随着石化资源日益枯竭,能源问题已成为制约人类社会发展的瓶颈,以生物质为原料,清洁环保可再生的生物柴油作为化石燃料的替代能源,逐渐变为能源产业普遍关注的焦点。使用乙醇生产生物柴油可完全基于可再生的农业资源,脂肪酸乙酯具有较高的十六烷值和热值,其氮氧化物和一氧化碳排放量较少,燃烧颗粒物少、可生物降解,并且在印刷领域也起着重要作用。本研究以大豆油为原料,采用碱催化转酯化反应合成脂肪酸乙酯为主线,重点考察KOH和甲醇钠均相碱催化剂以及非均相碱甘油钙催化剂对酯交换反应体系的影响。以酯交换反应为基础,利用一种新型的绿色溶剂——低共熔溶剂对转酯化后产品混合物纯化精制的工艺进行探索研究,旨在免去传统生产过程中污染严重的水洗工序,并对该酯交换反应体系进行热力学计算与分析,可望对工艺的改进提供方向。通过正交试验和响应曲面分析实验分别对KOH和甲醇钠为催化剂的均相反应体系进行工艺优化,确定的最优制备工艺为:在KOH催化的反应体系中催化剂用量1.3 wt%,醇油摩尔比8:1,反应温度为75℃,反应时间为2.5 h,转化率可达到98.62%;甲醇钠催化反应体系中催化剂用量1.26 wt%,醇油摩尔比8.94,反应温度63.88℃,反应时间2.65 h,验证实验转化率达到99.27%,与模拟预测值99.38%基本吻合。此外,以固体碱甘油钙为催化剂,采用单因素实验分别考察非均相反应体系中各因素的影响以及催化剂回收循环使用的规律。其结果为:催化剂用量8%,醇油比12:1,乙醇回流温度下反应5 h,转化率为84.6%,甘油钙可循环使用5次以上。利用低共熔溶剂可生物降解、廉价易得、对碱有较好的溶解性能、易溶于水等特性,本文主要以氯化胆碱与尿素制备的低共熔溶剂对转酯化制备的大豆油脂肪酸乙酯进行纯化,通过正交实验确定的最优工艺条件为:低共熔溶剂用量和产品体积比为1:1,温度70℃,洗涤时间为6 min。在此条件下精制后产品中甘油残留量为0.01007%,PH为7.0,且无废水排放。以大豆油和乙醇酯交换反应为模型反应,采用Benson、Fedors、Rozicka-Domalski以及C-G等多种基团贡献法对复杂分子物质的热力学数据进行估算,并在此基础上对酯交换过程的标准摩尔吉布斯函数和平衡常数进行计算,为后续的工艺改进和操作条件的确定以及过程调控提供理论依据及指导。