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塑料是人类社会工农业生产的基础材料,由于使用过程中易老化和易破损的特点导致大量废塑料产生,并在环境中长期积累造成严重的环境污染。如何实现废塑料绿色高值化利用成为废塑料污染控制与回收利用的关键,并成为国家发展战略的重要组成部分。热解技术是一种极具潜力的有机固体废弃物处理和资源化利用的方法,不仅可将废塑料转化为热解油、热解气为主的高附加值产品,而且符合当前探索低碳和可持续的社会发展模式。然而热解工艺普遍存在能耗高、产品错综复杂等问题,严重限制了热解技术在废塑料资源化领域的应用。针对以上问题,本论文提出了废塑料回转窑固体热载体热解的思路,在探讨废塑料热解行为及产物演化机制的基础上,重点开展了固体热载体添加量和催化剂对废塑料热解特性的影响,并探究固体热载体热解废塑料的机制。主要研究内容及结论如下:（1）利用TG/DSC-MS研究了废塑料热解行为和动力学,并结合Py-GC/MS探究了废塑料热解的主要机理。结果表明,废塑料热解过程可分为熔融阶段和挥发分析出阶段,均为吸热过程。聚乙烯热解产物主要为直链碳氢化合物,热解终温升高到600℃时,可使得＜C15的碳氢化合物达到42.4%。而聚丙烯分子在热解过程中,可产生含甲基侧链的自由基,其易发生环化反应,导致环状脂肪族化合物在热解终温为600℃时可达16.8%。聚苯乙烯分子主链上的C-C键更容易断裂,其解聚反应导致产生更多的热解油且苯乙烯单体含量可达78.9%。混合塑料热解过程表观活化能较聚烯烃低,较聚苯乙烯高,多种类型塑料形成的自由基存在协同反应,热解产物中芳香烃的含量可达44.2%。废塑料热解过程中自由基分子间或分子内的氢转移和β-断裂对热解产物形成起着决定性作用。（2）探究了固体热载体添加量对废塑料热解产物特性的影响。在自行设计的固体热载体回转窑反应器中,开展废塑料固体热载体热解实验,结合EDEM仿真模拟窑内固体热载体颗粒的运动和传热行为揭示了固体热载体热解废塑料机制。结果表明,固体热载体热解可显著提高废塑料热解油产率,聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和混合塑料热解油产率从不添加固体热载体时热解的35.7 wt.%、62.1 wt.%、74.6 wt.%和51.9 wt.%提高到固体热载体填充率为15%时热解的43.9 wt.%、76.3 wt.%、89.2 wt.%和58.3 wt.%。EDEM仿真模拟结果发现,在窑内加载更多的固体热载体可提高床层的活动层厚度,加快固体热载体颗粒平动和转动速度从而提高窑内的传热效率。废塑料在窑内的升温速率可达200℃/s以上,高的升温速率可加快挥发分的析出,迅速增加回转窑内部和出口的压力差,减少了挥发分的二次裂解,从而可提高热解油产率。（3）针对单纯的热解技术得到的热解油中仍存在成分复杂的问题,提出Ni/ZSM-5催化剂耦合固体热载体原位催化热解的方法,考察了金属镍负载比、催化剂与物料混合比对热解油中BTX芳香烃化合物和热解气中氢气含量的影响。结果表明,在窑内固体热载体填充率为15%下,金属镍负载比为10 wt.%的10Ni/ZSM-5催化剂与物料混合比为0.5时,可保证聚乙烯和混合塑料热解油的产率为45.1 wt.%和55.2 wt.%。同时热解油中的BTX芳香族化合物含量可达71.7%和57.2%,高于不添加催化剂时的23.2%和17.7%。此外,热解气中氢气的含量相比于未添加催化剂的6.0 vol.%和4.9 vol.%提高到44.0 vol.%和35.1 vol.%。反应后催化剂的ZSM-5骨架未发生改变,且催化剂空气氛围的TG曲线表明在400-550℃时可燃烧积碳。（4）探讨了不同填充率下固体热载体热解混合塑料以及不同类型塑料固体热载体热解过程的能量、（火用）分布及自热解能力,并对比分析原位催化热解过程的能量及（火用）分布。结果表明,固体热载体热解可将混合塑料热解过程的总能量效率相比于不添加固体热载体热解时的80.8%提高到85.8%,且在窑内进行固体热载体热解混合塑料的（火用）效率为94.0-95.8%,其（火用）损失主要来自于固体热载体热解量传递不可逆性和热解反应的不可逆性。在15%的固体热载体填充率时回收部分热解气和热解焦炭自热解的情况下,固体热载体热解每1 kg聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和混合塑料可获得的净能量收入分别为41.7 MJ、40.0 MJ、35.7 MJ和38.2 MJ。原位催化热解聚乙烯和混合塑料过程相比于不添加催化剂的热解过程具有更好的自热解能力。然而,由于催化剂积碳的存在,其（火用）损失略高于不添加催化剂的固体热载体热解过程,导致其总（火用）效率略低且分别为92.7-96.1%和94.8-95.6%。综上,本论文以聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和混合塑料为研究对象,比较了不同类型废塑料回转窑固体热载体热解特性,并揭示固体热载体热解废塑料机制。提出了Ni/ZSM-5催化剂耦合固体热载体原位催化热解提升热解油和热解气品质的方法。同时分析了固体热载体热解与催化热解废塑料能量、（火用）分布及自热解能力,为实现低能耗和制取高附加值产品的固体热载体热解废塑料工艺奠定了基础。