综述：塑料废弃物热催化热解转化为可再生燃料和高附加值化学品的综述：塑料类型、操作参数和热解油升级

这篇综述系统探讨了通过热解技术（Pyrolysis）将塑料废弃物（PET/HDPE/PP等）转化为燃料和高值化学品的研究进展，重点分析了塑料类型、催化剂（如ZSM-5）、温度（300-700°C）等参数对产物分布的影响，并评述了热解油（HHV 44-45 MJ/kg）在替代化石燃料领域的潜力。

　　

塑料废弃物热解转化技术全景解析

1. 引言
全球每年产生约3.6亿吨塑料垃圾，其中仅9%被回收利用。热解技术通过热化学转化将聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等热塑性塑料在无氧条件下（300-700°C）分解为液态油（44-45 MJ/kg高热值）、合成气和固体残渣，为解决"白色污染"和能源危机提供双赢方案。亚洲贡献了全球50%以上的塑料垃圾，印度年消费量达21百万吨，凸显技术转化的紧迫性。

2. 塑料特性与分类
2.1 材料特性
典型塑料的挥发分含量达77.58-98.81 wt%，碳氢比（H/C）1.2-2.02（表1）。HDPE的固定碳仅0.3 wt%，而PET达7.8 wt%（表2），这直接影响热解产物分布。

2.2 塑料类型

• PET：包装材料主要成分，热解产生23 wt%含苯甲酸（49.93%）的腐蚀性液体
• HDPE：牛奶瓶等容器，C₈
  -C₁₂
  烷烃占比高
• PVC：含57%氯元素，250-350°C释放HCl气体
• PP：裂解温度比PE低20°C，因叔碳原子更易断裂

3. 热解机理
通过四种路径降解：

1. 末端链断裂（Unzipping）
2. 随机链断裂（Random scission）
3. 侧链消除（Chain stripping）
4. 交联反应（Cross-linking）
   PE/PP主要遵循随机断裂路径，而PS易发生β-断裂生成苯乙烯单体。

4. 热解工艺分类
4.1 快速热解
在500°C、1-2秒停留时间下，液体产率可达95 wt%（表3）。流化床反应器是首选，HDPE在此条件下生成53 wt%蜡质组分（C₂₀₊
）。

4.2 慢速热解
400-800°C低温长时处理，侧重固体炭（35 wt%）生产，适合制备吸附剂。

4.3 真空热解
0.01-0.02 MPa减压环境抑制二次反应，使液体产率提升15-20%。

5. 关键影响因素
5.1 温度
PVC/PS/PET/PP/PE的热稳定性依次增强（图4）。PP在447°C达最大失重率，而HDPE需467°C。

5.2 催化剂
沸石类（ZSM-5、HY）促进芳构化，使汽油馏分（C₆
-C₁₂
）增加40%；无定形硅铝催化剂则提高烯烃选择性。

5.3 载气类型
氢气作载气时液体产率96.7 wt%，而氩气仅84.8 wt%（表6），因分子量差异影响传质效率。

6. 产物特性与升级
6.1 热解油
PP油RON值达97.8，接近汽油标准（表9）。通过加氢处理可将烯烃/芳烃转化为饱和烃，闪点从26°C提升至65°C（表11），满足EN590柴油标准。

6.2 副产品应用

• 合成气（H₂
  /CO）热值42-50 MJ/kg，可直接发电
• 固体炭吸附性能达22.2 mg/g亚甲基蓝，优于商业活性炭

7. 技术挑战与展望
当前瓶颈在于PVC/PET处理产生的腐蚀性副产物，以及芳烃含量过高导致的发动机积碳问题。未来需开发多功能催化剂（如Ga/HZSM-5）和分级热解系统，同时建立从垃圾分类到产物应用的完整产业链。印度等发展中国家亟需政策支持，将年增长23倍的塑料消费量转化为"城市油田"。