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近年来,化学工业发展的一个明显趋势是节能降耗,实现绿色生产。离子液体具有熔点低、沸点高、饱和蒸汽压几乎为零、良好的溶解性和催化性能等特点,在节能环保方面有良好的应用前景。反应萃取精馏(RED)是将反应精馏和萃取精馏集成于同一设备的过程,能提高反应转化率和选择性、降低能耗、减少设备投资。本文将离子液体应用于反应萃取精馏过程,结合了离子液体和反应萃取精馏过程的优点,进行了以离子液体为催化剂和分子液体为萃取剂的反应萃取精馏过程研究。本文以离子液体1-磺酸丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([HSO3bmim][HSO4])为催化剂、以邻二甲苯(OX)为萃取剂,通过乙酸甲酯和异丁醇酯交换反应的反应萃取精馏过程合成乙酸异丁酯和甲醇。首先,分别分析了催化剂和萃取剂对甲醇-乙酸甲酯和异丁醇-乙酸异丁酯两个共沸物汽液相平衡的影响,发现催化剂对反应萃取精馏过程的汽液平衡有不利影响,应加入适宜的量。萃取剂能同时破坏两个共沸点,满足分离要求。测定了反应动力学数据,并讨论了不同反应条件的影响。根据反应机理,采用理想均相模型(IH)和非理想均相模型(NIH)关联反应动力学数据,获得了相应的模型方程参数,结果表明NIH模型对该反应速率的描述更加准确。利用反应残余曲线进行了反应萃取精馏过程的可行性分析。其次,建立了乙酸甲酯与异丁醇酯交换反应的反应萃取精馏过程,并进行了模拟计算。结果表明:利用反应萃取精馏工艺能得到高纯度的甲醇和乙酸异丁酯;反应萃取精馏塔内存在最佳回流比、最佳催化剂和萃取剂混合物进料位置以及最佳催化剂进料流量;在萃取剂回收塔中,乙酸异丁酯纯度以及萃取剂和催化剂混合浓度随回流比和理论板数的增加而增加,萃取剂回收塔内也存在一个最优进料位置。进行了反应萃取精馏实验,实验结果与相同条件下的模拟计算结果吻合较好,证明了反应萃取精馏过程的可行性和模拟计算的可靠性。最后,以年总费用(TAC)为目标函数,对反应萃取精馏过程和反应精馏(RD)过程进行了优化,得到了两个流程最优的操作参数和结构参数。对比反应萃取精馏和反应精馏在最优参数下的结果,发现反应萃取精馏过程能耗和年总费用均比反应精馏低。