生物柴油作为清洁可再生能源,是石化柴油的重要替代产品之一。许多国家正加速推动生物柴油技术产业化的进程,但其高成本是产业化的一个重要障碍。运用过程模拟工具对实际体系进行模拟,并对制备过程的技术和经济成本评估,为实际生产提供指导和建议,对降低生物柴油制备成本、提高过程经济效益具有重要意义。固定化脂肪酶催化可再生油脂制备生物柴油具有反应条件温和、环境友好、产物易分离等特点。本课题组提出以疏水性适中的叔丁醇作为反应介质进行生物柴油的制备,酶的操作稳定性显著提高。在课题组前期研究工作的基础上,本文进一步应用ASPEN对全流程进行分析模拟,并对设备选择、操作条件等进行系统优化分析。本文首先对适合的热力学模型进行了分析和选择。研究表明,在温和的反应条件下,由于强极性组分的存在,NRTL活度系数模型适合做基本物性模型;采用UNIFAC基团贡献法对甲醇、叔丁醇和油脂的基本物性以及NRTL方程系数进行了估算;并通过计算摩尔生成焓的方式修正了转酯化反应的反应热。本文进而研究了全流程的过程模拟,并对转酯化反应、甲醇和溶剂回收、甘油分离、脂肪酸甲酯(FAME)提纯的设备选择和操作条件进行了优化分析。结果表明,三效蒸发罐更适合本体系的甲醇和溶剂回收,而用部分冷凝方式的精馏塔则更利于FAME的提纯。本文进一步将酶法制备生物柴油相关模拟结果与化学法、超临界法进行了比较。结果表明,酶法制备生物柴油在设备数量和能耗等方面有明显优势,具有很好的开发前景。