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本文旨在利用Aspen Plus及Aspen Dynamics软件对酯交换合成乙酸异丁酯的反应精馏工艺进行系统研究,通过酯交换途径将乙酸甲酯与异丁醇反应可以实现前者的高值化利用,同时反应得到的另一产物甲醇可提高产品附加值。但该路径具有较不利的相对挥发度排序且反应过程受酯交换平衡限制,反应转化率不高导致常规反应精馏(RD)过程能耗大。为进一步取得反应精馏技术的经济优势,在遵循协同效应的基础上对酯交换合成乙酸异丁酯常规RD工艺的强化过程进行研究。提出了热集成变压反应精馏工艺、反应精馏隔壁塔工艺以及差压隔壁塔反应精馏工艺,并以年度总费用(TAC)为目标研究了各流程的节能力度,引入±20%进料流量以及5%进料组成变化对其动态控制策略的抗干扰能力进行分析。首先,利用剩余曲线对酯交换合成乙酸异丁酯的反应精馏过程进行了可行性分析,在此基础上建立并优化了酯交换合成乙酸异丁酯的常规RD工艺,获得了最优操作参数下的TAC为1334.63×103$/year。针对常规RD工艺设计了组成加温度控制结构,其在±20%进料流量和5%进料组成扰动下的动态响应结果表明常规流程控制难度不大、易于实现鲁棒性控制。对热集成变压反应精馏(PST-RD)过程采用严格的换热模块进行稳动态优化设计。操作压力被视为优化过程中影响TAC变化的重要决策变量之一,优化结果表明PST-RD过程的最小TAC为878.18×10~3$/year;与常规RD流程相比,可获得42.32%的能耗节省以及34.20%的TAC降低。针对最优PST-RD工艺提出了双温控制结构以及压力/组成串级控制结构两种控制策略,其动态响应结果表明无论是面对何种扰动改进后的压力/组成串级控制结构均更易实现PST-RD过程的有效外部热量集成。最后利用三塔模型对提出的反应精馏隔壁塔(RDWC)及其改进工艺差压隔壁塔反应精馏(DP-RDWC)进行了稳态优化与动态控制策略的研究。以TAC为目标的优化结果表明两流程的最小TAC分别为1161.32×103$/year以及906.80×10~3$/year;与常规RD流程相比,RDWC工艺可获得22.66%的能耗节省以及12.99%的TAC降低;而其进一步的改进工艺——DP-RDWC过程可获得36.02%的能耗节省以及32.06%的TAC降低。针对经济性最佳的DP-RDWC工艺提出三种不同的动态控制策略,其动态响应结果表明三种控制策略均可获得鲁棒性控制效果,但组成/温度串级控制结构CS3所需的稳定时间更短且产品纯度偏差更小。通过比较酯交换合成乙酸异丁酯的三种强化工艺不难发现热集成变压反应精馏工艺表现出最佳的稳态经济性而差压隔壁塔反应精馏工艺略次之;但若从经济性和可控性双方面进行权衡,后者应为最佳选择。