随着全世界经济的快速持续发展,化石能源需求量不断增加,而作为不可再生的化石能源将会逐渐枯竭,原有的产能过剩将消失。因此,开发新的石油替代燃料迫在眉睫。生物柴油具有原料可再生、善点高、使用安全性好等特征,成为大家公认的理想的石化柴油替代燃料,由此引起了关于生物柴油生产和研发的热潮。传统的甲醇基生物柴油,会副产低附加值粗甘油,不仅降低了原料的利用率,而且会由于副产甘油的随意丢弃和简单燃烧引起新的环境问题,因此,在生产生物柴油——脂肪酸甲酯的同时联产高附加值甘油下游产品成为生物柴油能否得到持续发展的关键所在。本论文以碳酸二甲酯(DMC)为酯交换试剂与玉米油进行酯交换反应来制备生物柴油脂肪酸甲酯,同时联产甘油下游产品甘油碳酸酯。此种工艺不仅解决了传统甲醇基生物柴油制备工艺中均相催化剂无法分离,反应结束后废酸、废碱洗液排放污染环境的问题,而且联产的甘油下游产品可以作为燃料直接使用,提高了原料的利用率,缓解了粗甘油过剩所引起的环境问题,成为非常具有前途的生物柴油发展方向。通过对制备工艺条件、反应过程以及产物燃烧性能的详细研究,本文得出以下结论：首先,本文采用气质联用、模拟合成标准物验证、外标等多种方法对无甘油副产的生物柴油的组分进行了定性和定量分析,确定保留时间为4min和8-13min的峰分别对应副产物甘油一碳酸酯GC和主产物脂肪酸甲酯FAMEs；保留时间为14-17min的峰为反应中间体脂肪酸甘油碳酸酯FAGC的峰；保留时间为21-27min的峰分别对应原料甘油三酯和甘油二酯(甘油二酯的保留时间为21.5-22.3min,甘油三酯的保留时间为23.5-26.5min)。并且,脂肪酸甲酯在棕榈酸甲酯59-354μg/ml、油酸亚油酸甲酯50-304μg/ml和硬脂酸甲酯5.6-33.71μg/ml的浓度范围内都具有良好的线性关系,甘油二酯和甘油三酯在5-50μg/ml的浓度范围内具有良好的线性关系。其次,在对无甘油副产的生物柴油产物进行定性和定量分析的基础上,本文对非均相固体碱氢氧化钾和固定化脂肪酶所催化的酯交换反应过程进行了研究。发现,在以氢氧化钾为催化剂时,当酯油摩尔比为9：1,KOH催化剂添加量为原料油质量16.2%,反应温度为85℃,反应时间为9h时,脂肪酸甲酯的收率可以达到90.4%；在以固定化脂肪酶为催化剂时,在反应温度为60℃,酯油摩尔比为10：1,固定化脂肪酶催化剂用量为原料油质量的20%,反应时间为24h时,脂肪酸甲酯的收率可以达到95.4%。并且,氢氧化钾催化剂催化的酯交换反应过程分反应增长阶段和平衡阶段两个过程进行。其中,甘油三酯和甘油二酯的酯交换增长阶段均为2级反应；甘油三酯的酯交换反应活化能为83.3KJ/mol,频率因子为4.48×10’L/(mol·min)；甘油二酯的酯交换反应活化能为89.8KJ/mol,频率因子为7.98×1010L/(mol·min)。均高于油脂与甲醇进行酯交换反应的活化能,表明本论文所设计的酯交换反应较难进行,需要在较长的反应时间下进行,与实验条件的探索吻合。再次,在发动机未作任何调整的情况下,将脂肪酸甲酯、副产物甘油一碳酸酯以及过量的酯交换试剂与0号柴油进行混合,进行了其对发动机的动力和经济性能以及排放性能的影响研究,探究了酯交换试剂DMC、副产物甘油一碳酸酯GC的存在对生物柴油与0号柴油混合燃料燃烧性能的影响,发现：脂肪酸甲酯、副产甘油一碳酸酯以及过量的酯交换试剂可以与0号柴油直接混合而用于发动机,此时发动机的动力性略有降低,燃料油耗略有升高；一氧化碳、碳氢化合物、醛类、二氧化硫的排放量略有增加,氮氧化物、烟度、二氧化碳排放量略有降低；小颗粒排放物数量增加,大颗粒排放物数量降低,排放物颗粒分布向小粒径方向移动；总颗粒质量和聚集态颗粒质量的排放降低,核模态颗粒的质量排放量增加。副产物甘油一碳酸酯和过量的酯交换试剂DMC的添加对混合燃料的燃烧性能的影响非常小。最后,为了使得玉米得到更充分的利用,变废为宝,本文还对制取乙醇后的玉米胚芽废渣进行了脂肪和油脂的分离,并以提取出来的油脂为原料进行了无甘油副产的生物柴油的制备探索,发现,体系当中水分的有效移除是保证生物酶催化剂足够催化活性的关键,当硅胶作为吸水剂添加在体系当中时,在反应温度为60℃、酯油摩尔比为15：1、催化剂用量为油脂质量20%、硅胶用量为油脂质量40%,反应时间12h的情况下,脂肪酸甲酯的收率可以达到83.6%；在高吸水树脂存在的情况下,当其用量仅为硅胶用量1/4时,其就可以达到与硅胶存在条件下相同的脂肪酸甲酯收率,并且催化剂和吸水树脂均可重复使用,重复五次收率没有明显下降；此外,通过单纯将反应时间从12h延长至24h,即可使得收率达到90%以上。并且,此无甘油副产的生物柴油制备工艺的脂肪酸甲酯收率明显高于相同原料的甲醇基生物柴油制备工艺的脂肪酸甲酯收率。说明,以从玉米胚芽残渣当中提取的玉米废油为原料进行无甘油副产的生物柴油的制备是一条理想的生物柴油制备路线,其对于玉米的充分利用具有非常重要的意义。