作为一种集成了反应操作与分离操作的过程强化装置,单反应段蒸馏塔(RDC-SRS)能够打破平衡反应的制限,提高反应物的转化程度,减少装置成本和操作能耗。然而,在分离具有不利热力学和动力学特性的反应物系时,它却难以有效发挥上述潜力。为了解决单反应段蒸馏塔的弊端,扩大反应蒸馏技术的适用范围,不少学者提出了多种改进方法,多反应段蒸馏塔(RDC-MRS)便是其中之一。虽然前人的研究已经发现多反应段的设置能够取得较好的过程强化效果,但对这种设计方法的有效性与可行性仍然缺乏系统性的认识,特别是它对系统动态特性与可控性的影响尚不明晰,因此有必要进行深入的研究。本文针对复杂的多步连续可逆反应的分离过程,从稳态性能和动态控制两个方面展开RDC-SRS和RDC-MRS的比较与分析,综合性地探究了多反应段的设置对系统性能的影响。对于RDC-SRS而言,由于多个反应均集中发生在同一个反应段内,致使其缺乏有效的手段对这些反应进行必要的协调,不仅限制了反应转换率的提高,还增加了目标产物的分离难度。而对于RDC-MRS而言,由于多个反应段的设置,使其具有了更多的结构设计变量与操作设计变量。这包括反应段的数量以及每个反应段内的板层数量、介于反应段之间分离段内的板层数量、多股反应物的流率和进入位置等。它们为系统的综合与设计提供了更多的自由度,这不但有助于协调各步反应之间的相互关联,促使反应朝着有利的方向进行(即降低目标产物的分离难度),而且还有助于强化反应操作与分离操作之间的相互耦合,进一步挖掘过程强化的潜在效果。因此,多反应段的设置能够有效提升反应蒸馏塔的稳态性能。此外,由于多反应段的设置有助于协调各步反应之间以及反应与分离两种操作之间的彼此关联,其对系统的动态特性也会产生有利的影响,即不但能削弱各个产品浓度之间的相互作用,而且还会减小系统的时间常数。显然两者均有助于系统产品质量的严格控制。本文分别以两步连续可逆反应合成碳酸二乙酯和三步连续可逆反应制备硅烷为例,对上述多反应段设置的作用进行了验证。两个例子的实验结果均显示,RDC-MRS具有比RDC-SRS更好的稳态和动态性能。因此,对于多步连续可逆反应的分离过程,多反应段的设置既能够使反应蒸馏塔的稳态性能得到提升,又能改善其动态特性与可控性,是一种行之有效的过程强化手段。