碳酸二甲酯(DMC)作为一种优良的绿色溶剂和化工中间体,是煤化工、甲醇(MeOH)化工以及CO2应用下游产业链的重要延伸。但其生产过程中面临着与MeOH形成共沸、分离能耗高、操作复杂的技术难题,极大地制约了其工业化经济效益。离子液体(ILs)是一种新兴的绿色溶剂,具有结构可设计、蒸汽压低、分离回收简便等优良性质,可通过空间结构调配以及官能团功能化设计,实现与共沸物各分子间选择性的键合及分离,使其在分离共沸物方面具有广阔的应用前景。本文针对ILs用于萃取精馏分离MeOH-DMC共沸物开展了相平衡实验及分离性能研究,并分别针对ILs萃取精馏工艺与传统MeOH-DMC分离工艺进行了过程模拟与系统集成优化研究。论文主要创新工作及成果如下:1.筛选了空间结构取向不同、阴阳离子极性相异的三种咪唑类离子液体[Bmim][Tf2N]、[Emim][Tf2N]和[Emim][PF6]作为萃取剂,开展了 IL-MeOH-DMC体系相平衡研究。实验结果显示,三种ILs的分离性能强弱顺序分别是:[Bmim][Tf2N]>[Emim][Tf2N]>[Emim][PF6];阳离子侧链较长以及阴离子极性较大的离子液体[Bmim][Tf2N]分离效果最佳,其摩尔分数达到0.05时即可消除体系共沸点;计算了阴、阳离子分别与MeOH和DMC之间的相互作用能,阳离子与共沸物分子间的键能高于阴离子的作用,但不同阳离子对两组分间的作用相差较小,因而确定了阴离子与共沸物分子间的键合作用强弱是实现共沸物高效分离的关键;阴、阳离子与共沸物分子间的键能强弱次序分别为[PF6]-<[Tf2N]-,[Emim]+<[Bmim]+,验证了[Bmim][Tf2N]拥有最好的分离效果。2.系统地开展了 ILs萃取精馏技术与传统碳酸乙烯酯(EC)萃取精馏技术、乙二醇(EG)萃取精馏技术以及变压精馏技术四种共沸物分离过程的模拟与参数优化。通过构建酯交换制备DMC工艺模拟系统模型,采用全局灵敏度分析方法,确定工艺过程的约束条件包括:(1)EC转化率99.8%;(2)循环MeOH浓度90wt%;(3)DMC产品质量≥99.5wt%;(4)EG产品纯度≥99wt%。以系统能耗为控制目标,对分离过程的参数进行了优化,在相同约束条件下,工艺能耗大小顺序依次为:EG萃取精馏技术>EC萃取精馏技术>ILs萃取精馏技术>变压精馏技术。3.利用（火用）分析手段对变压工艺过程中的有效能流构成进行了探索研究,结果显示:共沸物分离过程中的内部循环物流（火用）是输入（火用）的1.55倍,循环过程建立初始阶段需要耗费更高的有效能,稳态过程不易建立;变压精馏共沸物分离过程的（火用）损为7.9%,占全流程总损失量的80%以上;分析并确定制备DMC过程的（火用）损症结是不同品位的能量未能有效利用;通过梯级利用方法对系统进行能量集成,变压精馏分离共沸物过程的能耗降低至4.16 t/tDMC,能耗降低幅度达27%以上。