乙酸正丁酯是一种非常重要的有机溶剂,工业用途甚为广泛。对其制备方法的研究主要围绕催化剂的更替和生产设备与流程的改进。离子液体作为一种新型的绿色催化剂,因其反应条件温和,对设备无腐蚀,后续分离容易且使用寿命长等优点而备受关注。反应精馏技术则因其集反应与分离为一体,可及时分离生成物,大大提高反应物转化率被越来越广泛地应用于受反应平衡限制的酯化反应中。本文结合这两方面的研究进展,用计算机仿真的方法深入研究了以Br(?)nsted酸性离子液体Pyridinium hydrogensulfate ([Hpy][HSO4])作为催化剂催化乙酸和正丁醇酯化反应生成乙酸正丁酯的反应精馏过程。首先,由于缺少离子液体与反应体系四种物质汽液相平衡实验数据,使用真实溶剂似导体屏蔽模型(COSMO-RS)预测所需汽液相平衡,然后用NRTL模型回归预测数据,得到二元交互参数,并与类似体系实验数据相比较,验证了COSMO-RS模型的正确性。其次,在物性分析的基础上,采用共沸精馏的思想设计了反应精馏塔连接塔顶分相器与塔底闪蒸罐的流程结构,实现了离子液体的循环利用与乙酸正丁酯的连续生产。在稳态流程设计的基础上对各主要操作参数做了年度总成本(TAC)分析,以TAC最小为目标优化出了最佳参数。再次,对流程进行了动态分析,测试了被控对象的动态对象特性,以此为基础制定了整个流程的控制策略。并探索了比值加温度与比值加组分两种不同的串级控制结构来保证产品质量指标,用计算相对增益矩阵的方法,从控制回路间的相互耦合角度深入分析了造成两种控制结构不同控制效果的原因。最后考察了在乙酸进料量±20%和进料组分5%的扰动下各流程参数的动态响应,验证了比值加组分控制系统的有效性。