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乙腈是重要的化工原料和有机溶剂。乙腈与水的共沸体系的分离是乙腈精制过程中的重大挑战之一。基于离子液体沸点高、分离能力强、稳定性好等优点,以离子液体为添加剂的萃取精馏技术备受关注。本文通过理论预测和实验验证了乙腈(1)+水(2)+离子液体(3)三元体系的汽液相平衡,采用NRTL方程对实验数据进行了关联,在此基础上进行了离子液体萃取精馏过程设计和模拟,综合研究了不同离子液体对乙腈与水体系分离的促进效应。采用COSMO-RS模型预测和比较了以1-乙基-3-甲基咪唑([EMIM]+)为阳离子,氨基酸为阴离子构成的18种氨基酸离子液体及15种季胺类离子液体(包含10种胆碱离子液体)对乙腈-水混合物汽液相平衡的影响,计算了相互作用能、表面电荷密度分布、混合焓等热力学性质,分析了离子液体对乙腈-水分离的促进机理。参照1-乙基-3-甲基咪唑醋酸([EMIM][OAC])的效果,发现1-乙基-3-甲基咪唑脯氨酸([EMIM][Pro])具有与[EMIM][OAC]可比拟的效果,比N,N,N-二甲基-丁基乙醇胺乙醇酸([N1,1,4C2OH][GAC])的效果有所超越。系统中不同组分间的相互作用(以氢键作用为主)因离子液体的加入而改变,其中离子液体与水的相互作用能最大。水及乙腈分别与离子液体的作用能差异导致乙腈更容易从混合物中逸出。在101.3 kPa下,测定了乙腈(1)+水(2)+[EMIM][Pro](3)和乙腈(1)+水(2)+[N1,1,4CZOH][GAC](3)三元系统的恒压相平衡数据。结果表明：[EMIM][Pro]、 [NM,4C2OH][GAC]都可促进乙腈水混合物的分离。当离子液体添加量仅为0.05(摩尔分数)时即可消除乙腈-水的共沸点,并且在乙腈的高浓度区其相对挥发度能显著提升。离子液体添加量越大则越易促进乙腈与水的分离。利用NRTL模型关联了实验数据,得到了乙腈-离子液体和水-离子液体的二元交互参数,关联的最大偏差为3.42%。利用Aspen plus软件,选用NRTL热力学物性方程,分别模拟了以[EMIM][OAC]、 [EMIM] [Pro]、[N1,1,4C2OH] [GAC]为添加剂的乙腈水精馏过程,研究了塔板数、原料及添加剂进料板位置、添加剂进料温度、回流比、溶剂比、采出率对萃取精馏的影响。从分离效果及节能的角度而言,[EMIM][Pro]成为一种潜在的高效价廉且更环境友好的乙腈-水混合物的分离添加剂。本文为离子液体在乙腈水共沸物分离中的应用提供基础数据和理论参考。