日益增长的能源价格，快速地能源消耗，化石燃料燃烧导致的气候变化和环境污染迫使科研工作者寻求一种清洁高效的替代燃料。生物柴油作为一种生物质能源，因其具有可再生性，安全性，环保性，良好的燃烧性能和润滑性能而受到广泛的关注。除了实验研究外，生物柴油的生产工艺在世界范围内蓬勃发展，尤其以液体碱均相催化制备生物柴油的工业化为主。但均相碱催化工艺的催化剂对原料油中的游离脂肪酸(FFA)和水非常敏感，在碱性条件下会引起皂化反应和乳化现象，消耗碱催化剂，造成下游生物柴油的回收和纯化困难，降低产物品质，增加成本。相比于均相催化过程，非均相碱催化工艺过程简单，高效，工业废水少，环境友好，且产物易于分离，催化剂可重复使用。　　化工过程模拟技术是以工艺过程的机理模型为基础，采用数学方法来描述化工过程，通过应用计算机辅助计算手段，进行过程的物料衡算、热量衡算、设备尺寸估算和能量分析，作出环境和经济评价。其中，Aspen Plus是基于稳态化工模拟、优化、灵敏度分析和经济评价的大型化工流程模拟软件，它为用户提供了一套完整的单元操作模块，可用于各种操作过程的模拟以及从单个操作单元到整个工艺流程的模拟。　　本文在本课题组前期研究的固体碱催化剂Na2SiO3/MS催化菜籽油酯交换反应制备生物柴油的工艺条件下，应用Aspen Plus模拟软件对生物柴油生产全过程进行工艺流程模拟和优化，具体研究内容及结论如下:　　1、通过Aspen Plus软件分别对应用精制菜籽油和游离脂肪酸含量较高的废弃菜籽油制备生物柴油过程进行设计、模拟和优化。从技术角度考虑，在一定的操作条件下，各个工艺流程都得到了高品质的生物柴油和副产物甘油。其中规定生产能力为7600 t/a，一年334个工作日，原料油进料量为1050kg/h，醇油摩尔比为8∶1，催化剂用量为3wt％，反应时间为4h，废弃原料油中FFA含量为6wt％。　　2、以传统工业化生物柴油制备工艺流程为基础，设计了精制菜籽油流程模拟工艺，分别考察了倾析器（A工艺）以及水洗塔（B工艺）分离生物柴油和甘油过程。结果显示，在所得生物柴油质量分率(99.700％)相同且达到ASTM标准的情况下，水洗塔分离工艺流程复杂，所需化工设备多，设备能耗高，所得甘油质量分率(93.700％)低于倾析器流程(94.200％)。　　3、模拟了含有FFA的废弃菜籽油酯交换反应制备生物柴油工艺流程。该工艺流程基于两步法制备工艺，其中第一步为预酯化反应阶段，即将含有游离脂肪酸的原料油在浓H2SO4催化酯化反应器中进行预酯化，反应后的物流进入甘油洗涤塔等下游纯化阶段，第二步，将所得塔顶原料油送入酯交换反应阶段，进行生物柴油的制备。　　4、通过Aspen Plus软件的灵敏度分析工具考察了塔板数、进料板位置、回流比对精馏塔精馏效果的影响，并应用塔设计工具计算了精馏塔的尺寸。　　5、对比以精制菜籽油和含FFA的菜籽油为原料的生物柴油制备工艺流程，后者应用废弃油脂，拓宽了原料油使用范围，在一定程度上降低了生产成本。但该工艺预处理过程增加了酯化反应器、甘油洗涤塔、甲醇精馏塔等设备，且催化剂浓H2SO4需耐腐蚀设备，甲醇精馏塔塔底产生的甘油和浓硫酸要进一步的分离，这都会增加设备费用。因此，从设备投资费用和能耗上考虑，精制菜籽油制备生物柴油工艺更具优势。　　6、应用不同物性方法（NRTL和UNIQUAC）对生物柴油制备工艺进行模拟，所得物流结果和热负荷结果略有差异，其中，应用NRTL方法模拟水洗塔和甘油洗涤塔时无法正常收敛，而UNIQUAC模拟效果较好。