COSMO-RS和UNIFAC-Lei模型作为两种重要的预测型热力学模型在预测离子液体热力学性质方面有着广泛的应用。选择合适的离子液体分离剂是气体脱水过程的关键技术。鉴于离子液体种类繁多,不可能通过实验逐个筛选,因此本论文采用COSMO-RS模型计算出各种离子液体对气体混合物的选择性和气体在离子液体中的亨利系数,并且综合考虑离子液体的物理性质和热稳定性,从而筛选出适用于气体脱水的离子液体吸收剂;对于UNIFAC-Lei模型二元基团作用参数缺失的气体-离子液体体系,通过关联气体在离子液体中的溶解度实验值得到二元基团相互作用参数,对UNIFAC-Lei模型基团参数表进行补充,此外,将UNIFAC-Lei模型用于预测气体-离子液体体系的气液相平衡,建立气体脱水过程的平衡级数学模型,指导过程优化设计。首先,优化COSMO-RS模型的参数以及关联气体-离子液体UNIFAC-Lei模型基团作用参数。通过调节ADF版本COSMO-RS模型中静电作用能系数,氢键强度系数,有效接触面积这三个可调参数,采用牛顿迭代法使得热力学性质的计算值和实验值偏差最小,从而得到适用于离子液体体系的参数。用改进后的参数来预测有机溶质在离子液体中的活度系数,高温和低温下CO2在纯离子液体和二元混合离子液体中的溶解度,含离子液体体系的二元汽液相平衡,结果表明改进后计算值与实验值的平均相对偏差较之前版本明显降低。另外,以萃取精馏分离苯和噻吩为例,验证了使用改进后参数的COSMO-RS模型筛选离子液体(萃取剂添加剂)的能力。UNIFAC-Lei模型作为一种有效的预测型热力学模型,可以用来预测气体在离子液体中的溶解度,但气体与离子液体之间的基团作用参数较少,CO2, CO, H2与离子液体的基团作用参数已经可以从文献中查到,但是其他气体(CH4、C2H4、02、H2S和N20)与离子液体的基团作用参数还没有获得,本研究通过拟合这五种气体在不同离子液体中的溶解度数据,使得气体溶解度的UNIFAC-Lei模型计算值和实验值的平均相对偏差最小,关联出有效的基团作用参数,对含离子液体的UNIFAC-Lei模型参数表进行补充。第二,筛选合适的离子液体吸收剂和分析脱水机理。本研究通过COSMO-RS模型计算结果比较水在285种离子液体(15种阳离子和19种阴离子)中的溶解度,离子液体对于CO2和H2O的选择性,以及离子液体的热物理性质(熔点,热稳定性),确定[EMIM][Tf2N]作为合适的气体吸收剂,并考察[EMIM][Tf2N]对两种不锈钢材质的腐蚀性,结果表明该离子液体对不锈钢材料不产生腐蚀作用;通过分析表面电荷密度分布、过剩焓和结合能,结果表明氢键能和范德华能分别在二元体系[EMIM][Tf2N]+H20 和[EMIM][Tf2N]+C02 中起主要作用,且[EMIM][Tf2N]和H20之间的作用力要大于[EMIM][Tf2N]和C02之间的作用力。第三,进行气液相平衡实验和建立脱水过程的平衡级模型。通过气体-离子液体体系气液相平衡实验考察了离子液体中水的加入对CO2在其中溶解度的影响,发现CO2在离子液体和水的二元混合物中的溶解度要小于其在纯离子液体中的溶解度,说明当有水存在时,CO2在离子液体中溶解度将降低,有利于离子液体用于CO2气体脱水过程的进行;同时考察了离子液体的加入对水的蒸汽压的影响,发现加入离子液体后水的蒸汽压比同温度下纯水的饱和蒸汽压低,水中离子液体量越少,水-离子液体二元混合物的蒸汽压越接近与同温度下纯水的饱和蒸汽压,说明了水和离子液体的作用力要大于水分子之间的作用力。本研究还考察离子液体流量及离子液体入口水含量对气体产品中水含量的影响,发现随着离子液体流量的增大,产品中水含量先降低,后趋于稳定,而气体产品中水含量随着离子液体入口水含量的增大而增大;并将实验值与平衡级模型预测值进行比较,平均相对偏差为11.52%,表明平衡级模型能很好地与实验结果吻合,能有效预测离子液体气体脱水结果。最后,提出一种离子液体用于气体脱水的连续工艺流程,并对该工艺流程进行优化。考察离子液体气体脱水过程中吸收塔理论塔板数,吸收塔操作温度,离子液体流量,闪蒸罐操作温度和压力对产品中水含量的影响,确定最佳工艺条件;同时考察三甘醇气体脱水过程中吸收塔理论板数,三甘醇质量流量,再生塔理论板数,再沸器温度对产品中水含量的影响,得到最佳工艺条件将离子液体气体脱水过程和三甘醇气体脱水过程进行对比,结果表明,在产品气中水含量均为489ppm的前提下,两个流程中离子液体和三甘醇的用量分别为10000和14024 kg.h-1,CO2产品回收率分别为98.34%和93.61%。与三甘醇吸收剂相比,采用离子液体为吸收剂时,总加热负荷和总冷却负荷分别降低80.57%和80.06%。