品足跡需求，建立廢塑膠轉化為Naphtha技術，作為國內業者循環新料源勢在必行。

在初級裂解產物—廢塑裂解油方面，雖有塑膠熱裂解廠商具生產初級裂解油品之相關技術，然多僅作為低階燃油使用，尚無裂解油品升級轉化輕油技術，國內亟需建立相關技術。

目前，國際上已有石化大廠，如：中國石油化工、SABIC、Chevron、BASF等，皆紛紛投入開發廢塑裂解油升級轉化輕油技術，係為主流發展趨勢。然而，此裂解油是否真的可用作於輕油料源的關鍵，在於本身油品所含之雜質、飽和烴組成與碳數分布等，需進一步藉由純化除雜、氫化飽和，以及裂解碳數調整等多道處理程序，才能作為輕油(Naphtha)裂解料源。

工研院塑膠裂解轉化輕油技術開發現況

工研院材料與化工研究所先自國內廠商提供之廢塑料熱裂解後所得裂解油，初步經過氣相層析儀(Gas Chromatograph; GC)分析其粗產物(裂解油)組成，得知其碳數分布非常廣，大約C4~C28。另外，進一步分析其飽和烴含量約72%，以及不飽和烴含量約27%。

1. 建構塑料裂解油原物料/Naphtha分析方式與分析結果

由於國內針對常見油品，如汽油、柴油、航空燃油等已有相關分析方式，但目前仍未有針對塑膠裂解轉化輕油的產業及其原物料/產物(Naphtha)的分析方式，因此，工研院技術團隊搜尋相關文獻(36,39)、國際標準方法及國際大廠做法，自行建構基本分析方法和程序，包括：組成成分、物理特性等分析，如GC/MS、NMR、溴價電位滴定儀、API(密度儀)，如圖四所示。

圖四、建構塑膠裂解原物料及Naphtha之基本分析方法及設備

2. 塑膠裂解轉化輕油技術開發

工研院技術團隊將來自國內廠商提供廢塑料熱裂解後所得裂解油，透過自行開發的觸媒，經過同步氫化/氫裂反應製程技術，獲得反應粗產物。經過GC分析其粗產物組成(如圖五)，初步結果顯示，依碳數分布而言，相較PE裂解油，粗產物組成≦C12的比例，可以由PE裂解油(未反應前)的48.8%提升到98.1%；至於粗產物組成>C13的比例，可以由PE裂解油(未反應前)的51.2%降低到1.9%；此外，分析其Bromine Index，可將PE裂解油(未反應前)的56,804，降低到682，且API值可將PE裂解油(未反應前)的48.85，提升到64.15。後續，工研院技術團隊將持續透過觸媒組成設計及製程參數優化調整，將來自塑膠裂解油轉化輕油產物，以符合Naphtha規格之目標邁進 ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。