随着石油资源的日益减少,生物丁醇作为一种以生物质为原料的高能量生物燃料,比生物乙醇有着更好的应用前景,是石油等化石能源的首选替代品。然而发酵液中除了丁醇外,还含有丙酮、乙醇以及绝大部分的水,分离效果差及分离成本高成为生物丁醇发展的瓶颈,为此,开发高效节能的分离技术成为生物丁醇能否产业化的关键。针对生物丁醇发酵液体系分离困难且能耗大的问题,采用盐析、糖析萃取技术改进了发酵法生产正丁醇的传统精馏工段。系统地研究了盐（糖）析剂的选择、盐（糖）浓度、萃取温度、盐析比对粗醇和丙酮、正丁醇和乙醇（简称ABE）发酵液盐析（糖析）效应的影响,优化盐析工艺条件,设计“盐析-精馏”分离工艺流程。通过研究盐析剂对乙醇水溶液、丙酮水溶液,正丁醇+水体系相平衡的影响,揭示盐析的机理。通过核磁表征盐析（糖析）过程中乙醇分子、丙酮分子和正丁醇分子各基团的化学位移的变化,揭示盐析（糖析）的分子机理。针对生物丁醇碳链短而不能作为高级燃料的问题,通过在高温条件下往粗醇中加入K₃PO₄和钯碳对ABE进行同步盐析和反应,除去粗醇大部分水分,同时将短链ABE转化成长链的产物。二十多种盐析剂中,最适合粗醇分离的盐析剂为碱性盐中的碳酸钾、磷酸氢二钾、磷酸钾和焦磷酸钾。随着盐浓度的升高,有机相水含量和盐含量逐渐降低,水相中ABE含量逐渐降低。有机相中水含量可降至2.96 wt%,ABE在较高盐浓度下可实现完全回收。使用盐溶液时,粗醇中超过96%的水得以除去,ABE的回收率约为100%。如果将ABE虚构成一种物质,则可以运用Othmer-Tobias方程关联K₃PO₄盐析体系的相平衡数据。通过K₄P₂O₇的初始浓度,我们可以较为准确计算有机相中的含水量。有机相中的含水量和水相中的盐含量可以通过一个方程线性关联。粗醇中大部分水分可通过盐析法除去,因此,醪塔和丁醇塔的能耗得到大幅度降低。通过盐析+蒸馏法回收丙酮、丁醇和乙醇的总能耗被优化为21.87 MJ/kg丁醇,盐析+蒸馏法比常规精馏方法（42.96 MJ/kg丁醇）更节能。ABE发酵液的液-液平衡主要由盐含量决定,温度对其影响不大。较高的总溶剂量可实现更高的ABE回收率。从模拟发酵液/真实发酵液中回收了超过90 wt%的ABE,并除去超过99.75%的水分。ABE的溶解度和盐的质量摩尔浓度之间存在线性相关性。不同盐溶液对ABE发酵液的盐析效应为:K₄P₂O₇溶液>K₃PO₄溶液>K₂HPO₄溶液>K₂CO₃溶液。往粗醇分别加入蔗糖和葡萄糖后,有机相中的含水量由无糖条件下的60.00 wt%分别降低到了14.31 wt%和16.72 wt%,粗醇中超过89.5%的水得以除去。使用扩展后的Bancroft方程可准确计算相应的相平衡数据,计算时ABE被视为一种物质,无糖条件下有机相的含水量可以由糖的初始浓度计算出来。通过关联ABE的溶解度与盐的质量摩尔浓度求得Setschenow盐析常数?,得到盐析效应为:K₄P₂O₇>K₃PO₄>K₂HPO₄>K₂CO₃;引起盐析效应的顺序为:正丁醇>丙酮>乙醇,极性越强的溶质,越难从水溶液中盐析出来。分子机理表明,ABE分子的极性基团和?位的甲基/亚甲基是阴离子的主要作用部位。盐析剂的加入确实打破了ABE分子与水分子形成的氢键。葡萄糖分子对?位的甲基/亚甲基相互作用微弱,从而导致糖析效应远远弱于盐析效应。在高压反应釜中用乙醇和正丁醇对丙酮进行钯催化的烷基化反应以生产C₅-C₁₁汽油级别、柴油级别和航空煤油级别的燃料前驱体,其中所有前驱体和反应物通过K₃PO₄的盐析效应同步分离。前驱体包括酮和少量的醇,其可以被还原成烷烃以用作液体运输燃料。调节反应条件可以获得不同比例的C₅-C₇产物（单烷基化）和C₉-C₁₁产物（双烷基化）,总产物含量占无水有机相的82 wt%以上。