生物质是唯一可以直接转化得到液体燃料油的可再生资源。油脂与其他生物质相比,其分子结构与石油更为接近,更适于改造成为高品质生物航空燃料油。石化航空燃料的主要组分为分子链分布在C₈^C₁₅的烷烃、环烷烃和芳香烃。为制备高品质的生物航空燃料,对生物油脂进行催化裂解,可以得到直链烷烃、烯烃为主的混合物,与石化燃油组分相近。同时,通过改变裂解-精馏条件可以实现裂解油中分子链长度的调控,得到较多碳链分布在C₈^C₁₅的轻质油组分。进一步调整裂解油中的分子组成,实现生物油脂向直链烷烃、芳烃、环烷烃等航空燃油的关键组分转变,最终有望实现航空燃油的全组分替代。现将本研究的主要内容及结果归纳如下:1.研究了生物油脂向直链烃的转化过程。主要研究了催化裂解过程机理、裂解-精馏工艺条件对液体产物的影响,并对其他裂解产物进行了分析。通过对硬脂酸钾、硬脂酸钠、硬脂酸钙进行热重分析,结合盐在油脂中的溶解实验,研究了油脂碱催化裂解过程机理。结果表明,碱催化的关键是催化剂通过中和反应与裂解产生的羧酸形成羧酸盐,当反应温度达到350℃时,催化剂完全溶解在油脂中,羧酸盐开始分解,并有液体产物生成。分析了不同类型的碱性催化剂和不同精馏柱温度对于催化裂解效果的影响。当以5 wt%的Na₂CO₃为催化剂时,液体总收率为75%,轻质油产率可以达到49%,酸值为40.3 mg KOH·g^-1。当催化剂用量提高到10 wt%时,液体收率变化不大,轻质油酸值可以降低至13.1 mg KOH·g^-1。研究了橡胶籽油、地沟油、酸化油的碱催化裂解效果。结果表明,碱催化裂解有良好的原料适用性,裂解油分子组成均以烷烃、烯烃为主要组分。对气体组分进行了热量计算,结果表明,裂解气体的热量足以支持裂解反应的进行。通过对裂解釜残的分析,提出了碱催化裂解过程结炭的自由基机理。对裂解釜残进行了高温炭化处理,1 400℃高温炭化处理后的焦炭电导率可以达到50 S·cm^-1。2.研究了裂解油中的分子结构调整为环烷烃、芳香烃的方法。分别对轻质油进行芳构化和加氢处理,得到以烷烃、环烷烃、芳香烃为主要组分的混合物。对重质油进行加氢处理,调整其分子结构,降低烯烃含量。结果表明,芳构化可以有效降低轻质油中的烯烃含量,实现了轻质油中芳香烃含量在20%⁷8%的可调控性。通过进一步加氢实验,得到了以链烷烃、芳香烃和环烷烃为主要组分的混合物,与喷气燃料中的组成相近。制备的生物航空燃料中酸值几乎为零,密度、粘度、热值、冰点为分别为808 kg·m^-3、2.11 mm²·s^-1、44.4 MJ·kg^-1和-48℃,符合喷气燃料的要求。制得的生物航空燃料的发动机启动性能良好,流量特性实验结果表明,与RP-3喷气燃料相比,两者的流动性非常接近。重质油经过加氢处理,有效降低了重质油中烯烃含量,加氢后与0#柴油热值相当。