石化柴油是非常复杂的烃类混合物,其碳原子数目是在10到22之间,烃类主要包括烷烃,环烷烃和芳香烃。能源短缺问题将会长期困扰人类社会的发展,开发可再生的、环保、替代性的绿色燃料已经成为21世纪人类重要课题之一。生物柴油(脂肪酸甲酯)的低温流动性差,热值较石化柴油低9%-13%,抗氧化稳定性弱。将废弃的动植物油脂中的脂肪酸在无氧的环境中脱羧转化成为烃类燃料是开发柴油替代燃料的有效途径。本课题拟采用微波辐射极化脂肪酸盐羧基端脱羧裂解,通过GC、GC-MS、HPLC、FT-IR等分析裂解产物。对反应过程中微波输出功率的程序化控制,有效调节单位质量反应物接受微波输出能量,探讨在碳链长度、不饱和度、金属盐、供氢体等关联因素作用下脂肪酸盐选择性脱羧与裂解成烃的基本规律,推断反应过程中间碳离子的形成过程和具体形态,建立典型的化学反应动力学模型,阐释微波极化脂肪酸盐羧基端选择性脱羧与裂解成烃化学机理的科学问题,开辟微波化学应用理论研究新领域,试图为我国开发新型烃类燃料产业技术提供理论基础。从而为指导非食用甘油三酯(乌桕酯、光皮树油等)脱羧成烃制备可再生烃类生物柴油技术的研究,突破我国高质量生物质基烃类柴油发展的瓶颈问题,为我国生物质基可再生能源现代高新技术改造提供科学支撑。首先采用美国PE公司的同步热分析仪,氮气氛围下,以10℃/min升温速率,终止温度为800℃,对硬脂酸钠、油酸钠、月桂酸钠、硬脂酸钾,硬脂酸钙和光皮树油皂化物热解特性进行研究并进行对比,通过动力学分析可以深入的了解热解特性或机理,预测反应速率以及反应的难易程度,试验证明光皮树油皂化物的活化能最低,有利于裂解脱羧的进行,对光皮树油皂化物以及相关的动植物油脂热解装置的正确设计以及工艺参数的优化提供重要的指导意义。以硬脂酸钠为研究对象,采用微波裂解技术开展脂肪酸盐脱羧成烃机理的研究,通过气质联用等手段对裂解产物进行分析,研究结果表明微波能选择性作用于硬脂酸钠羧基端,导致其在微波场中发生偶极转向极化和界面极化。离子或极性分子的Lorentz力按照电磁波作用的方式运动,有助于碳负离子的形成,有效推动了脱羧反应的进行；添加于反应体系中的甘油具有很高的介电常数,在微波场中形成“高热位点”,降低了脱羧反应活化能并为硬脂酸钠脱羧起到了供氢体的作用。液体产物中端烯烃和正构烷烃系列从C8-C20有规律的分布,符合烃类裂解的规律。研究结果证实了由脂肪酸盐在微波作用和甘油做为供氢体的条件下,脱羧裂解生产优质替代性烃类燃料和绿色化学品的可行性。进一步的以硬脂酸钠、硬脂酸钾、油酸钠、月桂酸钠等为研究对象,开展微波辐射极化不同的脂肪酸盐羧基端促进成烃的对比研究,探讨了在碳链长度、不饱和度、供氢体等关联因素作用下脂肪酸盐选择性脱羧与裂解成烃的基本规律。硬脂酸钾液体烃类C15～C17的端烯烃和烷烃的峰面积明显要比其它三种物质的要大,硬脂酸钾的的羧基端是钾,其原子的半径比钠大,极性也比钠要强,在微波场中介质主要发生偶极转向极化和界面极化,由于长链的脂肪酸盐羧基端钾盐要比钠盐的极性强,偶极子做杂乱无章的运动和排列更为剧烈,并重新排布,导致熵减,更有利于脱羧反应的进行。在微波裂解反应中形成的碳负离子与油酸钠的双键形成P-π共轭体系,更加稳定,有利于脱羧反应的进行,因此在不同脂肪酸盐液体产物的对比中油酸钠的液体产率是最高的,在裂解脱羧的过程中会有端烯化现象的产生,因此容易与油酸钠中双键反应成环,形式不同系列的环烷烃和环烯烃,油酸钠中的环烃类含量是最大的；不同的脂肪酸盐裂解液体比较硬脂酸钾的颜色最为透亮,且密度(0.783±0.14)和运动粘度(1.02±0.12)基本达到汽油的标准,而其它三种裂解液态产物的密度为0.810～0.875g/cm3,黏度2.09～2.85mm2/s,与柴油的性质基本相似。最后以光皮树果实油酯通过皂化反应获得的皂类为研究对象,将微波裂解技术应用于皂类脱羧制备烃类燃料的研究实践中。在本试验条件下获得的主要结论有：(1)单纯钠皂微波裂解所得到液态产物一般都在70%以上,裂解液态产物的密度0.850～0.875g/cm3,黏度2.09～2.85mm2/s,与柴油的性质基本相似。光皮树油原料中含有大量的油酸和亚油酸等不饱和酸,大部分为16～18个碳的脂肪酸。裂解液态产物中最高的一个峰是十五碳烯,证实微波辐射对极性长链分子的极性端优先加热,脂肪酸钠的羧基端由于极性强率先断裂,脱羧是皂类裂解的主要反应形式。(2)当物料质量一定,微波输出功率越大,升温速率越快,脱羧作用的越明显,液态产物中烃类物质总量越高,含氧化合物越少,但随着微波输出功率越升高,所造成了碳链的断裂也加剧,因此需要进一步进行优化。(3)裂解液态产物中大部分为8～15碳的烃类,而且随着裂解功率的增大,短链烃的比例也随之增大。这表明皂类微波裂解过程中还存在碳链的断裂反应,C-C单键断裂现象比C=C双键断裂更普遍,因此双键保存到了最终的液体产物中,裂解液态产物中烯烃的相对峰面积最大。(4)催化剂对皂类微波裂解的液态产物得率和成分组成均有影响。皂类加入FeCl3, CaCO3后,裂解液态产物中的烃类相对峰面积明显减少,裂解过程中发现管壁上附着类似于石蜡的物质,具体原因有待下一步的研究。加入黏土后裂解液态产物中的烃类相对峰面积仅略有减小,但烷烃的种类和含量均略增加。值得注意的是3种催化剂都促进了芳香烃的产生。