在聚烯烃中,除PS因链端断链而形成了苯乙烯富集度较高(78.1%)的热解油外,废塑料中的主要组分,PE及PP,在热裂解中仅遵循随机断链规则,其热解油中的碳氢化合物组成复杂(含有链烃、环烃及芳烃等多种烃类),分子量分布宽泛(涵盖C5~C60的数十至数百种组分),因而其中高附加值组分选择性差,导致其附加值较低、应用受限;高含氧塑料的热解油含有大量的苯系含氧化合物,其中酚类、酸类、酮类等含氧物质种类丰富,每种产物的富集度均不显著。由此看出,废塑料热解油的直接利用价值不高,须通过工况调整、催化等手段进一步提高高附加值产物的选择性,从而提高热解油品质。
采用热裂解手段处置废塑料(主要为聚烯烃塑料)的现有工艺中,可以通过调整反应器及热解工况,以蜡、轻烯烃或BTX(即苯、甲苯及二甲苯)分别作为目标产物。蜡是碳原子数大于20的长链烃,碳原子数在20至36之间为轻质蜡(沸点在300~500°C左右),而碳原子数在36以上的则为重质蜡,通常以蜡为目标产物的生产过程要求原料以聚烯烃为主,停留时间短、反应温度适中(500°C甚至更低)。生产乙烯、丙烯等轻质烯烃则需要更高的反应温度(通常高于800°C但不高于950°C)、极高的升温速率以促进塑料的深度裂解,并采用尽可能短的停留时间以抑制其他副反应的发生。BTX组分亦可通过直接热裂解手段生成,通常由初级热解产物中的小分子烯烃的Diels–Alder反应与高温下的脱氢反应的协同作用而形成。生产BTX所需的反应温度较高(通常需700°C以上),且由于烯烃的芳构化反应以及芳烃发生缩合反应向多环芳烃的转化过程均对反应停留时间十分敏感,因而采用直接热裂解的手段生产BTX能耗较高、产率较低,且反应过程中多环芳烃的生成难以控制。相关研究表明,采用热裂解工况生产BTX其收率往往不超过15%。
目前,采用热解手段实现几种主流塑料(例如PP、LDPE、HDPE、PS、PET等)资源化回收的技术已经较为成熟,但产物的价值往往不高,其品质受原料纯度、种类等影响波动明显;此外,将市政混合废塑料通过热解转化为高附加值热解油的技术尚未实现规模化应用。