生物柴油是一种可再生能源，它是由植物油或动物脂肪与短链醇类在适当的催化剂作用下转酯化反应生成的脂肪酸单酯组成的。生物柴油作为一种可替代、无毒、生物降解性好和可再生性燃料，越来越受到人们的重视。许多研究表明，生物柴油同石化柴油的性质非常相似，因此，对柴油机做很小或不做任何改动即可直接使用生物柴油。如今，制备生物柴油的方法有多种，其中碱催化转酯化法在很短的时间内即可达到较高的甘油三酸酯转化率。一般来说，转酯化反应受到多种因素的影响，而醇油摩尔比、催化剂用量、反应时间和反应温度是主要的影响因素。因此，本文以菜籽油为原料，采用均相碱催化法，研究了菜籽油在碱性催化剂NaOH的作用下与甲醇经酯交换反应制备生物柴油的工艺条件，目的是确定碱催化酯交换反应的最佳条件，通过转化率的提高初步降低生产成本。首先进行单因素试验，考察了醇油摩尔比(4:1～8:1)，催化剂用量(0.5％～2％)，反应温度(30℃～60℃)，反应时间(30min～150min)工艺参数对酯交换反应的影响。然后采用中心组合设计方法对碱催化转酯化反应进行优化，通过响应面法分析确定菜籽油生物柴油最大转化率的工艺条件及因素的交互作用。同时对制备的生物柴油脂肪酸甲酯的成分和含量进行了气相色谱分析。 (1)在单因素水平实验范围内，醇油摩尔比6:1，催化剂用量为油重的1％，反应温度为50℃～60℃，反应时间为60min时，酯交换反应转化率最高可达到96.7％。该生物柴油主要由油酸甲酯，芥子酸甲酯，9,12-十八碳二稀酸甲酯，11-二十碳稀酸甲酯，亚麻酸甲酯等脂肪酸甲酯组成，其中油酸甲酯含量最高，相对质量分数高达50.30％。 (2)响应面分析结果表明，菜籽油碱催化制备生物柴油的最佳工艺条件为：醇油摩尔比6.1:1，催化剂用量0.9％，反应时间40min，反应温度57.8℃，得到酯交换转化率为97.43％；醇油摩尔比与催化剂用量、醇油摩尔比与反应时间、催化剂用量与反应温度及催化剂用量与反应时间相互之间有显著的交互作用。对最优工艺条件下制取的生物柴油进行气质联用分析，得出该实验制取的菜籽油生物柴油主要组成成分为油酸甲酯、芥子酸甲酯、9，12-十八碳二稀酸甲酯、11-二十碳稀酸甲酯、十六烷酸甲酯、亚麻酸甲酯和硬酯酸甲酯。脂肪酸甲酯含量达到99.54％。 甘油是生物柴油生产过程中的主要副产物。生物柴油中甘油含量多少是评价生物柴油质量好坏的重要指标之一。通过水洗可以很容易去除粗生物柴油中的游离甘油，但是水洗不仅会产生大量工业废水，而且增加产品成本。本文还研究了水洗次数、水洗温度、水洗质量分数对粗生物柴油中游离甘油游离甘油去除率的影响。通过单因素实验得出去除粗生物柴油中游离甘油的最佳工艺条件为：水洗次数至少5次，水洗温度40℃，水洗质量分数20％。