化学循环技术也称资源化利用技术，是指针对成分复杂不易分离、或者混合处理后效果不好的塑料制品，采用化学的方法实现综合效益最大化的利用方法。采用化学循环利用技术既可以节省和利用资源，降低处理费用，又可消除或减轻废旧塑料对环境的影响，是近年来废旧塑料资源化利用研究的焦点，主要包括热分解油化技术、高炉喷吹技术、共焦化技术、热能利用技术等。
1热分解油化技术
是通过加热或加热同时加入一定的催化剂，使塑料分解为初始单体或还原为类似石油的物质，进而制取化工原料(如乙烯、苯乙烯、焦油等)和液体燃料(如汽油、柴油、液化气)。主要包括热裂解、热解一催化裂解法和催化裂解法。
(1)热裂解
废旧塑料的分离较为复杂，若将其分类后再裂解，要花费一定的设备投资、能源和时间，回收成本较高。热裂解一般是在反应器中将那些无法分选和污染的废旧塑料加热到其分解温度(600--900℃)使其分解，再经吸收、净化处理而得到可利用的分解物。
各种废旧塑料都有自己的热裂解温度特性。对常见的废旧塑料如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯，通常进行分段热裂解，如在低温阶段对聚苯乙烯进行热裂解，可回收具有较高价值的苯乙烯单体和轻质燃料油，高温段回收重质燃料油。
刘以荣等利用不同的废塑料进行热解实验，发现热解产物受原料种类的影响。PS,PP,PE热解产物的液体收率高.而对干房PET.难以用单独热降解的方法生产燃油。
Ponto等研究了原料对产物的影响，发现原料中PE的增加会导致产物中烷烃的质量分数增加;PS的增加可使产物中芳烃增加;更多的PP有利于烯烃的生成;增加PS和PP有利于增加产物的辛烷值。
(2)催化裂解
由于热裂解反应温度较高，难以控制，而且对设备材质的要求也较高。为降低反应温度和运行成本、提高产率，常使用催化裂解。
刘公召等研究了原料和催化剂对产油情况的影响，结果表明:以聚丙烯或聚苯乙烯为原料时，催化剂的加人量对轻质油收率的影响不大;而以聚乙烯为原料时，轻质油的收率随催化剂加人量的增加而明显提高。杨震等使用自制的含大孔径分子筛的NLG系列催化剂对聚烯烃类塑料进行热解。热分解后油的产率、油品中汽油馏分和质量等指标均比较理想，而且催化剂可重复再生，成本低廉。
Sharratt等利用流化床反应器对HDPE进行了催化热解的研究。由于该实验使用了HZSM-5催化剂，使裂解反应在低温条件下进行，还可增加产物中小分子碳氢化合物的质量分数。
程水源等研究了不同比例的聚乙烯和聚丙烯在不同催化剂下的产油情况，发现聚丙烯所占的比例越高，液体的回收和汽油组分的产率就越高，复合催化剂比单一催化剂的效果要好。李晓祥等采用热解一催化裂解的方法对聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)混合塑料进行了热解研究，得出PE,PP,PS三种塑料的最佳热解反应温度分别为430℃,410℃,360℃，最佳催化裂解温度为350℃。
Wang等将热塑性塑料PE,PP,PS,PET和abs与废润滑油一起进行共炼，发现与废润滑油共炼后无需高压加氢过程就可生产优质的油品。反应的最佳条件是:温度460℃，时间30 min。在此条件下HDPE和LDPE均能达到最高产率(>99% ) 。Yanika等采用红泥为催化剂和C1元素的吸收剂对pvc进行脱氯研究，发现在温度为350℃的条件下，1h后的脱氯效率即可超过90%。
热分解油化技术具有很多优点:产生的氮氧化物、硫氧化物较少;生成的气体或油能在低空气比下燃烧，废气量较少，对大气的污染较少;热裂解残渣中腐败性有机物量较少;排出物的密度高，结构致密，废物被大大减容;能转换成有价值的能源。然而，该法也存在一些问题:处理的原料单一;生产出的油达不到国家标准;催化剂价格高、寿命短、设备投资大;工艺流程复杂，操作困难，不能规模化生产，必须结合废旧塑料的收集、分选、预处理等和后处理中的烃类精馏、纯化等技术，才能实现工业化应用。
2超临界水油化技术
超临界水油化技术是采用超临界水为介质，对废旧塑料实现快速、高效分解的方法。由于该方法具有分解速率快、二次污染少，而且比较经济等优点，现已成为国内外的研究热点。
马沛生等对聚苯乙烯(PS)以及聚乙烯/聚丙烯( PS/PP)混合塑料进行了超临界水降解的研究，发现PS可在温度380℃的条件下、1h内完全降解;质量比为7/3的PS/PP可在温度390 ℃的条件下、1h内完全降解。侯彩霞等研究了PE以及PE/PS混合塑料的超临界水降解情况。当反应温度为440 ℃、反应时间为30 min时，PE和PE/PS的混合物完全降解为液体和气体。苏晓丽等以聚乙烯(PE)为原料进行超临界水降解，考察了反应条件对产物成分的影响，发现温度和反应时间是影响油收率和组成的主要因素。随着温度的升高和反应时间的延长，油的收率下降，气相产物的收率增加，油品轻质化程度提高。王军等研究了PP的超临界水降解情况，获得最佳反应条件:水与PP的质量比应大于2. 67。要使回收率达到90%以下，反应时间应超过2. 5 h。超临界水油化技术的优势是:分解反应速率高，可以直接获得原单体化合物;可以避免热分解时发生的炭化现象，油化率提高;反应在密闭系统中进行，不污染环境;反应速率快，效率高;反应过程几乎不用催化剂，易于反应后产物的分离操作。但同时也存在如下问题:需在高温高压条件下进行，设备投资大，操作成本难以降低;反应过程中存在的腐蚀与盐堵塞问题限制了其工业化应用。
3热能利用技术
废旧塑料主要由碳、氢两种元素组成，化学成分和重油接近，燃烧热达33.6~42 MJ/kg。热能利用技术就是将难以再生利用的废旧塑料通过焚烧而回收利用其热能。随着城市生活垃圾中废旧塑料的比重日益增加，焚烧回收热能、发电的可能性越来越大。
(1)直接焚烧技术
对于没有进行分类收集和分选的混合塑料，进行焚烧回收热能是最为实用的方法之一。但大多废旧塑料由于焚烧不稳定而产生成分复杂的废气和大量毒性极强的污染物，如多环芳烃、二嗯唤、吠喃、酸性化合物、一氧化碳等，有些废旧塑料在焚烧后还会残留锡，对环境产生二次污染。因此，废旧塑料焚烧的关键技术是燃烧和排烟处理。此外，废旧塑料焚烧法还存在着投资大、设备损耗和维修运转费用高等问题。
为了使废塑料中蕴涵的能源得以充分释放并利用，各国都在开发控制焚烧二次污染的技术，如美国开发了垃圾固体燃料技术(简称RDF)，德国和日本开发了高炉喷吹炼铁技术。
(2)垃圾固体燃料技术
RDF是将难以再生利用的废旧塑料粉碎，并与生石灰为主的添加剂混合、干燥、加压、固化成直径为20 - 50 mm的颗粒燃料，使废旧塑料体积减小，且无臭，质量稳定，其发热量相当于重油，发电效率高，NO、和 SO、等的排放量很少。对于不便直接燃烧的含氯高分子材料废弃物可与各种可燃垃圾如废纸、木屑、果壳等配混制成固体燃料，替代煤用作锅炉和工业窑炉的燃料，不仅能使含氯组分得到稀释，而且便于储存运输。但由于其设备昂贵，不宜推广。
(3)高炉喷吹技术
是利用废旧塑料良好的燃烧性能，将其经分选、粉碎并进行球团化处理，制成粒径适宜的颗粒，取代部分煤粉从风口喷人高炉，用作炼铁高炉的还原剂和燃料，以减少焦炭的消耗，进而获得很好的经济和社会效益。在高炉，废旧塑料的能量利用率高达80 %，其中60%是以化学能的形式用来还原铁矿石。
高炉喷吹技术在德国和日本等国家已研究开发了30多年，早期实验时每吨铁水喷吹废旧塑料(喷塑比)10 kg，现在的喷塑比最大可达250kg。李博知等介绍了高炉喷吹的研究现状及可能带来的经济效益。王家伟等对塑料高炉喷吹技术进行了改进，改进后的工艺先将废旧塑料与煤共熔，然后经冷却、破碎后喷入高炉。改进工艺与传统工艺相比，具有基建投资少、流程简单、煤与废旧塑料的混合均匀等优点。曹枫等对PVC废旧塑料脱氯进行了实验研究，得出最佳脱氯温度为320--340℃。
高炉喷吹技术的主要优点在于废旧塑料可以用于以高炉为基础的现行钢铁制造设施。作为预处理，废旧塑料只需加工到能将其进料投到高炉中即可，因此生产成本低，经济效益好，能量可得到充分的利用;在高炉风口前2000℃的高温区和强还原性气氛下，不易产生二嗯唤、NOx和SOx等有毒有害气体。但该法也存在如下问题:要把废旧塑料加工成一定粒度的块状才能喷入高炉中，使得加工成本较高;含氯塑料需首先进行脱氯处理，否则会损坏设备;虽然生产成本较低，但设备的初期投资较大。
另外，日本开发的移动式气化炉采取气化加高温熔融焚烧，可从根本上解决二噁英唤和重金属污染的问题;水泥回转窑喷吹废旧塑料的技术可将废旧塑料代煤的比重提高到55%。
4共焦化技术
废旧塑料与煤共焦化技术是新近发展起来的可以大规模处理混合废旧塑料的工业化实用型技术。它是基于现有炼焦炉的高温干馏技术，将废旧塑料按一定比例配人炼焦煤中，经1200℃高温干馏，可分别得到20%的焦炭(用作高炉还原剂),40%的油化产品(包括焦油和柴油，用作化工原料)和40%的焦炉煤气(用作发电等)。产物按炼焦工艺焦炉产物的常规处理方式进行，实现废旧塑料的资源化利用和无害化处理。此项工艺依托现有钢铁企业的炼焦炉、焦油回收系统、煤气净化与回收利用系统，不需对传统的炼焦工艺进行改造，只需增加破碎、混合、成型设备即可投人生产应用，大大降低了传统塑料热解工艺的初期投资与运行费用。在不影响焦炭质量的前提下，可增加炼焦工艺的焦油产率和高热值煤气，有利于废旧塑料100%的资源化利用，并产生较好的经济效益，因此在国内研究得较多。
孙秀环等对废旧塑料与煤共焦化产品的产率进行了研究，发现焦油的产率随着废旧塑料添加比例的增大而增加。胡新亮等研究发现废旧塑料的配比应控制在2%以下。赵融芳等研究了焦化过程中Zn0 , Fe2O3等脱硫剂的脱硫效果，认为脱硫剂与可挥发性硫的摩尔比为1. 2: 1时，脱硫效果较好。余广炜等报道了废旧塑料配煤共焦化时产生协同效应。当废旧塑料的添加量为1%时，协同效应强度最大;当废旧塑料的配人比例达到5%时，协同效应强度不明显。王力等通过同位素示踪研究发现焦化过程中溶剂和富氢塑料都起供氢作用。
废旧塑料与煤共焦化技术的优势是:对废旧塑料的原料要求相对较低;加工后的塑料与煤混合技术较简单;处理规模较大;工艺流程简单，设备投资较小，建设周期短，无需对传统焦化工艺进行改造即可投人生产应用，无需增加新设备，大大降低了初期投资与运行费用;废旧塑料处理过程实现全密闭操作，而且废旧塑料不直接焚烧，防止了二嗯唤类剧毒物质的产生;塑料在超过其熔点时溶解，对煤可起到溶剂的作用，有利于煤中小分子的析出;允许含氯的旧塑料进行焦炉，含氯塑料在干馏过程中产生的氯化氢可以在上升管喷氨冷却过程中被氨水中和，从而有效避免氯化物造成的二次污染和对设备及管道的腐蚀。
废旧塑料与煤共焦化技术存在的问题是:
催化剂对共液化反应效果有很大的影响，所以对共液化体系来讲，选择适当的催化剂是非常重要的，而且也是十分困难的。各种煤的热解温度范围及挥发分的生成速率差异较大，导致了热解温度高的煤所生成的自由基由于缺乏废旧塑料的供氢作用而再次相互聚合，引起焦油收率的降低。
塑料制品的使用极大地方便了人们的生活，同时又带来了严重的环境污染问题，影响了自然界的生态平衡，最终必将阻碍经济的发展。因此，废旧塑料的污染控制应与经济发展同步。废旧塑料的循环利用是大势所趋。
