本文建立了一套以强酸型离子交换树脂为催化剂,用醋酸和丁醇催化反应精馏合成5kt/a醋酸丁酯的工业实验装置,在泰森化工集团醋酸丁酯车间进行了较系统的实验研究。通过该工业实验得到了适宜的操作条件,有机相回流比为1.7～2,水回流比为3.3～4.3,釜液中酸含量为30%～50%时,酯化塔顶的丁酯含量为84%～90%,醋酸含量低于0.003%,与硫酸做催化剂的工艺相比,酯化塔顶的丁酯含量提高了3个百分点,酯化塔蒸汽消耗量降低了约15%。实验研究还表明,该催化精馏工艺可长期连续稳定操作。应用Aspen plus模拟软件,采用动力学模型,加入催化反应精馏的反应动力学平衡常数及反应活化能,以及塔板持液量,对醋酸丁酯催化反应精馏工艺进行了模拟计算,模拟计算的结果与工业实验结果吻合较好,酯化塔顶丁酯含量、塔内浓度分布和温度分布的相对误差均小于16%。应用该算法对醋酸丁酯催化反应精馏塔和操作条件进行模拟优化,优化的催化反应精馏塔精馏段级数为19,反应段级数为15,适宜的有机相回流比和水回流比分别为1.5和3,釜液中酸含量为27.91%,酯化塔顶的丁酯含量可达90%,醋酸含量为0.003%,酯化塔与后续的精馏塔加热蒸汽的消耗量比工业实验的催化精馏酯化塔节约了10%。