随着我国经济的飞速发展,柴油需求量不断增长,我国石油产量和储量都非常有限,长期掣肘于国际原油供应量和价格波动。生物柴油具有燃烧性能良好、清洁和可再生等优势,因此开展高效、环保的生物柴油制备研究对我国能源安全具有重大的战略意义。废弃油脂是适合我国国情的生物柴油重要原料,本文利用固体催化剂催化高酸值废油脂制备生物柴油工艺,重点研究了微波对生物柴油制备过程的强化作用。(1)测定了高酸值鱼油与棕榈油的理化性质,确定了原料油的平均摩尔质量,并对两种原料的脂肪酸成分组成进行定性和定量分析。确定了间歇式反应制备生物柴油时产率的计算方法;在连续反应或反应动力学实验中,采用气相色谱法外标法分析所取样品上层液相脂肪酸甲酯的含量,为后续实验数据的采集和分析奠定了基础。(2)利用固体酸Amberlyst15和固体碱氧化钙,催化高酸值鱼油甲酯化,由正交设计优化工艺条件,预酯化实验产物的酸值为3.35 mgKOH/g,二次酯化酸值降至1.24 mgKOH/g;酯交换实验鱼油甲酯收率为93.7%;Amberlyst15和氧化钙连续使用多次仍能保持较高的催化活性。该工艺流程反应条件温和,减少了均相催化过程中的废水排放和能量消耗,降低了生产成本,可以推广到以其他高酸值原料制备生物柴油的过程。(3)对于微波加热对氧化钙催化棕榈油制备生物柴油强化作用,考察了不同微波功率、醇油摩尔比和氧化钙用量对脂肪酸甲酯收率的影响,微波显著提高了反应速率,缩短了反应时间,减少了催化剂用量。通过微波和常规两种加热方式下的反应动力学实验,确定了反应动力学模型。60 min内微波辐射下的甲酯收率为82.9%,常规加热下仅为27.3%。常规下反应动力学方程的总反应级数为1,微波下为3。微波对酯交换反应的强化主要体现在对甲醇的作用。(4)为了将微波反应精馏用于生物柴油的制备,我们尝试了几种易于填装在精馏塔中的成型固体催化剂。经压片、粉碎成型处理的氧化钙,在精馏塔中耐甲醇冲刷能力较差。利用柱状活性碳负载K2CO3制备了固体碱催化剂,在常规加热下连续使用六次甲酯收率从77.3%降至13.3%,重复利用性差。大孔强碱性离子交换树脂D261型催化剂,超过最高使用温度时甲酯收率急剧下降,热稳定性较差,不适合反应精馏操作。