近年来，由于能源需求的增长，全球能源消耗预计将增加28% [1]。尽管可再生能源在能源结构中的比例正在上升，但化石燃料仍然是主要的能源来源。由于其丰富的储备和低成本，煤炭在许多国家（如中国）的能源领域仍占据主导地位 [2]。煤炭的特点是碳含量高、热值大，但焦油产量低、氢含量不足。事实上，作为主要能源来源的化石燃料资源正在逐渐枯竭。为了减少煤炭消耗并提高其资源利用效率，迫切需要能源整合，这可以通过使用低成本和高效的材料来实现。
由于塑料的耐用性、低成本和广泛应用，它们已经渗透到社会的各个角落 [3]。据统计，2020年全球塑料产量约为3.67亿吨，预计到2050年累计产量将达到340亿吨 [4]。塑料使用的快速增长产生了大量的塑料废物。然而，多年来塑料废物的回收率一直保持在30%左右。不当的处理方法（如填埋 [5]、焚烧 [6] 和丢弃 [7]）仍然普遍存在，加剧了水污染和温室气体排放，从而导致了一系列健康和环境问题 [8]。尽管如此，塑料含有大量的能量，使其成为可以通过适当的环保工艺用于燃料提取和化学回收的高价值材料 [9]。
热解是一种热化学转化过程，通过加热材料将其分解成较小的分子 [9]。作为一种有前景的固体废物处理方法，该技术在处理复杂的能源废物材料和实现高效能源利用方面具有无与伦比的优势 [10]。由于煤和废弃塑料的反应特性和行为不同，它们的共热解过程中会产生协同效应。这些效应有助于减少氧化副产物的形成、降低碳沉积、提高热解油的产量并改善油的质量 [11]。塑料具有相对较高的H/C比率，使其能够作为高效的氢供体，在与传统燃料共处理过程中加速反应 [12]。较高的H/C比率在煤热解过程中提供氢，从而抑制大自由基与氢自由基之间的聚缩合反应，同时改善产物的组成 [13]。因此，煤与塑料的共热解能够高效生产燃料，同时便于废物管理，带来显著的环境效益。
了解煤-塑料共热解中的协同效应有助于设计高效的反应器系统和优化共热解过程 [14]。反应器设计必须综合考虑多个参数，包括材料的物理化学行为和热解反应动力学的不确定性，以实现最佳操作条件 [15]。深入理解反应器内部动态与其关键参数之间的关系可以显著降低工艺开发成本和时间。热解反应器中产品流的动态行为取决于多相流动、传热和传质以及反应动力学的非线性耦合，其中热解动力学参数直接决定了反应速率 [16]。Melendi-Espina等人 [17] 研究了煤和废弃塑料的共热解特性，发现聚苯乙烯在煤早期分解阶段主要释放挥发性物质，显著影响其热行为。Zhou等人 [18] 通过热解动力学计算确定，在共热解过程中协同效应主要发生在高温区域。根据Coat-Redfern方法得出的曲线斜率差异，混合物的热解过程可以用四个连续的一级反应来描述。与Zhou等人 [18] 不同，本研究主要采用K-K方法和峰值微分分析来确定单步反应的数量，而不是不同曲线斜率的数量，并通过高精度优化算法获得动力学参数。此外，Wen等人 [19] 分析了榆林煤与废弃轮胎的共热解过程中的相互作用，发现混合比例、加热速率和热解温度共同决定了协同效应，特别是在高加热速率下这种相互作用更为显著。Zhang等人 [20] 研究了低阶煤与塑料清洁共热解过程中的装填配置的影响，强调将煤置于塑料上方是一种提高焦油质量的有效方法。尽管之前的研究已经考察了煤和塑料的共热解特性，但它们的重点主要集中在热解产物或整体协同性能上，而对共热解过程中单个反应步骤的研究仍然不足。煤及其混合物通常会经历多个热解反应，这些反应共同代表了各个单步反应的综合效应。因此，本研究探讨了共热解过程中这些单步反应的协同效应及其各自的敏感性，这将对整体热解特性产生重要影响，并对反应器设计具有重要意义。
此外，聚苯乙烯（PS）的应用非常广泛，在外部保温复合系统中占保温材料的80% [21]。即使在城市固体废物中，PS也是主要成分之一 [22]、[23]。然而，目前只有不到1%的PS废物被回收，而废弃的PS已经造成了严重的环境污染。据统计，PS废物是影响人类健康的第二大污染物 [24]。值得注意的是，PS在热解回收过程中具有较高的能量转化效率，在六种常见塑料中表现出最高的油产量 [25]。因此，本研究使用的材料是烟煤和PS。对唐口煤、PS及其混合物进行了热重分析实验。采用K-K方法和峰值微分分析将煤及其混合物的多步骤热解反应分解为单独的单步反应。随后，利用随机复杂演化（SCE）优化算法确定了每个单步反应的动力学参数，并通过熵方法评估了每个单步反应的敏感性。
