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煤化工产业中普遍存在低碳醇与水、烷烃共沸体系的分离问题,传统的分离方法能耗高、流程长、分离效率低,因此研究开发绿色、清洁分离技术具有重要的实际意义和理论价值。离子液体是一种新型绿色溶剂,具有可设计、宽液程和不易挥发等理化性质。本文以离子液体作为萃取剂分离低碳醇-水和低碳醇-正己烷共沸体系,研究了离子液体阴阳离子的组合设计、离子液体与低碳醇分子间的萃取分离作用机理,测定了离子液体-低碳醇-水/正己烷体系的相平衡实验数据,模拟优化了分离工艺。利用UNIFAC-Lei模型对83种离子液体进行基团划分,利用离子液体的基团体积参数和表面积参数,预测离子液体-低碳醇-水/正己烷体系的相平衡行为,根据不互溶区面积的大小、体系的选择性和分配系数分布,组合设计出可用于萃取分离工艺的离子液体,[Dmim][NTf2]、[Opy][NTf2]、[Bmim][MeSO4]、[Hmim][MeSO4]、[Omim][MeS04]适合离子液体-低碳醇-水体系的分离;[Dmim][MeSO4]、[Hmim][OTf]、[Omim][OTf]、[Hmim][BF4]、[Omim][BF4]、[Dmim][BF4]适合离子液体-低碳醇-正己烷体系的分离。基于COSMO-SAC模型,通过量子化学计算得到40种阳离子、37种阴离子及乙醇、正丙醇、水、正己烷分子的表面电荷密度分布σ-profile,计算出离子液体-低碳醇-水/正己烷体系的无限稀释活度系数,进而计算得到离子液体作为萃取剂对低碳醇-水/正己烷体系的分配系数D、选择性S、萃取剂损耗SL和溶剂溶解能力SP。结果表明,[Dmim][NTf2]、[Amim][Cl]和[C4mim][NTf2]适用于从水中萃取乙醇;[Dmim][NTf2]、[C4min][Cl]和[Amim][NTf2]可作为从水中萃取正丙醇的萃取剂;[Hmim][BF4]、[Bnmim][Cl]、[Hmim][OTf]和[Hmim][NTf2]可以从正己烷中萃取乙醇;[Hmim][BF4]、[C4mim][Cl]、[Hmim][OTf]和[Omim][NTf2]可作为从正己烷中萃取正丙醇的萃取剂。结合UNIFAC-Lei模型和COSMO-SAC模型组合设计出的离子液体,选择[Dmim][NTf2]作为萃取分离低碳醇-水体系的萃取剂;对于低碳醇-正己烷体系,选择[Hmim][BF4]和[Hmim][OTf]作为萃取剂。通过分子间相互作用的键长、键能及电荷密度分布分析萃取分离过程的分离机理,确定了设计出的离子液体与低碳醇之间存在氢键作用,为离子液体萃取分离低碳醇共沸物提供理论依据。利用组合设计的离子液体萃取剂[Dmim][NTf2],测定了[Dmim][NTf2]-乙醇-水、[Dmim][NTf2]-正丙醇-水体系的液液相平衡实验数据;利用组合设计的离子液体萃取剂[Hmim][BF4]和[Hmim][OTf],测定了[Hmim][BF4]-乙醇-正己烷、[Hmim][BF4]-正丙醇-正己烷和[Hmim][OTf]-正丙醇-正己烷体系的液液相平衡实验数据;计算得到各个体系的分配系数和选择性,对数据进行了可靠性检验,拟合结果表明具有较好的可靠性;利用NRTL和UNIQUAC活度系数模型对数据进行回归得到相应的二元交互作用参数,为低碳醇共沸物的萃取分离工艺设计与优化奠定基础。对离子液体萃取分离低碳醇共沸物的工艺过程进行模拟与优化,探究塔板数、溶剂比等因素对萃取分离过程的影响,得到各个离子液体与低碳醇共沸物体系萃取分离的工艺流程参数,并利用年度总成本和CO2排放量对离子液体液液萃取分离低碳醇共沸物工艺进行了经济技术评价。通过与乙二醇为萃取剂的萃取精馏分离低碳醇-水的年度总成本和CO2排放量的对比,发现离子液体为萃取剂的液液萃取工艺具有明显优势,为离子液体萃取分离低碳醇共沸物的工业化应用奠定基础。