在能源发展的新时代,我国应构建可持续发展的现代能源体系,尤其是石化行业,传统的粗放型低效高耗设备应当向精细型低耗高效设备转型。反应精馏设计是石化行业内一种有效的分离过程强化手段,能够同时推动化学反应与产品分离的进行,克服平衡反应的桎梏,进而大幅度地降低设备投资成本与操作能耗。然而,这些优点仅存在于采用反应蒸馏塔分离具有较有利动力学特性的反应混合物的情形,当面对分离具有较不利动力学特性的反应混合物的情形时,常规反应蒸馏带来的优势往往难以获得。本文从理论层面剖析,为了解决常规反应蒸馏塔(RDC)反应物累积问题,首先通过把容易在塔顶或塔底累积的反应物与产物混合分离,然后将分离后的混合物用常规蒸馏塔分离,分离所得的反应物通过外部环流引入到反应段,从而使某一种反应物进料过量,这样既解决了反应物在塔内累积影响分离效果的问题,也使反应段反应效率得到提高。为了进一步强化蒸馏塔内部能量耦合,在双塔外部环流反应蒸馏塔(ER-RDC)的基础上引入隔离壁装置,进而耦合成过量进料反应隔离壁蒸馏塔(ER-DWDC)。首先应用具有较不利相对挥发度排序的理想物系以蒸馏塔年总成本(TAC)为目标函数分别优化设计常规RDC、ER-RDC、ER-DWDC,并进行综合比较与分析;其次在理想物系研究的基础上用实际物系乙酸甲酯水解反应验证过量进料反应隔离壁蒸馏塔较常规反应蒸馏塔的优势,评价过量进料反应隔离壁蒸馏塔的实际应用效果。通过对常规RDC、ER-RDC以及ER-DWDC的最优稳态设计的分析比较,结果显示最轻反应物进料过量的反应隔离壁蒸馏塔具有最小的年总成本,对于较不利相对挥发度排序物系的分离具有优越的稳态性能。其结构优势主要体现在隔离壁可以耦合反应段与分离段的能量关系,极大强化塔内能量耦合;外部环流促使某一反应物进料过量,进而使化学反应平衡向右移动,提高平均反应速率,反应段效率得到提升,全塔物质耦合得到极大强化,因此轻反应物进料过量的反应隔离壁蒸馏塔具有优越的稳态性能,能够显著降低工业分离过程中的设备投资成本和操作能耗。