近年来随着国家大力推行乙醇汽油的使用,C4中异丁烯的利用需要找到新的途径。本文采用催化裂化C4烃类为原料,以得到99 wt.%纯度的二异丁烯产品和小于10 wt.%三异丁烯的叠合油为目标,结合热泵精馏和双效精馏技术的优点,提出了一种高效节能的热泵-双效反应精馏新工艺。另外采用过程模拟的方法,对异丁烯叠合反应精馏及各种热集成反应精馏过程进行了系统的研究。首先,基于文献中的异丁烯叠合Langmuir-Hinshelwood反应动力学模型,采用UNIFAC-DMD的物性方法,运用Fortran编程语言在Aspen Plus中建立了严格的异丁烯叠合反应精馏过程模型,利用该模型探究了操作压力、叔丁醇和C4进料质量比、进料位置、精馏段提馏段以及反应段的理论级数和反应段持液量等参数对反应转化率、二聚选择性以及过程能耗的影响。进一步以最小年总费用（TAC）为优化目标对反应精馏塔设计与操作参数进行优化,结果表明该反应精馏塔能得到99.45%异丁烯转化率,96.05%二聚物选择性。在此基础上,建立了传统反应精馏生产工艺流程（CRD）包括反应精馏塔、叔丁醇分离塔和减压精馏塔。在获得99 wt.%二异丁烯和90 wt.%齐聚物的基础上,以最小TAC为目标对该工艺进行了优化。并对该生产工艺流程进行动态模拟,提出了温度控制方案CS1、组分温度联合控制方案CS2和组分温度串级控制方案CS3。对比控制性能,得到CS3方案对进料的流量和组分扰动能够有更有效的控制。最后采用4种热集成技术对常规反应精馏流程进行节能设计,开发了反应精馏隔壁塔工艺（RDWC）、双效反应精馏工艺（DERD）、双热泵反应精馏工艺（DVRHP-RD）和热泵-双效反应精馏工艺（DERD-VRHP）。采用总能耗和有效能损失计算分析后得到DERD-VRHP拥有最低的有效能损失,热力学效率更好。以最小TAC为目标对以上4种热集成反应精馏流程优化后并与CRD工艺对比后,结果表明DERD-VRHP工艺TAC节省最多（33.99%）,操作费用降低48.16%。