催化精馏是化学反应和精馏分离在同一设备中完成的过程,是近几十年发展起来的一种新的化工技术,具有能耗低、操作简单、投资少等优点,因此得到各国学者的关注并竞相展开研究。本文从理论和实践相结合的角度,对醛缩法制备甲缩醛的催化精馏过程进行了实验和模拟研究,研究结果可为工业生产甲缩醛提供理论指导。本文以甲缩醛催化精馏合成技术为研究背景,在总结催化精馏塔结构、模型与模拟方法的基础上,利用自制的催化剂包,设计制作了催化反应段并建立了催化精馏实验装置,进行了甲醇和甲醛缩醛反应的催化精馏实验研究,考察了回流比、进料方式、醇醛摩尔比和进料量对甲醛转化率的影响,研究结果表明催化精馏法进行甲醇与甲醛缩醛反应是可行的,催化精馏过程最佳的工艺条件为:回流比为5、进料方式为逆流进料、进料醇醛摩尔比为2.5:1,进料总量为8.088 g / min。本文采用文献中提供的热力学数据,使用ProⅡ软件对Wilson、NRTL和UNIQUAN三个活度系数方程所用到的二元作用参数进行了回归,并利用所得到的二元相互作用参数,计算出汽液平衡数据,通过文献数据与计算数据的对比,选择出活度系数方程为NRTL。借助ProⅡ软件对催化精馏制备甲缩醛的过程进行模拟计算,通过模拟值与实验值的对比,模拟误差不超过7%,从而验证模拟计算的可靠性。为了给生产工艺提供理论指导,分别对甲醛质量分率、相对持液量、反应段理论板数、精馏段理论板数、提馏段理论板数和催化剂的质量对甲醛转化率的影响进行了模拟,得到模拟的最佳操作条件:甲醛质量分率0.37、相对持液量0.0625、反应段理论板数13、精馏段理论板数5、提馏段理论板数2和催化剂的质量80g。利用得出的结论,对年产5000吨甲缩醛的工业装置进行模拟,利用模拟计算的结果求出了反应精馏塔的塔径、填料高度、冷凝器和再沸器的换热面积。