碳酸二甲酯(DMC)和乙醇作为酯交换法合成碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的重要原料,其混合溶液在常压下存在最低共沸点,普通精馏难易将其分离。离子液体凭借其兼具盐和溶剂的特性、热力学和化学性质稳定、可设计性强等优势,为乙醇-DMC的分离提供了一种新的工艺。本文针对乙醇-DMC共沸物系,选择了三种阴离子相同的咪唑类离子液体(ILs):[HMIM][NTf2]、[BMIM][NTf2]、[EMIM][NTf2]作为萃取剂,研究了乙醇-DMC二元物系和乙醇-DMC-离子液体三元物系的汽液相平衡(VLE)数据,分析了三种萃取剂的加入对乙醇-DMC汽液相平衡的影响,探究了四种热力学模型对所研究物系的适用性,并进行了离子液体萃取精馏工艺模拟。(1)利用改进的Othmer汽液平衡釜,测定了常压(101.3 kPa)下乙醇-DMC二元物系VLE数据,验证了实验仪器和设备的可靠性,并研究了乙醇-DMC-[HMIM][NTf2]、乙醇-DMC-[BMIM][NTf2]、乙醇-DMC-[EMIM][NTf2]三个物系 VLE 数据。(2)实验结果表明,本文所研究的三种离子液体[HMIM][NTf2]、[BMIM][NTf2]、[EMIM][NTf2]对乙醇-DMC物系均产生了盐效应,降低了 DMC的活度系数;加入的ILs摩尔分数越高,产生的盐效应越强;三种离子液体的分离效果,[HMIM][NTf2]优于[BMIM][NTf2]优于[EMIM][NTf2],说明阳离子碳链越长,离子液体产生的盐效应越强。(3)采用Wilson、NRTL、UNIQUAC三种活度系数模型对乙醇-DMC VLE数据进行关联,三种模型对二元物系关联效果均较好,平均相对偏差分别为 1.15%、1.09%和 1.26%;采用 Wilson、NRTL、UNIQUAC 和eNRTL四种活度系数模型对乙醇-DMC-离子液体VLE数据进行关联,前三种模型的关联效果较好,平均相对偏差均不超过2%,eNRTL模型的ARD较大,不适用于本研究物系。(4)利用Aspen Plus软件,建立离子液体虚拟组分,采用NRTL模型,探究离子液体[BMIM][NTf2]萃取精馏分离乙醇-DMC的可行性并进行工艺流程模拟,并以全年总费用(TAC)最小为目标函数完成流程优化,确定最佳操作参数。在达到相同分离要求时,对比离子液体[BMIM][NTf2]与普通溶剂糠醛的萃取精馏模拟结果发现,[BMIM][NTf2]萃取剂用量少、回收率高,萃取精馏过程全年总费用小,具有较好的推广应用前景。综上,本文针对乙醇-DMC共沸物系,首次使用离子液体作为萃取剂萃取精馏分离乙醇与DMC,并研究了乙醇-DMC-[HMIM][NTf2]、乙醇-DMC-[BMIM][NTf2]、乙醇-DMC-[EMIM][NTf2]三种三元物系 VLE 数据,为离子液体萃取精馏分离乙醇-DMC共沸物提供了数据支撑和理论依据。将关联得到的活度系数模型中乙醇、DMC与[BMIM][NTf2]的交互作用参数,进一步应用到工艺流程模拟软件中,完成了离子液体[BMIM][NTf2]萃取精馏工艺流程的模拟与优化,验证了离子液体[BMIM][NTf2]萃取精馏的可行性。