废弃生物油脂热化学多级演化形成航空燃油的基本规律研究

Preparation of bio jet fuel from waste triglycerides is of great significance to promote the development of clean energy industry and the diversification of oil supply. The key issue for the modification of molecular structure of triglycerides to produce bio jet fuel will be solved by using a stepwise catalytic methodology. Building upon our previous discoveries, such as the formation of the hydrocarbon fuels by basic catalytic reaction, the relationship between the structure of catalyst and the pyrolytic products and excellent cold flow properties of the liquid product, this project will study the fundamental mechanisms and methods for the carbon chain formation, accompanying with reaction parameters, heat balance and separation efficiency. A new type of mesoporous catalysts with higher reactivity and better thermal stability will be developed to establish the catalytic system for production of aromatic products and cyclo-hydrocarbons. In addition, by studying the effect of bio jet-fuel composition on the performance of jet engine, the relationship of the fuel properties with the fuel supplement system and combustion properties will be illustrated. This project will develop an effective solution and provide a solid scientific basis for predicable conversion of triglycerides into high grade bio jet-fuels through thermochemical processes.

废弃生物油脂热化学转化制备清洁航空燃油，对于实现油料供给的多样化，推动清洁能源的发展有重要意义。通过热化学催化的方法控制油脂结构进行多级演化，是油脂资源向航空烃类燃油转化的重要发展趋势。本项目在已完成基金项目的成果基础上，依据油脂脱氧重整形成直链烃类化合物、介孔材料微结构与裂解产物构效关系、以及裂解燃油优异低温流动性能等重要发现，在初步建立的裂解-精馏耦合新方法基础上，进一步研究耦合过程中的反应参数、动态热平衡关系、分离效率等协同作用对油脂裂解产物分子尺寸的控制机制；深入探讨具有结构导向作用的介孔-微孔复合材料催化油脂向直链烃、芳烃、环烷烃等航空燃油关键组分定向转变过程中的中间态模式、自由能变化规律，以及结构演化的过程机理；阐明生物航空燃料组成、结构与燃料性能之间的关联性，揭示生物航空燃料在航空燃气涡轮发动机中的燃烧特性与规律，为全组分替代石化航空燃油提供一条现实可行的研究路径。

废弃生物油脂热化学转化制备清洁航空燃油，对于实现油料供给的多样化，推动清洁能源的发展有重要意义。本项目分析金属盐催化裂解生物油脂反应行为，研究油脂热化学降解转化过程的分子质量调控机制，掌握生物油脂裂解-芳构化-加氢转化制备生物航油的技术，研究多级演化制得的生物燃油的组成结构与基础物化特性，揭示燃油组成结构与燃料理化特性之间的关联性。主要结果如下：.（1）阐明热化学催化、重整、加氢反应的耦合协同对油脂分子结构的定向调控机制。通过裂解催化剂和精馏温度，实现对裂解液体燃料的碳链长度的分布调控。以5 wt%的Na2CO3为催化剂用时，液体总收率为75%，其中C9-C16轻质航空油产率可以达到49%。提出复合孔径下的芳香烃形成机理，实现了轻质油中芳香烃含量在20%~78%的可调控。.（2）阐明裂解油分子结构调控的转化机制，测定了裂解油芳构化与加氢制备生物喷气燃料的理化性质，生物航空燃料的冰点为-48℃，密度、粘度热值分别为808 kg·m-3、2.11 mm2·s-1和44.4 MJ·kg-1，符合喷气燃料的要求。揭示了生物喷气燃料在涡轮发动机中的燃烧特性与规律，生物航煤旋流燃烧器贫油熄火极限（油气比0.0266）低于RP-3航空煤油（0.0336），具有稀薄燃烧潜力。.（3）在国内外重要学术期刊发表学术论文8篇，申请发明专利7件。 .（4）培养博士研究生1名和硕士研究生3名。.（5）获得梁希林业科学技术奖、云南省科学技术进步奖、可再生能源科学技术进步奖等省部级和行业科技奖励3项。.