丙酸丁酯是一种性能优良的有机溶剂和有机合成的重要原料,丙酸丁酯有较大的工业应用价值,市场前景广阔,但是国内丙酸丁酯的生产工艺仍是间歇或半连续的,存在设备能耗高,产品纯度低、生产效率低、原料浪费等问题。通过引入反应精馏技术合成丙酸丁酯来改善这一现状,反应精馏技术优点是高转化率、优秀的选择性、较高的生产效率,较低的生产能耗等。本文以强酸性阳离子交换树脂作为催化剂,开展了丙酸和丁醇酯化合成反应的反应动力学研究。通过改变实验条件,实验测定了反应动力学参数,得到了丙酸丁酯在该实验条件下的反应动力学方程。结合反应动力学方程和平衡级数学模型对工艺流程进行了模拟优化,模拟计算得出:反应精馏塔的板级数确定为21块,精馏段板数为6块,反应段板数为10块,提馏段板数为5块。丙酸在第6块板进料,丁醇在第16块板进料,分相器中的酯相在第1块板回流。在优化后的参数条件下再次对该工艺进行模拟,最终精制塔塔底丙酸丁酯的质量分数达到99.99%,丙酸含量可忽略不计。搭建一套小试实验塔,连续反应精馏合成丙酸丁酯,经过实验考察得出实验值与模拟值吻合良好,验证了该工艺的可靠性。