近年来,具有诸多优良特性的离子液体作为新型萃取剂和催化剂引起了广泛关注,尤其是在节能环保方面优势突出。其一,离子液体可用于消除反应精馏中不同化合物因非理想相平衡而产生的共沸混合物。其二,离子液体可作为诸多化学反应过程的催化剂。蔡贾林等人(Ind. Eng. Chem. Res.2011,50)最近将离子液体应用于乙酸甲酯和丁醇转酯反应精馏过程,进行了稳态流程模拟。本文以年总成本最低为目标,重新探索了经济最优的精馏塔压力、精馏塔塔板总数和进料位置。结果表明,当反应精馏塔的压力为0.8atm、塔板总数为37、丁醇和乙酸甲酯分别从第10块和第35块塔板进料时,年总成本最低。采用TAC优化算法可节约成本24.4%,而甲醇和乙酸丁酯的产品纯度仍然保持在97.4%和99.6%以上,为实际反应工艺的节能优化提供了理论依据。进而,本文以乙酸甲酯和丁醇转酯反应的实际生产工艺为背景,设计离子液体作为萃取剂和催化剂的反应精馏流程并研究控制策略克服干扰。两个用于检验控制系统控制性能的阶跃扰动分别是±20%的进料流量阶跃扰动和5%的进料组分阶跃扰动。闭环仿真结果表明,产物MEOH纯度维持在摩尔分率99%±0.11%,产物BUAC纯度维持在摩尔分率99.4%±0.12%。结果证明了离子液体作为萃取剂和催化剂乙酸甲酯和丁醇的转酯反应可行性和可控性,面对流量和组分的较大扰动保持运行的稳定性和良好的产品质量。