甲缩醛是一种重要的化工原料,其普遍用于化工中间体、溶剂、涂料及燃料添加剂等的生产中。以水为萃取剂的萃取—反应精馏工艺可以用于合成高纯度甲缩醛,而根据萃取剂的来源又可将其分为双进料和三进料两种类型。虽然这两种方案在实验上都已被进行了研究及验证,但是目前仍缺乏对这两种方案的深入分析和对比。除此之外,由于该工艺还需要进行甲醇的回收,如何更好地提高过程经济性是一个值得研究的问题。在本工作中,首先模拟和分析了两种萃取—反应精馏工艺,并对其进行了深入对比,选择出较优的方案。在此基础上,合成和模拟了甲缩醛反应精馏隔壁塔工艺,并对该工艺的特点和过程传递阻力的影响等进行了详细研究。本论文具体内容包括以下三个方面:首先,通过选择合适的热力学与动力学模型,对双进料和三进料两种甲缩醛萃取-反应精馏流程进行了模拟和优化,并比较了两种流程在反应、分离和经济性等方面的差异。结果表明,双进料和三进料两种流程都可以达到流程要求,三进料型流程中甲醇的分离更加容易,但额外加入的水却会对反应速率和回收塔塔釜热负荷等造成负面影响。对比两种流程的经济性后可以得出,三进料型流程无论在总热负荷或TAC等方面均要优于双进料型流程,证明其具有明显的优势;其次,在甲缩醛反应精馏流程的基础上合成了甲缩醛反应精馏隔壁塔,并采用双塔热耦合模型对该流程进行了模拟和分析。结果表明,通过反应精馏隔壁塔工艺可以有效避免常规反应精馏中所存在的中间组分返混效应,而这也是反应精馏隔壁塔经济性优于常规反应精馏的重要原因之一。通过对比双进料和三进料两种类型的常规反应精馏和反应精馏隔壁塔工艺,发现能耗和投资费用均最高的是双进料型常规反应精馏流程,最低的则是三进料型反应精馏隔壁塔流程,相比于前者其能耗和投资费用可分别降低22.2%和19.01%;最后,对三进料型甲缩醛反应精馏隔壁塔中传递阻力的影响进行了分析,包括气液间传递阻力和催化剂扩散阻力。结果表明,气液间传递阻力会显著影响塔内组成、温度和气液流率的分布,进而影响到隔壁塔内两侧的压强,对反应精馏隔壁塔具有不可忽视的影响。其次,考虑气液间传递阻力前后的隔板传热对过程的影响也并不相同。最后,对催化剂扩散阻力的评估结果表明塔内催化剂总效率因子均值为0.86,且催化剂扩散阻力对反应段内的温度和浓度分布具有一定影响,这说明在进行甲缩醛反应精馏隔壁塔的设计时同样需要考虑催化剂扩散阻力。