反应精馏作为过程强化的一种技术手段,将化学反应和精馏分离耦合在一起,使反应和分离过程同时进行。现在反应精馏技术已经成功应用于酯化、醚化、加氢、水解、异构化和皂化等过程领域,实现了巨大的经济效益,成为近年来过程强化领域的研究热点。反应和精馏分离之间存在着复杂的影响,增加了体系的复杂程度,往往操作参数的微小变化都会对反应精馏过程造成难以预测的影响,使得反应精馏技术在工业化研究设计、放大和优化等方面存在困难,但在客观上促进了反应精馏过程模拟技术的发展。通过对反应精馏过程进行数学模拟,可以较为准确的预测试验结果和估计变量间的关系,对反应精馏技术开发过程的设计和优化等方面具有较为重要的指导作用。本文在Visual Studio 2005的开发环境下,采用COM接口技术和C++语言,开发出支持CAPE-OPEN接口标准的反应精馏单元模块,用于反应精馏过程的模拟计算。首先,通过对反应精馏过程进行系统研究,明确反应精馏模块的功能,基于反应精馏的过程原理,建立了反应精馏过程的数学模型。为了能够更好的模拟复杂的反应体系,将反应精馏过程的反应模型分为三种类型:指定转化率反应类型、动力学反应类型和化学平衡反应类型。其次,通过研究和总结现有的模拟反应精馏过程的求解算法,选择内外层法作为反应精馏数学模型的求解算法,采用适合反应精馏过程模拟的初值估计方法,提高计算收敛的稳定性。然后,根据整理的数学模型和求解算法,编程实现反应精馏单元模块的开发,并对其有效性进行验证,将编译生成的dll文件加载到支持CAPE-OPEN标准的化工模拟软件中,成功实现了反应精馏模块的调用和运行。最后,以乙酸异丙酯反应精馏塔、高压脱丙烷塔和乙酸乙酯反应精馏塔为例,分别对所开发的反应精馏模块的三种反应类型进行验证,结果表明:主要工艺指标计算结果与实际测量值较为接近,塔板温度和汽液相流量分布情况和Aspen模拟结果较为接近,偏差在5%以内,计算结果准确可靠,可用于反应精馏过程的数学模拟。遵循CAPE-OPEN标准开发的反应精馏模块,能准确的模拟多种不同类型的反应精馏过程,具有重要的实际应用价值,推动国内化工流程模拟软件的发展。此外,开发的模块组件结构工整,兼容性强,相互独立,便于以后的维护和完善。