目前,在全球范围内石油资源不仅供应紧张,价格大幅度上涨,而且燃烧石化燃料产生的有害物质带来日益严重的环境问题,故各国都在积极开发环境友好的可再生能源。生物柴油以其与石化柴油理化性质相近而受到普遍关注。生物柴油是动植物油脂与低碳醇进行酯交换反应生成的脂肪酸低碳醇酯化合物,且生物柴油有着石化柴油无法比拟的优良性能。由于我国石油资源的不足,生物柴油的研发对缓解我国的能源供给和自然环境的保护均具有重要的现实作用。本文整理和分析了国内外文献中的固体酸催化剂,筛选出催化活性高、适应性强的固体酸催化剂。分析研究了生物柴油反应分离过程中,油脂、生物柴油、甲醇和甘油四者之间的相平衡关系,为工艺设计提供了支持。在比较了传统工艺与固体酸工艺的优缺点之后,明确固体酸工艺的基本组成单元,由此详细地设计了固体酸催化酯交换反应工艺流程。由于油脂组成和结构非常复杂,为了简化Aspen Plus流程模拟计算,建立了多种单脂肪酸链甘油三酯混合物来表征油脂的方法。同时,在Aspen Plus软件中确立了精度较高的单脂肪酸链甘油三酯的临界参数估算方法和随温度变化参数计算方法。根据设计的工艺流程,采用Aspen Plus建立了生物柴油生产流程模拟的模型,并依据流程模拟中单元模型的物质组成和状态选择了合适的热力学计算模型。通过分析Aspen Plus流程模拟的计算结果,表明该工艺生产的生物柴油满足生物柴油的标准。由Aspen Plus流程模拟的计算结果,确定固体酸工艺过程单元的物流组成和操作参数。并以此为依据,简单地设计了与工艺配套的固定床反应器、闪蒸罐、液-液分离器等设备,为工业化和大型化设备设计提供参考。