随着全球能源战略的调整,绿色可再生能源的关键性地位的确立,生物柴油作为典型的清洁再生能源,近年来成为各国新能源领域高新技术竞争的热点,超临界酯交换工艺具有绿色、简单、高产、高效等优势,然而工艺成本较高。为此,本文以超临界酯交换工艺为技术背景,从设备、原料以及工艺角度降低制备成本。从设备角度,改进固定床反应器填料,考察填料种类及反应影响因素,同时,对反应动力学及热力学进行研究；从原料角度,以高附加值金藻以及廉价小球微藻为原料；从工艺角度,利用超临界CO2萃取耦合超临界酯交换技术,确定耦合工艺控制步骤和最佳工艺条件,在此基础上对耦合工艺进行强化；利用超临界甲醇萃取耦合酯交换工艺原位制备生物柴油,通过响应面法对工艺进行优化。主要研究内容如下：(1)改进固定床反应器,优化超临界连续化酯交换工艺。分别选用玻璃珠、玻璃弹簧、θ环等填料,研究不同填料种类及尺寸对工艺的强化效果。研究发现,在相同停留时间条件下,以θ环为填料时甲酯产率及产量均最高,稳定时间最短,当温度为350℃、压力22 MPa、醇油摩尔比42：1、醇油进料流量分别为0.20 mL/min、0.109 mL/min时,反应30min系统达到稳定,产率可达90.27%,重复使用60 h,产率没有明显变化。(2)为深入探讨超临界酯交换过程机理,为实验提供理论依据,对反应动力学及热力学行为进行研究。以θ环固定床反应器实验数据为基础,得到不同温度下反应速率常数,拟合出活化能为54.13 kJ/mol。通过热力学计算,确定了醇油混合物临界参数及醇油纯物质溶解度参数。(3)以金藻为原料,对超临界萃取耦合超临界酯交换工艺进行系统研究,优化匹配萃取动力学及反应动力学,得到最佳耦合工艺为：颗粒尺寸为40目、萃取温度60℃、系统压力18-20 MPa、CO2流量为0.5 L/min、正己烷流量0.4 mL/min、反应温度340℃、醇油摩尔比84：1,系统稳定后产率为56.31%。分别以稀硫酸和少量磷酸钾为催化剂强化耦合工艺,当硫酸甲醇浓度及磷酸钾用量分别为0.3%和2g(占反应器体积6.2%)反应温度仅为250℃时,甲酯产率分别为61.86%和75.44%。(4)以小球微藻为原料,对超临界萃取耦合超临界酯交换反应原位酯交换工艺进行探究,通过响应面法研究反应温度、醇藻比、反应时间及相互间交互作用对产率的影响,并优化工艺条件。得到最佳工艺为：反应温度为267.49℃、反应时间50.72 min、醇藻比(v/wt)为9.91：1,最高产率为76%。