3-甲基吡啶与4-甲基吡啶沸点十分相近、性质相似,用一般的分离方法很难分开,如能将其分离为单一较高纯度的产物,可得到一系列国内外市场急需的化工原料,具有可观的经济价值。解离萃取是利用混合物组分间在水相的解离平衡常数的差异而达到分离目的的化学交换过程,尤其适用于分离沸点相近却具有弱酸(弱碱性)的有机物或异构体,但在国内研究甚少。本工作从基本溶剂理论出发,考察了影响解离萃取效应的因素并确定了操作条件。通过确定以有机相两甲基吡啶的体积比为主要考查指标,单级解离萃取正交实验表明:当甲基吡啶的混合物为24mL(含3-甲基吡啶68.47%,4-甲基吡啶26.52%,体积百分比)时,以浓度为2mol/L的对甲基苯磺酸为萃取剂,用量为60mL,正庚烷为溶剂,用量为48mL,温度为0℃时分离效果最好。重复性实验的结果验证了正交分析所得的最优条件是可信的,经过单级解离萃取的分离,混合物的体积比提高了近1倍,分离效果得到明显提高。本论文还对萃取剂及有机溶剂选择的原则进行了深入地讨论并提出了有效选择萃取剂和有机溶剂的方法。通过对加入萃取剂后的两相多元混合物体系进行详细的研究,建立能较准确地反映多级装置的操作情况,尤其是能合理描述装置内的浓度分布的多级解离萃取模型。对于2 mol/L HNO3～苯体系,测量了单一甲基吡啶在两相中的浓度分配值,运用最小二乘法拟合出未解离碱分配系数与有机相碱浓度的关联式如下:利用此二式及模型对2 mol/L HNO3～苯体系的分离过程进行了模拟计算,计算所得的理论级数为6级,与实验值一致,各级浓度分布与实验值比较吻合。以本工作前期单级实验(对甲苯磺酸～正庚烷体系)获得的平衡数据,分别计算分离因子的理论值与实验值,在多级操作的浓度范围内,以此两值的最小的标准偏差为目标,利用单纯形法进行最优化求得该体系的未解离碱的分配系数值,分别为有机相产品增浓区:DA=14.00 ,DB=14.80;水相产品提浓区:DA=13.13,DB=12.02,再结合模型进行逐级计算。与2 mol/L HNO3～苯体系相比,需要9级才能达到产品纯度要求。最后,以正交实验所得的最优实验条件重新设计工艺参数:进料混合物的浓度比为2.58:1,有机溶剂与混合物体积比为2:1,萃取剂与4-甲基吡啶摩尔比为1.2:1。再结合数学模型,进行逐级计算,结果表明:对于含3-甲基吡啶较多的混合物(yAf=0.68),两相产品纯度要求≥80%时需要3级操作,≥90%时需要6级操作,≥99%时需要14级操作。