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随着化石燃料的枯竭和人们环保意识的提高，开发一种可持续的绿色的能源成为全球共识。生物柴油就是一种可再生的绿色生物质燃料，与石化柴油相比具有显著的优点，对缓解能源危机和保护环境有重要的意义。与传统的机械搅拌作用相比，超声波法合成生物柴油具有反应时间短、甲醇用量少、能耗低、催化剂用量少、工艺简单等优点。本论文以猪油和甲醇为原料，研究了超声强化酯交换反应制备生物柴油的工艺过程。碱催化酯交换反应对原料油的酸值有严格的限制，本文采用H2SO4催化脂肪酸酯化反应来降低猪油的酸值。分别在机械搅拌和超声辐射两种方式下对猪油进行酯化优化，结果显示超声辐射下的最优条件为：醇油摩尔比为8:1、超声功率150W、反应温度50℃、催化剂用量2.0wt.%、反应时间30min，该条件下酸值可降到1.82mgKOH/g；机械搅拌下的最优条件为：醇油摩尔比10:1、催化剂用量2.5wt.%、反应温度60℃、搅拌速度400r/min、反应时间90min，在该条件下酸值降低到1.96mgKOH/g。采用响应面分析法优化超声强化KOH均相碱催化酯交换条件，结果显示最优条件为：醇油摩尔比为5.8:1，超声功率为135.91W，反应温度为52.78℃，催化剂用量为0.86wt.%，在该条件下甲酯最大的理论转化率为99.53%。在最优条件下进行4次重复试验，甲酯转化率的平均值为99.03%。采用等体积浸渍法制备CaO/NaY固体碱催化剂，并对CaO/NaY固体碱催化剂制备条件进行优化，结果表明在焙烧温度为700℃、CaO负载量为15%、焙烧时间为4h的条件下催化剂活性最高。以最优条件下制备的CaO/NaY固体碱催化剂催化猪油酯交换反应，考察超声场下各因素对甲酯转化率的影响，结果显示CaO/NaY固体碱催化酯交换反应的最优条件为：超声功率150W、醇油摩尔比9:1、反应温度60℃、催化剂用量4wt.%、反应时间100min，转化率达95.21%，在该条件下对固体碱催化剂循环使用3次后仍具有较高的活性。根据反应动力学的原理，对最优条件下的实验数据进行线性拟合，得出超声强化固体碱催化酯交换反应的动力学方程-rA=0.07255CA1.0977，在相同条件下机械搅拌的动力学方程为-rA=0.02899CA1.4721。超声条件下的反应速率常数为0.07255，机械搅拌下的为0.02899，在相同条件下超声的反应数率常数是机械搅拌下反应速率常数的2.5倍，而超声下的反应级数为1.0977，机械搅拌条件下的反应级数为1.4721。根据Arrhenius方程对实验数据进行拟合，得出超声条件下CaO/NaY催化酯交换反应的频率因子A为1.86×106，反应活化能Ea为47.37kJ/mol，活化能较低，表明在超声条件下酯交换反应更容易进行。