由于作為城市固體垃圾的廢塑料,主要為(PE、PSPET和PP)屬于富含碳氫元素的高分子物料,而且和液化原料煤相比有較高的H/C原子比,廢塑料具有適于液化的分子鏈結構,因此,廢塑料-煤共液化是廢塑料回收利用生產清潔燃料和有用化學品的合理選擇。影響煤和廢塑料共處理液化效果的主要因素,不同品種的塑料的裂解加氫液化的性能有很大的不同,至于哪種塑料更適于和煤共液化處理需作進一步詳細研究。就共處理液化效果講,當廢塑料中存在共軛大鍵時,它和煤的相容性較好,由此可以部分解釋共處理液化反應的產率和轉化率通常是芳烴>烯烴>烷烴。由于在通常條件下廢塑料和煤共液化的效果較差,總轉化率僅70%左右。所以開發(fā)熱裂解活性更強的催化劑和共液化工藝是當前研究的主要方向。
煤和廢塑料配比的影響煤和廢塑料共處理時兩者的配比對反應結果影響很大。從Wyodak煤和廢塑料不同配比研究得到的結果看。當煤和塑料HDPE(高分子量聚乙烯)為1∶1時,煤的轉化率下降:“共處理”時瀝青烯產量增加,這可能是因為煤和塑料在高溫下各自生成的自由基彼此結合的結果。當HDPE的添加量大于30%,瀝青濟南青稀的生成量增加,如HDPE的添加量小于30%,煤的轉化率將大于85%。所以,在考慮“共處理”效果時HDPE的添加量一般認為在10%~20%為宜。限制廢塑料的用量在這兒就意味著較大幅度的提高煤的轉化率。在煤-廢塑料共處理液化反應中有時可以觀察到協(xié)同作用。研究表明,反應過程是否存在較強的協(xié)同作用,除了與所用樣品和選擇的催化劑有關外,主要取決于煤和廢塑料的配比。催化劑的影響對煤-廢塑料的共處理液化來講,催化劑的作用是非常重要的。
選擇什么樣的催化劑效果較好,以及這些催化劑在共處理液化過程中的作用等一直是研究的重點。這種催化劑對煤-廢塑料對共處理液化過程影響相當有限。這表明“共處理”液化過程產生的“中間產物”和煤單獨直接液化時產生的“中間產物”有很大的不同,其次也可能是受高分子聚合物結晶度的影響。另外使用HZSM-5催化劑雖可以大大提高反應速度,但其生成的液化產物中輕質油產率較低,而以芳香族為主的重質物產率較高。這一事實也證明,不僅二者的反應歷程和中間產物是不同的,而且煤-廢塑料之間還存在較強的相互作用。
溶劑的影響等研究了溶劑對共處理的影響。實驗表明,當PE、PPE和APC塑料和BlackThun-der煤“共處理”時,用四氫萘或四氫萘跟石油渣油混合物作溶劑時,液化油收率最高。如單獨使用wasteoil或干脆不用溶劑,則收率較低,從試驗結果的分析研究看,似乎溶劑中同時存在較多的脂肪族和芳香族物質,其溶劑作用相對較大。由于液化油產品一般被分成汽油(BP<220℃)煤油(BP220~275℃)重油(BP275~550℃),所以,對煤-廢塑料“共處理”液化過程而言,溶劑的結構組成最好是既包括芳香結構組分,也包括瀝青烯結構組分。