关键词:
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模型和黏度预测模型,计算了65种ILs的选择性、溶解度和黏度,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数据的均方根误差分别为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,1kcal≈4.186kJ),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。