酸性离子液体作为新型的溶剂和催化剂,因其可调的物化性质以及高催化活性、环境友好、可循环使用等优点,而备受国内外学术界和工业界的关注。异丙醇(IPOH)作为一种重要的化工原料和有机溶剂,近年来得到了广泛的应用。目前,国内外主要采用丙烯水合法合成异丙醇。但该工艺存在流程复杂,设备腐蚀严重,产生“三废”多,工艺能耗高,催化剂难再生等缺点。本课题提出以新型、高效、绿色的离子液体为催化剂,采用酯交换法对异丙醇合成过程进行研究,主要包括以下几方面内容:(1)结合热力学原理对乙酸异丙酯(IPAc)和甲醇(MeOH)酯交换合成异丙醇反应体系进行详细的热力学计算和分析,确定该反应在303-403 K反应温度范围内的焓变、熵变和吉布斯自由能变以及平衡常数与反应温度的关系,并从热力学角度对该反应体系进行较详细的分析。结果表明该反应为弱放热反应且平衡常数较小。(2)采用两步法合成了五种阳离子不同的Bronsted酸性离子液体,并利用FT-IR、1H-NMR和13C-NMR对其结构进行了表征;采用UV-Vis光谱和Hammett理论模型对其酸性强度进行测定;基于乙酸异丙酯与甲醇酯交换反应,在微型高压反应釜中对其催化活性进行测试。实验结果表明,制备的五种离子液体结构和其理论结构是一致,且离子液体纯度很高(>98%);五种离子液体催化活性与酸性强度呈正相关,其中1-(3-磺酸基)丙基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([Ps-mim]HS04)催化活性最高。(3)在加压反应釜内,以[Ps-mim]HS04为催化剂,对乙酸异丙酯和甲醇酯交换合成异丙醇反应动力学进行研究。实验考察了温度、醇酯比和催化剂浓度等因素对酯交换反应过程的影响。根据可能的反应机理建立了相应的均相反应动力学模型,获得模型参数。模型计算值与实验测定值进行比较,结果表明该模型能较好地描述离子液体[Ps-mim]HS04催化乙酸异丙酯与甲醇酯交换合成异丙醇反应过程。(4)在加压反应精馏塔中,以[Ps-mim]HS04为催化剂,对酯交换合成异丙醇工艺进行了研究,考察了操作压力、催化剂用量、醇酯比以及反应时间等因素对反应精馏过程的影响。在实验范围内,获得合成异丙醇的较佳工艺条件:操作压力为0.3 MPa,醇酯比4,催化剂用量1.Owt%,反应时间为3 h。在此工艺条件下乙酸异丙酯的转化率为99.44%以上。(5)在较佳工艺条件下,对催化剂的重复使用性能进行了测试。离子液体[Ps-mim]HS04经回收循环使用4次之后其催化活性没有明显变化,乙酸异丙酯转化率仍然高达99%。由表征结果可知,催化剂的结构没有发生改变,表明其稳定性较好。