碳酸二乙酯(DEC)是一种性能优良的绿色溶剂,也是一种重要的有机合成中间体,在有机化工、汽油添加剂和锂离子电池行业中广泛应用。目前,合成DEC的方法主要有光气法、乙醇羰基化法、酯交换法和尿素醇解法等。以甲醇钠为催化剂,碳酸二甲酯(DMC)与乙醇(EtOH)酯交换合成DEC是一条相对经济、安全的工艺路线。该反应分为两步进行,第一步反应生成中间产物碳酸甲乙酯(EMC)和甲醇(MeOH):第二步反应生成DEC和MeOH.为提高反应转化率、产品收率和纯度,本研究在前人研究的基础上,运用实验和模拟的方法,对反应精馏合成DEC过程进行了基础研究和工程研究,为该生产工艺的优化和设计提供了依据和指导。首先,以甲醇钠为催化剂,在间歇反应釜内对合成DEC反应动力学进行了研究。考察了催化剂用量、反应温度和反应物初始配比等因素对反应速率的影响,并采用数学方法校正了实验原始数据。在此基础上建立了二级均相反应动力学模型并严格检验,得到了可靠的模型参数。结果表明,该反应为连串反应,中间产物为EMC,反应焓分别为ΔH10=-1.595 kJ·mol-1,ΔH20=0.809 kJ·mol-1；反应的活化能分别为Eal+= 45.633 kJ·mol-1、Ea2+=55.058 kJ·mol-1。其次,在实验得到的反应动力学模型和文献报道的UNIQUAC热力学模型的基础上,采用平衡级数学模型,利用Aspen Plus软件对反应精馏合成DEC工艺进行了模拟。模拟结果与工业数据相对比,验证了模型的正确性。利用该模型详细考察了各工艺参数对DMC转化率、DEC收率和塔底DEC浓度的影响,得到了精馏段和反应段理论板数分别为5块和28块,适合采取单股混合的方式进料,进料位置为第19块板,进料EtOH/DMC摩尔配比为2.5：1,每块塔板上的持液量不少于70 L,适宜的回流比为4.5～5.5,在常压操作有利。最后,根据模拟计算的结果,在某企业原有装置的基础上进行设计改造,建立了反应精馏法合成DEC的工艺流程,提出了一套装置的开车和操作案并实施运行,取得了良好的效果。同时得到了稳定操作后的工业实验参数,为新建装置的设计和优化提供了依据。