生物酶催化具有绿色环保、催化性能高的优点,但是游离酶不易回收、稳定性差,因此很难应用于反应精馏。反应精馏是化工过程强化中最具特色的单元操作过程之一,具有转化率高、选择性好的优点,但是催化剂一般为强酸强碱等化学催化剂,污染环境。为了使酶催化与反应精馏相结合,本文提出了酶催化与反应精馏耦合制备乙酸正丁酯的新工艺。此方法是反应精馏领域与生物酶催化领域的结合,属于交叉学科领域,是化工过程强化的技术创新。本论文研究的主要内容为:用溶胶-凝胶法对南极假丝酵母脂肪酶B(CALB)进行固定化处理,并用浸渍的方式使φ3 mm×3 mm的金属丝网θ环填料与固定化酶相结合。通过优化固定化酶过程中硅烷前体、酶添加量、交联剂和水的添加量,确定最合适的固定化比例,以此来使固定化酶的酶学性质达到最好,最终可以应用于反应精馏的环境。实验结果固定化酶的酶活性为490 U/g,相对游离酶的活性为97.3%,蛋白固定化率为96%,蛋白含量为3.4 mg/g。对固定化酶CALB催化乙酸乙酯与正丁醇的酯交换反应进行了动力学研究。考察了转速、催化剂用量、酯醇比、温度等因素对反应的影响,确定了适宜的操作条件。在328.15-343.15 K下,将实验数据拟合得到反应的动力学方程。采用化工流程模拟软件Aspen Plus对乙酸乙酯与正丁醇的酶催化反应精馏进行模拟与优化。优化结果为:反应段板数11块,精馏段板数7块,提馏段板数8块,操作回流比为6,乙酸乙酯与正丁醇的摩尔比为3:1。模拟结果为:正丁醇的转化率为99.3%,塔釜乙酸正丁酯的质量浓度为99.7%。搭建了一套酶催化反应精馏合成乙酸正丁酯的小试玻璃塔,塔内径为30 mm,塔内装填φ3 mm×3 mm的填料与涂覆了固定化酶CALB的填料。对进料位置、酯醇摩尔比、回流比进行了实验验证。实验结果显示小试酶催化反应精馏实验与在Aspen Plus上模拟的结果规律一致,验证了酶催化反应精馏制备乙酸正丁酯是可行的。