醋酸甲酯加氢制乙醇工艺,不仅能够解决聚乙烯醇和精对苯二甲酸生产过程中副产物醋酸甲酯大大过量的问题,还是煤制乙醇这一重要能源开发工艺的关键步骤。传统的醋酸甲酯加氢制乙醇工艺以反应器为核心,包含有一系列复杂的分离循环装置,不仅需要极高的氢酯比(进料中氢气与醋酸甲酯的摩尔比),还需要较高的生产能耗。本文将反应精馏技术应用于该加氢反应过程,提出了醋酸甲酯加氢制乙醇的气相反应精馏工艺,以降低该过程所需要的氢酯比和能耗。本文首先建立了描述反应精馏塔内汽液相流动的醋酸甲酯加氢气相反应精馏模型,并利用该模型对反应精馏过程进行模拟。以此为基础,本文开展了反应精馏塔的设计和操作参数的分析工作。模拟结果表明,反应精馏工艺能够将氢酯比由传统工艺的10:1降为2.7:1,降低了因氢气循环所带来的设备费用和操作费用。针对反应精馏工艺中反应精馏塔操作压力高的特点,本文将差压热耦合技术应用于工艺,通过在反应精馏塔和提纯塔之间实现能量集成,以降低工艺所需能耗。此外,本文还以年度总费用(TAC)最小为目标,对反应精馏工艺进行优化,并将优化后的结果与传统工艺进行比对,结果显示,反应精馏工艺能够减少41.10%的操作费用和2.90%的设备费用,所需的年度总费用减少18.10%。为进一步强化该反应精馏过程,本文还通过将催化剂不均匀地分布在反应段各个理论级上,探究了催化剂不均匀分布对醋酸甲酯加氢反应精馏过程的影响。结果表明,由于该加氢反应体系受反应动力学控制,催化剂不均匀分布对该反应精馏过程的影响很小,强化作用不明显。为探究催化剂分布对受化学平衡控制的反应体系的反应精馏过程的影响,本文还以经典的醋酸甲酯合成反应作为对比案例,在保证产品纯度和产率相同的情况下,通过改变催化剂段位置、催化剂总量以及催化剂不均匀分布方式来探究催化剂分布的影响。结果表明改变催化剂段位置能够减少10.12%的再沸器负荷和8.65%的冷凝器负荷,增大催化剂总量也能达到相同的效果,说明催化剂分布对受化学平衡控制的反应体系的反应精馏过程有着较为明显的影响,合理的分布方式能够降低反应精馏过程的能耗。此外本文还提出了一种催化剂不均匀分布的优化方法。利用该优化方法,所得到的最优催化剂不均匀分布方式能够少13.90%的再沸器负荷和11.93%的冷凝器负荷,有效地提高了催化剂的利用效率,为降低反应精馏过程能耗提供了一种简单易行的方案。