丙酮经缩合、脱水和加氢可合成甲基异丁基酮(MIBK),该过程中间产物二丙酮醇(DAA)和异丙叉丙酮(MSO)均为价值较高的化工产品。本文研究了阳离子交换树脂催化丙酮脱水缩合反应的动力学;将得到的动力学方程应用于该体系的反应精馏过程,模拟了丙酮、DAA和MSO在反应精馏塔内的反应分离规律。论文进行丙酮脱水缩合反应实验研究,考察了传质阻力、催化剂用量、反应温度和丙酮初始含水量等因素的影响。结果表明反应温度对丙酮反应速率影响最为明显,丙酮转化率随着温度的升高显著增大;丙酮原料含水量的增加会抑制DAA脱水速率,降低丙酮的转化率,从而增大反应初始阶段DAA的选择性。以DAA为起始原料探究了脱水反应速率,在此基础上得到了适宜的动力学模型。论文研究了MSO的水解反应,结果表明MSO水解反应速率相对较慢。对上述三种不同起始反应物的实验结果进行对比,发现丙酮脱水缩合过程符合逐步反应特征。论文最后通过Matlab软件回归得到动力学模型参数,可较好的预测实验结果。反应精馏能将轻重组分移出反应区从而打破反应平衡的限制。基于实验得到的反应动力学模型,本文采用Fortran语言编写动力学子程序,并成功嵌入到Aspen Plus当中。利用Aspen Plus模拟丙酮脱水缩合生成MIBK的反应精馏过程,考察了进料位置,反应段板数,精馏与提馏段板数、回流比等因素对丙酮转化率和MSO选择性的影响。模拟结果表明进料位置和催化剂用量对MSO选择性有明显影响,适当增加催化剂用量可以在塔底得到高含量的MSO产品。论文优化得到了最优反应条件,优化条件下丙酮转化率可达到99%,异丙叉丙酮选择性达到95%。调整进料位置并改变催化剂用量可以在塔底同时得到DAA和MSO产品,引入侧线采出可以在塔底得到纯的DAA和MSO产品。