生物柴油制备方法及国内外发展现状
生物柴油技术的研究现状及应用前景
生物柴油技术的研究现状及应用前景随着全球气候变化问题的日益突出，各国之间加速推进清洁能源的开发和利用。
而生物能源作为其中之一，受到更多的关注和重视。
生物柴油，则是生物能源中一个备受关注的领域。
一、什么是生物柴油？生物柴油又称为绿色柴油或生质柴油。
它是一种由动植物油、动植物脂肪或废弃物转化而来的燃料，是一种可再生能源和低碳环保的燃料。
相对于传统柴油，生物柴油可以大幅减少二氧化碳的排放，减缓人类对环境的破坏，与此同时还具有较高的燃烧效率和稳定性。
二、生物柴油技术的研究现状1.生物柴油生产技术瓶颈问题生物柴油生产技术中，关键要素包括原料收购、生物柴油制备、储存、运输、加注等。
其中，生物柴油制备技术是生产中非常关键的环节。
目前，欧美和日本等发达国家已经基本掌握了生物柴油分类制备技术，但是生物柴油性质复杂、成分多样，其生产过程仍然存在着许多难题，如原料利用率较低，节能效果不尽人意，环保措施需要改善等。
2.关键技术的突破近年来，随着生物技术、化学工程、材料科学等领域的不断发展，生物柴油制备技术中出现了一些关键技术的突破，包括了酶催化、微生物发酵、化学催化等。
例如，酶催化技术利用了天然的酶或是人工启发的酶，可以在较低的温度下，高效、稳定地催化酯化反应，其制备的生物柴油品质较高，可以与传统柴油相媲美。
3.生物柴油高效催化技术生物柴油的催化制备技术经过不断的研究和实践，在高效转化废水、糠醛、生物油等废弃物转化成高质量的柴油方面已取得了显著的进展。
例如，固态催化技术的出现，可以显著降低催化过程中的中毒问题，并提高柴油品质；而金属氧化物等催化剂的应用，可以增强对复杂原料的适应能力，实现多种生物油废弃物的转化利用。
三、生物柴油的应用前景生物柴油的整个生产过程都充满了绿色环保和可持续性的理念，是一个高效、低排放、多元化市场的大有前景的发展领域。
1.生物柴油的市场前景随着全球节能减排目标的紧迫性和环保理念的深入人心，生物柴油作为一种具有潜在优势的生物燃料，在许多重要的国家中已经得到了广泛的应用和推广。
生物柴油的研究现状和技术发展趋势
生物柴油的研究现状和技术发展趋势随着人们对环境问题的持续关注和生态环境的加速恶化，替代燃料逐渐成为了全球各个国家的共识。
近年来，生物柴油已经成为了一种备受关注的替代燃料。
本文将从生物柴油的概念、生产工艺、应用场景以及技术发展趋势等几个方面展开讲述。
一、生物柴油概念生物柴油是由植物、动物和其他生物性原料制成的一种新型环保燃料，其容易降解、无毒无害、燃烧后产生的污染物大幅降低。
相比传统燃油，生物柴油污染物排放量可降低80%以上，是一种更加环保的替代燃料。
二、生物柴油生产工艺生物柴油技术路线主要包括生产中的原料获取、制备、精制和储存等环节。
其中，原料选择是生产生物柴油的第一步，目前广泛应用的原料有大豆、菜籽、棉籽、玉米、葵花籽等油料作物，还包括食用油以及动物油脂等。
生产工艺主要分为两种：一是酯化法，即将油脂或者油料经过酯化反应后制得生物柴油；二是生物质化学法，即将生物质材料进行多级加工处理后，制得生物柴油。
在酯化法中，首先将原料油经加热后与酸催化剂反应，得到烷基脂肪酸甲酯。
然后，将甲酯与甲醇进行反应制得甲酯丙酮中间体，最后去除杂质即可得到最终的生物柴油。
在生物质化学法中，处理流程相对复杂，需要进行补气、氧化和酸苏州等多个环节的反应，但成品质量较高，是一个逐渐电竞成熟的工艺。
三、生物柴油应用场景生物柴油的应用场景日渐扩大，其主要应用于交通运输领域，如柴油车、火车、船舶等。
目前，许多发达国家开始推广绿色交通政策，生物柴油成为了一种星战泰篮具应用价值的替代燃料。
此外，生物柴油还广泛应用于农业机械、供热、城市燃气等领域，对降低交通高峰期对城市的污染重要作用。
四、生物柴油发展趋势随着国内外生物技术不断发展，以及环保政策的推进，生物柴油已然成为了未来替代燃料市场的重要组成部分。
首先，在原材料使用上，尽管当前主流安集酯化法工艺的生产成本高，但是在未来生物材料的供应丰富、引入新的高效催化剂以及工艺改进等因素的作用下，生产成本有望大幅降低，促进生物柴油大规模应用。
国内外生物柴油发展现状
国内外生物柴油发展现状随着全球能源需求的不断增加，石油资源日益枯竭，能源安全和环境保护问题日益突出。
生物柴油作为一种可再生能源，具有较低的碳排放和环境友好性，得到了全球范围内的和重视。
在国内外政策的支持下，生物柴油产业发展迅速，不断替代传统石油能源。
生产情况国外生物柴油生产技术成熟，生产规模较大，多采用酯交换反应生产生物柴油，产品纯度高，质量稳定。
而国内生产工艺多样化，多以酸酯交换法和直接混合法为主，生产规模较小，产品纯度较低。
生物柴油作为一种替代能源，在国内外应用领域不断扩大。
在国外，生物柴油主要应用于交通燃料领域，而在国内，则多用于化工、建材等领域。
各国政府为了促进生物柴油产业的发展，均出台了相应的政策支持。
在国外，多以税收优惠、补贴等形式为主；而在国内，则多以产业政策、能效标准等为主。
市场前景随着环保意识的不断提高和能源结构的调整，生物柴油市场需求不断扩大。
预计未来几年，国内外生物柴油市场将保持快速增长态势。
为了提高生物柴油的产量和纯度，各国不断加强技术创新。
未来，生物柴油生产工艺将更加环保、高效、低成本，不断提高生物柴油的市场竞争力。
技术路线目前生物柴油生产技术多样化，但各技术路线均有优缺点。
因此，选择适合国情的生物柴油技术路线是当前需要解决的重点问题。
生产工艺是影响生物柴油质量和产量的重要因素。
优化生产工艺，提高产品质量和降低成本是当前生物柴油产业需要解决的关键问题。
生物柴油作为一种可再生能源，具有较高的环保效益，但生产成本较高，需要提高其经济效益。
通过优化生产工艺、降低成本、拓展应用领域等方式，提高生物柴油的经济竞争力。
本文对国内外生物柴油发展现状进行了详细的分析和对比，指出了存在的问题和发展趋势。
目前，生物柴油产业在政策支持、市场需求和技术创新等方面均呈现良好的发展态势。
但同时也存在生产成本高、应用领域有限等问题。
未来，需要进一步优化生产工艺降低成本、拓展应用领域提高经济效益、推动政策支持加大产业发展力度，促进生物柴油产业的可持续发展。
生物柴油制备技术的发展现状
生物柴油制备技术的发展现状随着对环保意识的不断提高，生物柴油作为一种新型清洁能源备受重视，并得到了越来越广泛的应用。
生物柴油是一种通过生物质来源的天然油脂、植物油和动物脂肪等经过一系列化学反应得到的油状燃料，其使用对环境的影响较小，污染较少。
本文将介绍生物柴油制备技术的发展现状。
一、传统制备技术生物柴油传统制备技术主要包括酯化法和醇解法两种方法。
1. 酯化法酯化法是将天然油脂和植物油与酒精或一元醇反应，在催化剂的作用下形成甲酯或乙酯。
该方法一般需要原油的掺混和预处理工序，成本较高，同时催化剂的种类选择也会影响到产品的质量和稳定性。
2. 醇解法醇解法是将动物脂肪和植物油与一元醇或酒精进行反应，经过分离、洗涤、干燥等处理过程，得到生物柴油。
该方法较酯化法成本更低，但是也存在着催化剂对化学反应的影响和质量问题。
二、新型制备技术随着科学技术的不断发展，研究人员们又提出了新型生物柴油制备技术。
1. 超临界醇解法超临界醇解法是将植物油、甲酯/乙酯和醇混合，然后将反应物体系进行高温高压处理，使得反应快速进行，反应时间较传统方法缩短了很多。
同时，不需要催化剂的参与，使得生产过程中的环境污染再次降低。
2. 微生物法微生物法是将某些微生物与含有高油脂或糖类的物料进行培养，经发酵反应，产生生物柴油。
该方法具有污染小、成本低、可循环利用等优点，但制备过程复杂，需要较长的培养周期，仍然需要进一步的改进。
三、发展前景随着科学技术的不断进步，生物柴油的制备技术也在不断地改进和完善。
同时，随着环保意识的提升，对于生物柴油等清洁能源的需求也越来越大。
预计在未来10年内，生物柴油将会被广泛应用，并逐步替代传统石油燃料。
此外，为了实现生物柴油的大规模生产和应用，还需要改进其储运技术，开展相关规范和标准的研制，为行业的发展提供更为有力的保障。
总之，生物柴油是一种相对环保、可持续、清洁、高效的能源形式，在未来的发展中将会具有重要的地位。
生物柴油的现状及合成方法
1.2 美国
美国是最早研究生物柴油的国家。生物柴油在美国的 商业应用始于20世纪90年代初，联邦政府、国会以及有 关州政府通过政令和法案，支持生物柴油的生产和消费， 并采取补贴等措施，使生物柴油产业迅速发展起来。目 前，美国已经有多家生物柴油生产厂和供应商，生产原 料主要以大豆油为主，年生产生物柴油30万t以上，并且 生物柴油的税率为零。美国在生产大豆生物柴油的同时， 也积极探索其它途径生产生物柴油，美国可再生资源国 家实验室通过现代生物技术制成“工程微藻”。实验室 条件下可以使其脂质含量达到40％～60％，预计每英亩 “工程微藻”可年产6400L～16000L生物柴油，为生物 柴油的生产开辟了一条新途径。
精制装置图
大豆油国家标准
密度 0.919-0.925 碘值（g/100g） 124-139 皂化值（mg/g） 189-195 酸值（mg/g） < = 4.0
酸值的测定
皂化值的测定
测定步骤：油脂样品3.000~5.000g置于250mL锥形瓶中，准确放 入50mL0.5moL/L氢氧化钾乙醇溶液，接上回流冷凝管，置于沸 水浴中加热回流0.5小时以上，时期充分皂化。停止加热，稍冷， 加酚酞指示剂5~10滴，然后用0.5moL/L盐酸标准液滴定至红色消 失为止。同时吸取50 mL0.5moL/L 氢氧化钾乙醇溶液按同法做空 白实验。 结果按下式计算： 皂化值=[c(V0-V1)*56.1]/m C——盐酸标准溶液的实际浓度（moL/L） m——样品质量，g 56.1——氢氧化钾的摩尔质量，g/moL V0——空白实验消耗盐酸标准溶液的体积，mL V1——试样消耗盐酸标准溶液的体积，mL
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2. 微乳化法 微乳化法是利用乳化剂将植物油分 散在黏度较低的溶剂中制成微乳状液， 以降低动植物油高黏度。 优点:除辛烷值较低外，与2号柴油相似。 缺点：出现了积炭和使润滑油黏度增加 等问题。 适应性：此方法与环境的关系很大， 环 境的变化易出现破乳现象。
生物柴油的现状与发展前景
生物柴油的现状与发展前景随着世界经济和人类生活的迅猛发展，传统石油资源逐渐枯竭，环保和可持续发展问题日益凸显。
因此，寻找新的、可持续发展的能源已成为全球焦点。
而生物柴油作为一种新型燃料，因其可再生、环保等特性，引起了人们的广泛关注。
本文将对生物柴油的生产、使用、市场现状及发展前景进行介绍，并且探讨生物柴油在社会发展中的作用。
生物柴油的生产生物柴油是从动植物油或脂肪酸酯制成的，并且通常是将食用油厂粕、藤麻油厂粕、棉籽油厂粕、油茶籽当做原料进行加工。
制造生物柴油的过程，主要包括油脂加工、酯化反应、洗脱和脱酸等步骤。
在生物柴油的制造过程中，油脂加工是非常重要的一个步骤。
因为原料的质量对生物柴油的质量及产量都有很大的影响。
如果使用低质量的原料，生物柴油的产量和质量都会受到影响。
所以，在选择原料时，必须考虑其质量和成本之间的平衡。
酯化反应是制造生物柴油不可缺少的一个步骤。
在酯化反应的过程中，原料油脂与醇发生反应，生成酯类化合物，即生物柴油。
一般情况下，制造生物柴油所用的醇通常是甲醇。
此外，生物柴油还需要进行洗脱和脱酸等处理，以去除杂质和净化。
生物柴油的使用生物柴油的使用范围非常广泛。
生物柴油可以直接替代石油柴油使用。
它是一种清洁、环保、性能良好的燃料，可以用于公路运输、农业、航空、建筑等领域。
在公路运输领域，生物柴油在欧洲和美国等国家的市场份额已经超过5%。
此外，在农业领域，生物柴油也有着广泛的应用。
在农业机械上使用生物柴油可以减少燃料成本，同时减少对环境的影响。
在航空领域，一些航空公司也开始使用生物柴油为飞机提供动力。
生物柴油的市场现状生物柴油作为一种新型燃料已经吸引了越来越多的投资者。
据统计，2018年全球生物柴油市场规模约为112.3亿美元。
其中，美国、欧洲和亚太地区是全球生物柴油市场的主要推动者。
在美国，生物柴油是一种非常受欢迎的燃料之一。
2018年，美国生物柴油产量已经超过25亿加仑。
在欧洲，生物柴油也得到了广泛应用。
生物柴油的现状与发展前景
生物柴油的现状与发展前景生物柴油作为一种可再生能源，具有较低的碳排放和对环境的较小影响，已经成为世界各国减少依赖化石燃料和保护环境的重要手段之一。
本文将对生物柴油的现状和发展前景进行探讨。
一、生物柴油的现状1. 生物柴油的定义及制备方法生物柴油是通过将植物油、动物油或废弃食用油等生物质转化为替代石油柴油的一种可再生燃料。
生物柴油主要通过酯化反应来制备，即将油脂与醇进行酯交换反应，生成脂肪酯和甘油。
2. 生物柴油的应用领域生物柴油可以直接用作柴油发动机的燃料，也可以作为柴油的添加剂混合使用。
它主要应用于交通运输、农业机械、发电以及工业等领域。
3. 生物柴油的产量和消费量全球生物柴油产量逐年增长，根据国际能源署（IEA）的数据，2019年全球生物柴油产量达到3110万吨，相较于2000年的产量约300万吨增长了10倍。
然而，生物柴油消费量相对有限，2019年全球生物柴油消费量约为2710万吨，消费量仍然与生产量存在一定的差距。
4. 生物柴油的产地分布全球生物柴油主要生产国包括美国、巴西、德国、法国、阿根廷等国家。
其中美国是全球最大的生物柴油生产国，其生物柴油产量占全球总产量的30%左右。
其他国家也在不断加大生物柴油产能的建设和投资。
二、生物柴油的发展前景1. 环境保护需求的推动随着人们对环境保护意识的提高，减少碳排放已成为各国共同的目标。
生物柴油作为一种碳中和能源，可以显著减少化石燃料的使用和碳排放，更符合环境保护的需求。
2. 政策法规的支持为推动生物柴油的发展，各国纷纷出台相关政策法规以鼓励生物柴油的生产和应用。
例如，欧盟在2018年颁布了关于可持续能源的指令，规定到2020年生物柴油在交通领域中的使用应达到10%。
这些政策的支持将为生物柴油的发展提供强大动力。
3. 科技进步的促进随着科技的不断进步，生物柴油的制备技术不断得以改善。
例如，利用微生物产油和废弃物转化为生物柴油的新技术在不断发展，使得生产成本有所降低，产量有所增加，从而推动了生物柴油产业的发展。
生物柴油产业发展及国内外开发利用现状
生物柴油产业发展及国内外开发利用现状
一、绪论
生物柴油是一种新型的、清洁、高效的能源，无污染、低碳排放，在全球可持续发展视野下有着重要的意义。
它是由生物质经过微生物或化学热裂解制备而得到的燃料，可以实现机动车的替代和可再生能源的生产。
近年来，随着国内外法律法规的制定，政府政策、技术创新、经济资源等多方面的支持，生物柴油产业发展受到了越来越多的关注，发展迅速。
（一）国内
1、政策驱动。
2023年，中国政府开始实施“生物燃料发展行动计划”，制定许可证制度、财政补助制度、财政投资制度、价格机制等，有利于生物柴油产业的发展。
2023年，国家发改委发布了《关于部署新能源燃料汽车行业发展的指导意见》，明确提出要推动新能源汽车应用，生物柴油汽车也受到了重点推广。
2、企业技术创新。
中国的企业都在不断努力提高生物柴油产品的品质，并致力于技术创新，提升其应用效率，大力发展生物柴油产业。
近年来，中国企业研发出大量新型生物柴油技术，如低温裂化技术，热裂解技术，热裂解加氧技术，可以把原料中的不同油脂分离出来，有效减少生物柴油中的多环芳烃，使其符合要求。
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生物柴油制备方法及国内外发展现状摘要：通过查找文献，简要介绍了生物柴油的定义和优点，重点介绍它的制备方法，同时也对它在国内外的发展现状作了些介绍。
关键词：生物柴油；制备；现状；Abstract:This article gives a brief introduction to the definiton , advantages and development at home and abroad of the biodiesel,it also gives an emphasis introduction on prepation method .Keywords: biodiesel；prepation；actuality；随着城市对能源需求的不断增加，石油资源的日益枯竭，全世界都将面临能源短缺的危机，而且石油燃烧对环境造成严重的污染，在很大程度上影响着人们的健康水平，于是对生物柴油的研究应用成为缓解日益恶化的能源和环境问题的焦点。
1生物柴油的定义及优点1.1 定义生物柴油是指以油料作物、野生油料植物、工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮废油等为原料，通过酯交换工艺制成的有机脂肪酸酯类燃料[1]。
产业化生产中所说的生物柴油是指脂肪酸甲酯，是脂肪酸与甲醇发生酯化反应后的生成物。
基于美国生物柴油协会定义，生物柴油是指以植物、动物油脂等可再生生物资源生产的可用于压燃式发动机的清洁替代燃料。
天然油脂由长链脂肪酸的甘油三酯组成，分子量大，接近700～1000，虽本身可以燃烧，但不能和普通柴油充分混合，直接用作柴油有很多缺陷，需要设计专门的柴油机。
酯交换后得到脂肪酸甲酯，分子量降低至200-300，与柴油的分子量相近，性能也接近于柴油，可以按任意比例混合，也无需设计专门的柴油机。
且具有接近于柴油的性能，是一种可以替代柴油使用的环境友好的环保燃料。
1.2 优点生物柴油与石化柴油具有相近的性能，并具有显著的优越性[2,3]：(1)具有优良的环保特性。
生物柴油中硫含量低，不含芳香烃，不含芳烃和硫(<10μg/g)，燃烧尾气对人体损害低于柴油，生物柴油的生物降解性高。
(2)具有较好的润滑性能。
在其加剂量仅为0.4％时，生物柴油就显示出抗磨作用，可以缓解由于推行清洁燃料硫含量降低而引起的车辆磨损问题，增强车用柴油的抗磨性能。
(3)具有较好的安全性能。
由于闪点较石化柴油高，大于100℃，生物柴油不属于危险燃料，在运输、储存、使用方面的优点显而易见的。
(4)具有良好的燃烧性能。
其十六烷值高，大于56(普通柴油为49)，燃烧性好于柴油。
燃烧残留物呈微酸性使催化剂和发动机机油的使用寿命延长。
(5)具有可再生性能。
作为可再生能源，其供应不会枯竭。
(6)使用生物柴油的系统投资少。
原有的引擎、加油设备、储存设备和保养设备等基本不需改动。
(7)生物柴油以一定比例与石化柴油调和使用，可以降低油耗、提高动力性，降低尾气污染。
2 生物柴油制备方法目前，生物柴油制备方法主要有直接混合法、微乳化法、高温裂解法和酯交换法[4]。
前两种方法属于物理方法，虽简单易行，能降低动植物油的黏度，但十六烷值不高，燃烧中积炭及润滑油污染等问题难以解决。
高温裂解法过程简单，没有污染物产生，缺点是在高温下进行，需催化剂，裂解设备昂贵，反应程度难控制，且高温裂解法主要产品是生物汽油，生物柴油产量不高。
工业上生产生物柴油主要方法是酯交换法。
在酯交换反应中，油料主要成分三甘油酯与各种短链醇在催化剂作用下发生酯交换反应得到脂肪酸甲酯和甘油。
可用于酯交换的醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇，其中最常用的是甲醇，这是由于甲醇价格较低，碳链短，极性强，能够很快与脂肪酸甘油酯发生反应，且碱性催化剂易溶于甲醇。
酯交换反应是可逆反应，过量的醇可使平衡向生成产物的方向移动，所以醇的实际用量远大于其化学计量比。
反应所使用的催化剂可以是碱、酸或酶催化剂等，它可加快反应速率以提高产率。
酯交换反应是由一系列串联反应组成，三甘油酯分步转变成二甘油酯、单甘油酯，最后转变成甘油，每一步反应均产生一个酯。
酯交换法包括酸催化、碱催化、生物酶催化和超临界酯交换法等。
2.1 直接混合法在生物柴油研究初期，研究人员设想将天然油脂与柴油、溶剂或醇类混合以降低其黏度，提高挥发度。
1983年Amans等将脱胶的大豆油与2号柴油分别以1:1和1:2的比例混合，在直接喷射涡轮发动机上进行600 h的试验。
当两种油品以1:1混合时，会出现润滑油变浑以及凝胶化现象，而1:2的比例不会出现该现象，可以作为农用机械的替代燃料。
Ziejewski等人将葵花籽油与柴油以1:3的体积比混合，测得该混合物在40℃下的黏度为4.88×10-6 m2/s，而ASTM (美国材料实验标准)规定的最高黏度应低于4.0×10-6 m2/s，因此该混合燃料不适合在直喷柴油发动机中长时间使用。
而对红花油与柴油的混合物进行的试验则得到了令人满意的结果。
但是在长期的使用过程中该混合物仍会导致润滑油变浑[5]。
2.2 微乳液法微乳状液是由两种不互溶的液体混合而形成的直径在1～150nm的胶质平衡体系，一种透明的、热力学稳定的胶体分散系[6]。
1982年Georing等用乙醇水溶液与大豆油制成微乳状液，这种微乳状液除了十六烷值较低之外，其他性质均与2号柴油相似。
Ziejewski等以体积比为53.3﹪的葵花籽油、13.3﹪的甲醇以及33.4﹪的1一丁醇制成乳状液，在200 h的实验室耐久性测试中虽然没有出现严重的破乳现象，但使用时仍出现了积炭和使润滑油黏度增加等问题。
Neuma等[7]使用表面活性剂、助表面活性剂、水、柴油和大豆油为原料，开发了一种新的微乳状液体系，由柴油(3.160 g),大豆油(O.790g),水(O.050g),异戊醇0.338g和十二烷基硫酸钠(O.676g)组成，微乳状液体系的物理性质和燃烧性能与柴油非常接近。
2.3 高温热裂解法高温裂解是在空气或氮气流中由热能引起化学键断裂而产生小分子的过程。
甘油三酯高温裂解可生成一系列混合物，包括烷烃、烯烃、二烯烃、芳烃和羧酸等。
不同的植物油热裂解可得到不同组分的混合物。
Schwab等对大豆油热裂解的产物进行了分析，发现烷烃和烯烃的含量很高，占总质量的60％。
并且发现裂解产物的黏度比原油下降了3倍多，但是该黏度值还是远高于普通柴油的黏度值。
关于十六烷值和热值等方面，大豆油裂解产物与普通柴油相近。
Pioch等[8]将椰油和棕桐油以SiO2／AI2O3为催化剂，在450℃裂解，对植物油催化裂解生产生物柴油进行了研究。
发现裂解得到的产物分为气液固三相，其中液相的成分为生物汽油和生物柴油。
分析表明，该生物柴油与普通柴油的性质非常相近。
加氧裂化方法也可生产生物柴油，现已开发了几种新工艺。
加氧裂化方法不联产丙三醇。
可将植物油转化为高十六烷值、低硫柴油，可加工宽范围原料包括高含游离酸的物料。
加氢裂化过程中发生几种反应，包括加氢裂化、加氢处理和加氢。
与石油基柴油相比，其降解率更高，但其主要优点是可降低NO的排放量[9]。
2.4 酯交换法酯交换反应是在催化剂(酸、碱、酶等)作用下，利用低分子量醇类(甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇等)将甘油三酸酯的甘油酯基取代下来，使一个大分子甘油三酸酯分成三个单独的脂肪酸甲酯，从而缩短碳链长度，降低产品黏度，提高挥发度，改善低温流动性能。
Freedman等[10]认为，酯交换反应是由一连串可逆反应组成的，即甘油三酸酯逐步转化为二脂肪酸甘油酯、甘油单酯和甘油，每一步生成一种酯化产物，三步酯交换反应过程如下：甘油三酸酯+R0H→二脂肪酸甘油酯+RCOOR (1)(2)二脂肪酸甘油酯+ROH→甘油单酯+RCOOR2(3)甘油单酯+ROH→甘油+RCOOR3由以上反应过程看出，酯交换法制备生物柴油过程简单，所需催化剂易得，工艺条件容易实现，低温、常压下便可大量生产，有利于工业化生产。
通过以上的酯交换反应可以使天然油脂(甘油三酸酯)的分子量降至原来的1/3，黏度降低8倍，同时也提高了燃料挥发度。
生产出来的生物柴油的黏度与柴油接近，十六烷值达到50。
目前，大部分工厂所使用的酯交换工艺为传统的两步法，即反应和提纯两步。
反应中最主要的影响因素是甲醇和催化剂用量，甲醇用量越多，产率越高，但会给分离带来困难。
在进行酯交换反应时，以碱作为催化剂进行酯交换反应，其效果最好，但对反应物中水分及游离脂肪酸的含量有严格的要求。
反应后混合产物经静置分为上下两层，下层为甘油和剩余甲醇的混合物，此外还有少量反应生成的皂类物质，上层是甲酯层。
将上层的甲酯取出，经水洗除去溶于其中的微量甘油、甲醇和皂类物质，再经干燥脱水便得到最终产品。
将下层经蒸馏等工序可回收甲醇，提纯甘油。
在水分和游离脂肪酸含量较高的情况下，酸催化下的酯交换反应比较适合,但其转化率较低，反应速率较慢。
酯化反应温度越高，反应速度越快。
酯交换反应为可逆反应，为提高转化率需要加入过量的醇或将产物从反应体系中移走。
但醇的用量过大会增加醇回收的难度，试验表明将醇与脂肪酸甘油酯的物质的量的比率维持在适当的水平能得到比较高的收率。
用酸或碱作为催化剂制取生物柴油的缺点在于:工艺较复杂，醇必须过量，后续工艺必须有相应的醇回收装置，生成过程中有废液排除，能耗较高，在碱催化的条件下有皂类物质生成并可能阻塞管道。
为解决上述问题，人们开始尝试用生物酶法合成生物柴油[11]。
2.4.1 碱催化酯交换反应2.4.1.1 无机碱催化酯交换过程它的反应速率比酸催化要快得多。
常用无机碱催化剂有甲醇钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸钾等。
Gemma Vicente等人以甲醇钠、甲醇钾、氢氧化钠和氢氧化钾等均相碱催化剂，对催化太阳花油合成生物柴油进行了比较。
结果表明，采用甲醇钠和甲醇钾为催化剂可获得近100％的收率，而使用氢氧化钠和氢氧化钾的收率只有85.9％和91.67％；甲醇钠在用于制备生物柴油的碱催化剂中活性相当高，但易溶于脂肪酸。
Alcantara 等在用甲醇钠作催化剂制备生物柴油过程中发现，在60℃时，甲醇/油的物质的量比为7.5:1，加入质量分数为l％的甲醇钠，转速600r/min，3种油脂基本完全转化。
然而，油脂中若含有水，甲醇钠活性将大大降低。
同时氢氧化钠和氢氧化钾相对于甲醇钠的价格要便宜些。
目前工业上常以天然油脂为原料生产生物柴油，因为天然油脂几乎都含有一定量的游离脂肪酸，它的存在不利于酯交换的进行，所以，单纯采用碱催化酯交换法生产脂肪酸甲酯损失大、得率低。
一般先加人酸性催化剂，对原料进行预酯化，然后加入碱性催化剂进行酯交换。
2.4.1.2 有机碱催化酯交换过程传统的酸碱催化酯交换，由于油脂中水和游离脂肪酸易产生大量副产物，分离比较难。