分离乙酸乙酯+乙醇+水体系：离子液体筛选、汽液相平衡和过程模拟

作     者：李鑫 王维 张羽 谢湫钰 袁昊 

作者机构：大连理工大学化工学院 

出 版 物：《化工进展》 (Chemical Industry and Engineering Progress)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 081701[工学-化学工程] 0703[理学-化学] 

主　　题：离子液体 共沸(混合)物 萃取精馏 汽液平衡 机理分析 模拟 

摘      要：乙酸乙酯、乙醇和水体系能够形成三个二元和一个三元的共沸体系。本文旨在以离子液体(IL)为萃取剂打破这些共沸，实现该三元体系的有效分离。基于COSMO-RS模型和粘度预测模型，计算了65种ILs的选择性、溶解度和粘度，发现1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐([BMIM][Ac])是65种ILs中最符合要求的萃取剂。进行了乙酸乙酯(1) + 乙醇(2) + 水(3) + IL(4)的四元汽液相平衡(VLE)实验，证实[BMIM][Ac]能够打破所有共沸体系，验证了筛选结果。NRTL和UNIQUAC方程关联四元VLE数据的RMSD分别为1.69%和2.20%，关联结果可靠。通过量化计算定性和定量分析了IL分离该三元体系的机理，表明[BMIM][Ac]与乙酸乙酯发生弱氢键作用(–8.22kcal/mol)，与乙醇和水分别发生强氢键作用(–15.83kcal/mol和–16.14kcal/mol)。基于方程关联所得参数，模拟并优化了以IL为萃取剂分离乙酸乙酯 + 乙醇 + 水体系的萃取精馏过程，显示乙酸乙酯、乙醇和水的产品纯度均可达到0.999。研究结果验证了[BMIM][Ac]作为萃取剂分离该三元共沸体系工业化可行性。