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在丙烯水合法生产异丙醇(IPA)的过程中会产生富含异丙醚(DIPE)、IPA的工业废水,但三元共沸物的形成给DIPE和IPA的分离回收带来了严峻的挑战。本研究基于COSMO-RS模型筛选出了最优的离子液体(IL)并研究了其分离机制,通过气液相平衡(VLE)实验进一步验证了其分离性能并获得了交互作用参数,然后提出以EG、[EMIM][OAc]及其混合溶剂分别作为萃取剂的三元萃取精馏方案。具体工作如下:(1)基于COSMO-RS模型,通过分子模拟软件从108种离子液体中筛选出了 1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM][OAc]);通过屏蔽电荷密度和过剩焓的分析,从分子水平上解释了[EMIM][OAc]与该共沸体系的作用力和成键机理。结果表明,阴离子[OAc]-其具有较强的氢键受体能力,且[EMIM][OAc]与该共沸物之间的相互作用力表现为:water>IPA>DIPE。(2)借助平衡釜在常压下完成了[EMIM][OAc]和EG与该共沸体系的三元VLE实验。y-x’图的结果进一步证实了 EG和[EMIM][OAc]的分离性能,且[EMIM][OAc]的分离能力明显优于EG。基于NRTL模型完成了对实验数据的关联,结果发现,DIPE+IPA+[EMIM][OAc]、IPA+water+[EMIM][OAc]以及DIPE+IPA+EG的模型拟合值与实验值的偏差分别为 2.65%、2.27%和3.65%。(3)提出了以EG为萃取剂的三元萃取精馏(ED)分离方案,基于顺序迭代优化程序,确定了最佳操作参数。然后引入变压热交换方式探究了该工艺的热集成节能方案,其能耗降低了 37.16%,TAC降低了27.18%。(4)将EMIM][OAc]的理化性质定义到Aspen Plus数据库中并导入实验获得的二元交互作用参数后,完成了 ILs三元萃取精馏工艺的设计和模拟。进一步提出了其热集成节能强化工艺配置。综合评估的结果发现:热集成强化方案使得能耗和TAC分别降低了 28.50%和10.59%。与常规溶剂EG相比,能耗和TAC更是降低了 27.71%和12.29%。(5)为了进一步提高能量利用效率,提出了以[EMIM][OAc]和EG为混合溶剂的萃取精馏分离工艺,确定了最佳的混合比为:4:6。引入变压热交换技术和蒸汽再压缩技术,设计模拟了两种热集成强化方案。综合评估发现,变压热集成方案在能耗和成本上更具优势,且与无热集成的方案相比,其能耗和TAC分别降低了 32.17%和20.51%。综上,本文针对DIPE-IPA-water废水物系,首次引入离子液体作为萃取剂,完成了从分子模拟筛选、VLE实验、模型关联到过程模拟及热集成强化的完整研究,基于TAC对所提出的多种精馏分离工艺进行了综合评估,从而确定了最佳的分离方案,为工业化提供了现实意义的指导。