【摘 要】
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丙酸甲酯常作为合成甲基丙烯酸甲酯的中间体和香料、调味品等的重要溶剂。丙酸甲酯和甲醇常在合成丙酸甲酯的过程中形成共沸物,一般的精馏方法不能将其分离。萃取精馏是共沸体系分离的常用方法,操作简便且能耗少。离子液体具有可设计性和良好的选择性,现已作为新型的绿色萃取剂已经受到了广泛的研究。基于此,本文选择以离子液体作为萃取剂,分离丙酸甲酯和甲醇共沸体系。主要研究内容如下:（1）运用COSMO-RS理论的CO
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丙酸甲酯常作为合成甲基丙烯酸甲酯的中间体和香料、调味品等的重要溶剂。丙酸甲酯和甲醇常在合成丙酸甲酯的过程中形成共沸物,一般的精馏方法不能将其分离。萃取精馏是共沸体系分离的常用方法,操作简便且能耗少。离子液体具有可设计性和良好的选择性,现已作为新型的绿色萃取剂已经受到了广泛的研究。基于此,本文选择以离子液体作为萃取剂,分离丙酸甲酯和甲醇共沸体系。主要研究内容如下:（1）运用COSMO-RS理论的COSMOtherm X软件,针对由27种阳离子和26种阴离子构成的702种离子液体分离丙酸甲酯和甲醇共沸体系的效果进行筛选和预测工作。总综合考虑选择性、溶解度和实际应用等因素,优先选择出四种最适宜的潜在的优良离子液体:三丁基甲基醋酸铵([N4441][AC]),1-丁基-2,3-二甲基咪唑醋酸盐（[BMMIM][AC]）,1-乙基-2,3-二甲基咪唑醋酸盐（[EMMIM][AC]）,1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（[EMIM][AC]）。（2）在101.3kPa下,测定了丙酸甲酯+甲醇的二元体系和含离子液体的三元体系(MP+Me OH+[N4441][AC]/[BMMIM][AC]/[EMMIM][AC]/[EMIM][AC])的气液相平衡数据。结果表明,四种离子液体的加入均能够丙酸甲酯在气相中的摩尔分数升高,产生盐析现象,此现象随离子液体浓度的增加而愈发明显,最终打破丙酸甲酯和甲醇的共沸。使用NRTL模型对实验数据进行关联,回归得到二元交互作用参数,表明了NRTL模型适用于含离子液体的三元体系。通过NRTL模型计算得出[N4441][AC]、[BMMIM][AC]、[EMMIM][AC]和[EMIM][AC]打破共沸所需的最小摩尔分数分别为0.0502、0.0631、0.066、0.0748。其中[N4441][AC]是四种离子液体中分离性能最好的,这与COSMO的预测结果相一致。（3）使用Aspen Plus流程模拟软件,对丙酸甲酯+甲醇+[N4441][AC]体系进行双塔连续萃取精馏工艺模拟,并用灵敏度分析工具,研究精馏塔理论板数、原料进料位置、萃取剂用量以及回流比等工艺参数变化对丙酸甲酯+甲醇体系的分离效果与设备能耗的影响。确定了萃取精馏塔最佳工艺参数:全塔理论板数为18块,原料和萃取剂分别在第5块塔板进料和第2块塔板进料,回流比为0.5;溶剂回收塔的工艺参数优化结果为:全塔理论板数5,原料进料位置为第2块,回流比为1。萃取精馏塔顶最终得到纯度为99.8%的丙酸甲酯。说明以[N4441][AC]为萃取剂用于萃取分离丙酸甲酯+甲醇共沸物具有良好的分离效果。为今后的实际生产操作提供参考依据。
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