随着石化能源的日益枯竭及其燃烧带来的环境污染问题，世界各国迫切需要发展可持续、多元化的能源体系，而生物柴油是一种可再生的清洁能源，是公认的石化柴油的优良替代品。为了实现高效、低能耗地生产生物柴油，本文以廉价酸化油为原料，利用本课题组发明专利——多频超声溢流槽连续式生物柴油生产装置，通过原位酸催化预酯化和碱催化酯交换两步法连续式制备生物柴油，研究了生物柴油中试生产的工艺过程。本研究中使用的生物柴油生产装置引入了多频超声辐射，并利用超声功率（声强）测量仪探索了多频超声溢流槽中的能量分布情况。结果显示：在扁平几何形超声溢流槽内部，超声波强度是同组超声换能器在近声场区声波相互叠加、相互干涉综合作用的结果；无论是在超声溢流槽的z轴方向上还是在径向x轴上，输入功率越大、频率越大，超声波声强也越大；在四个超声溢流槽中任一空间位置，声强分布都是大致均匀，且无辐射死角，为生物柴油产品的质量稳定性提供了有利的保障。由于原料酸化油的平均酸值高达33.07mgKOH/g（游离脂肪酸含量约为17wt%），采用浓H2SO4催化酸化油预酯化反应以降低其酸值，并对其预酯化过程进行优化。最优预酯化反应条件为：机械搅拌转速为200rpm，醇油摩尔比为9:1，催化剂用量为2.0wt%，反应温度为45℃，预酯化反应时间为300min，且在该条件下预酯化效率为94.47%，酸化油经过预处理后酸值将至1.83mgKOH/g，满足均相碱催化酯交换的条件。预酯化后物料连续流入多频超声溢流槽中进行酯交换反应制备生物柴油，采用正交试验优化连续置换1倍体积时酯交换反应工艺，结果表明：各因素的影响主次顺序为：物料流量（A）＞超声辐射功率（B）＞醇油摩尔比（C）＞反应温度（E）＞催化剂用量（D）；并得到了优化工艺A2B2C1D1E1，即在物料流量为25L/h，多频超声功率为200W，醇油摩尔比为6:1，催化剂用量为1.0wt%，反应温度为40℃；另外，在最优条件下进行验证实验，所得生物柴油的甲酯转化率为97.53%。当醇油摩尔比为6:1，物料流量为25L/h，各级超声溢流槽超声辐射功率为200W条件下，对比连续置换1倍、1.5倍、2倍体积发现，甲酯转化率未出现显著性波动，表明超声溢流槽体系内达到了动态平衡，且所得生物柴油的质量很稳定。50L废弃酸化油制得48L符合国家标准的生物柴油，整个生物柴油制备过程总耗时和总耗电量分别为8.667h、5.42kWh。对多频超生强化连续式生物柴油生产工艺进行了成本核算，发现：最优生产工艺条件下操作，每吨生物柴油的工艺生产成本为7173.4元，其中原料酸化油成本占73%，以市售生物柴油成品价格7500元计，每生产1吨生物柴油可以获得426.6元利润。