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在化工传质与分离领域中,反应精馏能较大程度的提高反应分离过程的效率,是一种有效的过程耦合方式,具有巨大的发展潜力。但是从目前的研究来看,并不是所有的反应体系都具有提高反应效率和降低年总投资的这些优势,关于一些特定的反应体系,反应精馏技术存在着很大的缺陷。例如,针对相对挥发度次序为较不利的四元可逆反应体系(反应物为次轻和最重,产物为最轻和次重),在使用常规反应蒸馏塔(CRDC)进行分离时,未转化的反应物会随着产物逐渐流向塔顶和塔底并且不断积累,造成了塔内的反应混合物不能完全的接触,对分离过程产生了不利的影响,这些问题不是单纯的改变塔板数就能解决的。为解决这些问题,考虑到反应蒸馏塔(RDC)的结构对它的分离效果影响极大,本文设计提出了两种外部环流反应隔离壁蒸馏塔(RDWC-ER)结构:中部环流反应隔离壁蒸馏塔(RDWC-ERMR)和底部-中部环流双反应段隔离壁蒸馏塔(RDWC-TRSERBR)。在RDWC-ERMR和RDWC-TRSERBR中,隔离壁的设置可以使得反应物在塔内的公共精馏段和公共提馏段进行再分离;环流的设置可以使得RDWC-ERMR隔离壁右侧的反应物引回至隔离壁左侧反应段进行反应,也可以将RDWC-TRSERBR塔底的最重反应物引回至隔离壁右侧的反应段与较轻反应物进行反应,能够减少塔内反应物的积累,提高反应的转化率,物质、能量耦合作用更加显著,具有更好的稳态效果。基于乙酸丁酯与乙醇的转酯反应,使用化工流程模拟软件AspenPlus,分别以年总投资(TAC)和再沸器热负荷(Qreb)为目标函数对两种结构的设计变量进行优化,得到最优设计结构,分析其塔内的液相摩尔分布、温度规律及反应速率,并与CRDC的经济性能进行比较评估。研究结果表明,RDWC-ERMR和RDWC-TRSERBR的反应速率明显高于CRDC,反应段所需的塔板数更少,具有良好的分离效果;同时,RDWC-ERMR和RDWC-TRSERBR的TAC显著降低,具有更好的经济性能。因此,在分离相对挥发度次序为较不利的四元可逆反应体系,能够首先选择使用外部环流反应隔离壁蒸馏塔结构。