催化精馏研究的三大热点问题主要有催化剂装填方式、反应精馏匹配问题以及催化精馏过程设计与模拟。围绕三大热点问题，本文基于一种新型催化剂填装内构件渗流型催化剂填装内构件（简称SCPI），从流体力学和反应精馏耦合两个角度出发对内构件进行研究，分别建立适合内构件结构特点的CFD模型与反应精馏过程模型，为优化内构件结构和研究反应精馏过程提供基础与参考。基于SCPI特殊结构，分别建立了干压降、湿压降以及催化剂网盒持液高度的物理模型及数学模型。其中，对于干压降的求解，采用气体单相流模型进行模拟，并通过间接考虑波纹板阻力对流动影响的多孔介质模型实现。对于湿板压降的求解，采用多尺度分步模拟策略，并采用虚拟单相流方法对两相流问题进行处理。对于催化剂网盒持液高度的求解，采用欧拉-欧拉两相流模型进行模拟，其中，催化剂床层被当作多孔介质处理，并采用类似于欧根方程的多孔介质模型进行描述。通过将模拟结果与实验值对比，验证了模拟方法和模型的适用性。基于SCPI特殊结构形式，建立适合内构件结构特点的严格数学模型对反应精馏过程进行模拟，该模型不是建立在传统理论级概念基础之上，而是基于内构件具体结构形式建立的严格连续机理模型。此外，为方便用户更改参数和变量，研究反应精馏匹配关系，本文还对模型中各单元模块进行GUI界面设计和端口（port）设计，最终建立一套符合内构件结构的工艺流程。针对模拟计算中物性求解的难题，建立了gPROMS与ASPEN软件联用平台对物性进行计算。同时，针对所建催化精馏数学模型的特点及求解的困难性，本文还提出一些求解方法对催化精馏过程进行模拟计算，经验证这种方法不仅能使程序容易收敛而且能使计算稳定进行。本文基于SCPI型催化填料开发的流体力学计算模型和反应精馏耦合模型，可用于深入的研究反应精馏匹配关系，指导内构件优化和设计；其研究方法和思路可以为其他类型塔内件的研究提供物理建模、数学建模等方面的指导。