油脂是一类重要的可再生资源,是酯交换法制备生物柴油的重要原料。然而脂肪酸甲酯类生物柴油在生产成本及自身性质上存在诸多缺陷,在实际应用中遇到一定的困难。为此,本研究以油脂为原料,采用催化裂解的方法制备高热值、低温流动性好的可再生液体燃料油。研究催化裂解工艺过程及相应的酸值调控机制,并制备了高效非均相固体酸催化剂,研究的主要内容及结果归纳如下:1.研究了油脂的催化裂解机理、工艺及其产物特性。采用热重-量热分析法,研究催化裂解过程机理,提出碱性催化剂催化裂解新工艺。考察了三种催化裂解反应器,包括间歇式反应器、旋转锥式反应器和催化精馏反应器。研究相应的裂解工艺过程并确定催化精馏反应是催化裂解制备液体燃料的适宜方法。较佳工艺条件为:Na₂CO₃为催化剂,精馏柱温度为320³50℃,裂解温度为450⁵00℃,进料速度为35 g/h。所制备燃料性能如下:密度825 kg/m3,粘度4.0 mm2/s,热值42 MJ/kg,冷凝点-9℃,冷滤点-4℃。相比较脂肪酸甲酯类生物柴油,其低温流动性和热值均有明显改善。在该工艺条件下一并研究棕油、麻疯油、光皮油、桐油四种油脂的催化裂解效果。结果表明催化精馏裂解法具有很好的原料适应性,催化裂解后的产物组成通过GC-MS确证,主要为碳链小于C24的烷烃、烯烃化合物,以及少量的醛、羧酸等化合物。2.研究了固体酸催化剂的催化性能,并对其结构进行表征。结果表明,采用水热合成法制备的以介孔ZrO₂为载体（M-ZrO₂）,S₂O₈^2-为酸性促进基团所制备的固体酸有较好的催化活性。确定催化剂S₂O₈^2-/M-ZrO₂的较佳制备条件是:S₂O₈^2-盐溶液浓度为2.5mol/L,焙烧温度550℃、焙烧时间3 h。采用XRD、TG-DSC、N₂吸附脱附及SEM对M-ZrO₂和S₂O₈^2-/M-ZrO₂的结构进行表征。结果表明:介孔ZrO₂的比表面积为398.0m2/g,平均孔径5.67 nm,以无定形或微小晶粒存在;S₂O₈^2-/M-ZrO₂的比表面积和孔容比介孔ZrO小,呈四方晶相,表面不平整,呈多孔穴的蜂窝状疏松结构。以乙酸、乙醇酯化反应做为模型反应,在S O 2-/M-ZrO₂催化下,酯化率达到51.4 %。3.采用酯化效果较好的S₂O₈^2-/M-ZrO₂固体酸催化剂研究了油脂裂解液体产物（裂解油）的酸值调控方法。最优条件为:选用4 %的S₂O₈^2-/M-ZrO₂固体酸催化剂,m（甲醇） :m（裂解油） =0.3,裂解油酸值降至6 mgKOH/g,酯化率达到94.4 %;重复利用三次后,酯化率降至84.8 %。FT-IR和GC-MS分析表明酯化后裂解油中的羧酸已甲酯化,产生了相应的脂肪酸甲酯。裂解油经酯化后热值提高到42 kJ/g;酸值由59 mgKOH/g降至6 mgKOH/g;粘度降至0#柴油的标准范围内;冷凝点及冷滤点分别为:-10℃和-8℃,优于生物柴油,低温流动性更好。通过对酯化产物进行碱处理,酸值可进一步降低至0.4mgKOH/g。