乙醇是一种清洁的燃烧燃料,与化石燃料相比,可减少二氧化碳排放。此外,乙醇是重要的工业原料。在使用乙醇时,一个重要的问题是其含水量。乙醇和水在质量分数89.4%时形成共沸物,通过常规方法不可能获得更高的纯度。因此,采用萃取精馏等特殊方法使纯度提高。在萃取精馏法中,传统溶剂面临溶剂损失、难以再生、毒性、高能耗等问题。由于蒸汽压力可以忽略不计、沸点较高等优点,新型离子液体(ILs)在打破乙醇水共沸点方面受到越来越多的关注,在减少溶剂损失、溶剂易再生和降低能源需求方面有巨大潜力。因此,有必要模拟基于ILs的萃取精馏过程,以检查其可行性。目前在设计基于ILs的萃取精馏工艺时,采用了 Aspen plus软件进行模拟。采用COSMO-SAC热力学模型。常见的热力学模型依赖于二元相互作用或群贡献参数,由于实验有限,这些参数通常很难得到。而COSMO-SAC模型是基于sigma剖面值,通过最近的离子液体数据库(ILUAM)在Aspen plus软件中定义。COSMO-SAC模型本质上是用大量的ILs验证的,它的精度与其他热力学模型相似。在本研究中,用两种ILs[Bmim]BF4和[Emim]BF4作为溶剂,设计了 Aspen plus萃取蒸馏工艺,用于乙醇脱水。设计的工艺主要包括萃取精馏塔和用于ILs再生的闪蒸罐。通过灵敏度分析,优化了萃取精馏的控制参数,将其作为乙醇混合物34和溶剂8的进料位置,理论板总数45,溶剂进料(S/F)比0.32,回流比1,闪蒸罐ILs再生的温度和压力分别为200℃和0.01 atm。对模拟结果进行了验证,与前人报导的乙醇脱水厂的结果吻合较好。在比较这两种ILs的结果表明,采用[Bmim]BF4时,乙醇纯度达到99.43 mol%,水的去除率为96.78 mol%。然而,在采用[Emim]BF4时,乙醇纯度为99.96 mol%,水的去除率达到99.96 mol%纯度进一步增加。两种ILs的总能耗(TEC)几乎相同,但[Emim]BF4在乙醇纯度和去除水能力上表现更好。对现有的ILs和常规溶剂进行了能耗比较,结果表明在萃取精馏中使用ILs分离乙醇-水混合物比传统溶剂能耗更低,并且ILs能够减少溶剂再生过程中溶剂的损失。因此,ILs可以使乙醇脱水过程更具备可行性。综上,使用非易挥发性的ILs溶剂有几个优点。由于ILs溶剂的蒸汽压力可以忽略不计,因此易于再生和可调谐的阳离子+阴离子模式,可以优化工艺设计。在今后的研究中,COSMO-SAC模型可以在其它类(吡啶、三唑)ILs溶剂中得到更广泛的使用。