中文摘要：

溶剂中加高压CO2形成的匀相溶液称为CO2膨胀液体(CXLs)。本课题以CXLs为介质，甲醇和油脂为原料，在少量催化剂作用下制备生物柴油。借助于高压CO2亲油且溶醇的特点强化反应过程，改善化学反应条件。优点在于1）减小界面传递阻力；2）降低溶液粘度，提高扩散系数；3）大大降低操作温度和操作压力；4）催化剂用量少且可以回收；5）反应速度快、收率高。为了从理论上认识此特殊过程，做到反应可选可控并为应用提供依据，本课题将重点研究● 复杂体系的热力学行为，包括CO2膨胀甲醇溶液膨胀度变化规律；CO2+MeOH+oil三元系相平衡组成与相图绘制；催化剂在CXLs中溶解和沉淀析出的转化压力条件和相变轨迹；CXLs中富含甲醇和油相的热力学条件。● 传质特性，包括CXLs中系统密度、粘度、扩散系数等传递特性的变化规律。● 反应动力学，包括在特殊介质中制备生物柴油酯交换反应的动力学描述和计算。

结论摘要：

生物柴油是很有发展前途的替代能源，降低生产成本是实现应用的前提，而创新制备工艺是解决问题的有效途径。(1) 发展了以少量碱催化剂(KOH)强化超临界甲醇酯交换法制备生物柴油新工艺，可以将反应温度由350°C降低到仅160°C，反应时间仅需30min，反应压力亦大幅下降。(2) 为实现催化剂回收，发展以固体酸催化剂(Na2SiO3和K3PO4)催化亚临界甲醇法制备生物柴油工艺，将反应温度由350°C降低到220°C，反应时间仅需30min，反应压力显著下降。与碱催化强化法相比，尽管温度下降幅度有所差异，但催化剂可以回收并重复利用，更有利于工业化。(3) 提出在二氧化碳膨胀甲醇中实现催化制备生物柴油工艺。以硫酸氢钠为催化剂时，90°C、醇油摩尔比9:1、催化剂用量5wt%、反应6h，甲酯产率为33%；同样条件下，加入CO2（10MPa）后甲酯的产率达81%，反应12h甲酯产率90.3%。以磷酸钾为催化剂，获得79.1%最高甲酯产率的反应条件是反应温度60°C，醇油摩尔比6:1，压力5MPa，催化剂用量4wt%，反应时间90min。(4) 对醇油混合物临界参数进行计算，获得的结果可以解释超临界甲醇法制备生物柴油反应机理。(5) 提出以溶解度参数理论来划分反应体系相态和溶解度，进而可以据此设计热力学控制的酯交换反应。