过程强化作为一种强有力的能够大幅降低设备投资和操作能耗的技术,能够为包括反应和分离操作的化学过程提供比较灵活的设计方案。反应精馏作为一种典型的过程强化技术,能够实现将反应操作和分离操作整合到同一个装置当中。与传统的先反应再分离的过程设计相比,反应精馏能够提高反应转化率,降低设备投资以及操作费用,具有较高的研究价值。尽管反应精馏在稳态性能上优于传统的多级级联精馏序列,然而其优越性会随内部条件的改变而发生变化。当一类反应体系的相对挥发度排序具备最不利的情形时(反应物的沸点为最低和最高组分,生成物的沸点为中间组分),反应物之间会由于不能充分接触而导致转化率降低从而提高成本。针对这类情况,相关公开文献中有研究人员提出了双反应段反应精馏塔(RDC-TRS)和单反应段反应外部环流精馏塔(RDC-TBER)这两类结构。虽然单反应段外部环流反应精馏塔相较于双反应段反应精馏塔能够提高塔内部的物质耦合和能量耦合从而达到节能的目的,但这种优越性有可能会随着进料和操作条件的改变而发生变化。因此本课题力求选取关键参数,通过改变参数条件来全面的比较这两类结构的稳态性能。本文针对一类具有最不利相对挥发度的四元理想可逆放热反应,基于化学平衡常数、相对挥发度和产物纯度这三个参数,以年总成本(TAC)为目标函数,通过网格搜索策略对决策变量循环搜索来获得精馏塔的最优结构和最佳操作条件。结果显示,单反应段外部环流反应精馏塔比双反应段反应精馏塔在不同的进料和操作条件下均有更小的TAC,特别是在参数的变化使得系统处于不利状态的情况下,其所节省的TAC越多,这表明由于外部环流的存在,极大的提升了塔内部的物质耦合和能量耦合,使其能够比双反应段反应精馏塔具有更好的适应性。