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本文以棕榈油、地沟油和甲醇为原料,催化酯交换法制备生物柴油。研究了不同类型催化剂的催化反应及产物处理过程并优化工艺流程。工艺过程研究对悬浮床与固定床反应工艺进行了实验测试。主要研究工作如下: 应用悬浮床反应器均相酸、碱催化棕榈油和甲醇酯交换制备生物柴油。采用正交试验研究了在高压釜中酸、碱催化作用下制备生物柴油的最优工艺条件,KOH催化棕榈油生物柴油产率可达95%,以酸败严重的地沟油为油料,生物柴油收率仅为37%;而且甲醇的含水量对生物柴油产率影响显著,甲醇的含水量与生物柴油产率呈线性关系。以硫酸为催化剂,在优化条件下,棕榈油生物柴油产率87%,地沟油生物柴油产率达86%,反应体系中甲醇的含水量对生物柴油产率影响很小。 应用悬浮床反应器固体酸、碱催化棕榈油和甲醇酯交换制备生物柴油。使用固体催化剂制备生物柴油,省去了均相催化剂催化下产物后处理的复杂过程,没有废水产生,是清洁的生产工艺。采用CaO固体碱催化棕榈油与甲醇的酯交换反应,优化条件下,生物柴油收率90.3%。处理后的强碱性阴离子交换树脂催化棕榈油制备生物柴油活性较低。应用强酸性阳离子交换树脂作催化剂,地沟油生物柴油产率63.8%。 利用自制固体酸催化剂A为催化剂,催化油脂与甲醇酯交换制备生物柴油,考察了催化剂的重复使用性能。优化条件下,棕榈油生物柴油产率可达90%。地沟油生物柴油产率可达83%。催化剂累计使用36h地沟油生物柴油产率仍达到65%以上。而且催化剂A易于成型,可作为固定床反应的催化剂。 应用固定床反应器,采用成型后的催化剂A,研究了棕榈油、地沟油与甲醇固定床连续反应工艺的可行性。实验测试了反应温度、液态空速、油醇摩尔比对生物柴油产率的影响,优化了反应条件与催化剂使用寿命。结果表明: 以棕榈油为原料,优化反应条件下,催化剂连续使用40天,生物柴油产率仍可达80%。以地沟油为原料,优化反应条件下,催化剂连续使用35天,生物柴油产率仍可达70%以上。底料作为原料与甲醇酯交换反应,亦有60%以上的生物柴油产率,可以再利用。 应用G-C/MS对实验制备的生物柴油产品进行了定性定量分析,结果表明其主要成分均为C12～C20脂肪酸甲酯,所制得的生物柴油纯度较高、品质好。