过程工程学报 ›› 2026, Vol. 26 ›› Issue (8): 911-920.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225187
刘嘉慧1, 王洋洋1, 辛华1, 张志刚1, 王文俊2, 张亲亲1*
Jiahui LIU1, Yangyang WANG1, Hua XIN1, Zhigang ZHANG1, Wenjun WANG2, Qinqin ZHANG1*
摘要: 乙酸正丁酯是重要的有机化工原料,广泛应用于涂料、油漆、油墨、印刷、电子工业、皮革加工等领域。正丁醇酯化法是制备乙酸正丁酯的主要方法,此过程会产生正丁醇和乙酸正丁酯的混合物,需对二者进行分离。然而,常压下二者会形成共沸物,传统精馏无法实现高纯分离。本研究基于COSMO-RS理论的COSMOthermX软件,以选择性为主要指标,结合离子液体黏度等因素,筛选出1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM][AC])、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯([EMIM][DMP])和1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯([EMIM][DEP])三种离子液体作为萃取剂。在常压、303.15 K下,测定了正丁醇-乙酸正丁酯-离子液体三元体系的液液相平衡(LLE)数据,采用Othmer-Tobias, Bachman和Hand方程对LLE数据进行可靠性检验,通过选择性和分配系数比较三种离子液体的萃取性能,并使用非随机双液体(NRTL)模型对LLE数据进行关联。最后,通过σ-profile和σ-potential分析,对三种离子液体萃取分离正丁醇-乙酸正丁酯共沸体系机理进行了探讨。结果表明,Othmer-Tobias, Bachman和Hand方程对三元LLE数据的线性相关系数R2均大于0.95,实验所得相平衡数据具有较高的可靠性;三种离子液体的分配系数和选择性均大于1,均可用于分离正丁醇和乙酸正丁酯混合物,分离性能大小顺序为[EMIM][AC]>[EMIM][DMP]>[EMIM][DEP];NRTL模型计算值与实验结果的RMSD均小于3%,NRTL模型描述本研究三元体系的LLE行为具有良好的适用性;离子液体与正丁醇间具有更强的氢键相互作用,因此,离子液体可将正丁醇从其与乙酸正丁酯的混合物中萃取分离,三种离子液体与正丁醇的相互作用大小顺序为[EMIM][AC]>[EMIM][DMP]>[EMIM][DEP]。