反應蒸餾技術是反應操作與分離操作相互耦合的產物,雖然它是一種最有代表性和最具發展潛力的化工過程強化技術,具有大幅度降低設備投資成本與操作能耗的潛力,但是這種優勢并沒有在所有的反應物系中得到充分的體現,在某些條件下,反應蒸餾技術的劣勢甚至比那些傳統的工藝流程(一個反應器和幾個傳統的蒸餾塔組成的工藝流程)還要明顯。例如,在分離不利物系(反應物與產物的相對揮發度相間排列,即αR1>αP1>αR2>αP2或αP1>αR1>αP2>αR2)和最不利物系(反應物是最輕和最重組分,產物是中間組分,相對揮發度的排列順序為αR1>αP1>αP2>aR2)時,使用常規反應蒸餾技術的能耗較大或者根本無法完成分離,這影響了反應蒸餾技術優勢的發揮及其使用范圍。為了解決這些問題,前人提出了不同的反應蒸餾結構和改進措施,但是這些方案中都存在著一個結構缺陷,即他們都忽略了未反應的反應物通過產品側線采出口塔板的量和濃度對于反應蒸餾塔設計的影響。為了研究這種影響,本文提出了“不利濃度”的概念,并提出了“不利濃度”判據,以度量“不利濃度”的大小和研究其對系統穩態性能的影響。為了消除“不利濃度”的影響,本文提出了一種新的過程強化方案,即采取進料分流強化雙反應段蒸餾塔的設計,得到新的蒸餾塔設計方案——分料雙反應段蒸餾塔。分料比、分料的數量和分料的進料位置是分料雙反應段蒸餾塔設計中重要的設計變量,它們的合理設計可以顯著加強蒸餾塔的內部能量耦合與物質耦合,這使得雙反應段結構首次應用于分離不利物系并獲得了良好的穩態性能。通過對6個反應體系的對比研究結果表明,由于大幅度降低了“不利濃度”的影響,大大降低了蒸餾塔的操作能耗,與現有反應蒸餾塔的結構方案相比,本文提出的分料雙反應段蒸餾塔具有最優的經濟性能。對于最不利物系,分料雙反應段蒸餾塔比現有最優設計降低能耗最高達133.2%；對于不利物系,分料雙反應段蒸餾塔比現有最優設計降低能耗最高達4.92%。本項目的主要研究目標是“不利濃度”對蒸餾塔設計的影響,建立以“不利濃度”及其判據為核心的理論框架,針對最不利物系以及不利物系,系統地研究分料雙反應段蒸餾塔的優化與設計主要的研究工作可以歸納為以下幾點：1、利用平衡級模型對分料雙反應段蒸餾塔進行了模型化研究,并建立了相關數學模型。2、分別針對雙反應段蒸餾塔和現有研究中穩態性能最優的外部環流反應蒸餾塔進行了靈敏度分析,對比重要設計和化學參數變化對兩種結構穩態設計的影響,論述了兩種結構在穩態設計方面的優缺點,說明了雙反應段蒸餾塔的研究意義。3、提出了影響反應蒸餾塔分離效率和能耗的因素,并提出了“不利濃度”的概念和“不利濃度”判據。