乌桕,广泛分布于中国长江流域以南的平原山地丘陵地区,是我国特有的木本油料树种,列为我国四大木本油料之一。十一五以来,系列国家政策和政府行为更推动了木本能源油料林建设,种植面积增加和技术体系升级使木本油脂转化飞速发展。微波吸收基质与催化剂配合,产生辅助吸波和极速催化木本油脂选择性热解制备烃类燃油的效果,以乌桕油为原料,在微波串联反应体系中添加微波吸收剂与催化剂,微波场中迅速吸波形成“高热床层”,乌桕油连续添加至高热床层,极速发生界面反应,脱羧成烃。使用微波吸收催化剂碳化硅泡沫陶瓷及SiC-MCM41分子筛复合催化剂在微波场中进行催化,改善催化剂再重复使用过程中结焦而使催化剂钝化的现象,同时提高产物油中芳烃的选择性,增加生物油利用价值。1.碳化硅辅助催化木本油脂在微波场中热解研究采用碳化硅泡沫陶瓷催化剂在微波下吸式反应器中对中国乌桕油进行热解。研究了催化温度、催化投料比、投料速度等因素对生物油产品分布和化学成分的影响。催化条件为:300℃催化温度,1:2催化剂/进料比,1mL/min进料率时,芳烃比例达到最大值89.707%。傅里叶变换红外光谱与气相色谱-质谱分析结果一致。其优异的热稳定性使得SiC泡沫陶瓷能够在最佳反应条件下连续进行5次的重复实验,依然保持较高的生物油产量以及芳烃选择性。这些结果表明,硅泡沫陶瓷是一种的微波场内有机化学反应催化剂很有前途的载体。2.复合催化剂辅助催化木本油脂在微波场中热解成烃研究利用微波水热过程合成SiC-MCM41复合催化剂,通过各种方式(XRD,BET,SEM)表征表明,在碳化硅泡沫的表面均匀生长了一层MCM41,从而使该复合催化剂同时具有碳化硅强吸波和MCM41择型催化的特点。将该催化剂应用于木本油料的热解过程中,与无催化剂、仅使用SiC、仅使用MCM41催化剂相比,对生物油组分比例的影响,并考察了不同温度、不同催化剂投料比下的催化效果。在催化温度为450℃、催化进料比为1:2、催化温度为400℃的下吸系统中,得到了 32.43%的C5-C12脂肪烃类和41.10%的单环芳烃。该复合催化剂通过增加C5-C12脂肪烃类的含量,降低生物油中含氧化合物的含量,实现了 SiC与MCM41的催化合成。经反复9次使用,生物油产率在72%-75%之间。3.复合催化剂辅助催化木本油脂在微波串联系统中热解成烃研究建立了微波串联反应体系,改善了传统催化系统加热不均的缺点。在SiC-MCM41催化剂上对乌桕油进行催化热解成烃实验中,研究了热解和催化温度以及催化比(催化剂:物料的质量比)对生物油得率及其化学组成的影响。实验结果表明,当裂解温度600℃,催化温度350℃,催化比例3:2时,微波催化降低了焦炭的生成,延长了催化剂的使用寿命,生物油产量虽然略有降低,但是烃含量从86.571%提高到94.833%(其中71.409%的芳烃),含氧物质减少。研究表明,高温转化反应体系中微波对固体催化剂的整体均匀内加热有利于减少结焦。4.油脂模型化合物在微波串联系统中热解成烃的机理研究系统研究了亚麻酸、亚油酸、油酸,棕榈酸四种主要脂肪酸在最佳反应条件下的热解行为和反应过程。表明生物油化学组分在很大程度上取决于脂肪酸的化学性质。脂肪酸的双键给断键和环化反应提供了反应位点,所以脂肪酸的双键越多、其在热解过程中就反应越剧烈;脂肪酸的双键越多,意味着其H:C越低、其热解产物中芳烃含量也就越高。亚麻酸是四种脂肪酸中双键最多的,其裂解产物中芳烃量(92.43%)是最高的,含氧量低于6%。而饱和度脂肪酸棕榈酸,反应速度较慢且只能发生简单的碳骨架断裂,生成更多的长链烃(6.25-2.09%)和烯烃(12.83-6.28%)。因此,可以根据生产目的对不同饱和度的油脂原料进行调配改性,达到调控生物油成分的目的。另一方面表明,有可能通过增加反应体系内供氢能力、或提升氢的亲核反应来改善生物油的化学成分组成。