反应精馏将反应操作与分离操作整合到一个操作单元中,与传统的化工流程相比,减小了设备投资,降低了生产成本,使得反应精馏的研究势在必行。然而,在处理最不利相对挥发度序列的反应时,传统反应精馏塔(Conventional reactive distillation column,CRDC)使用的是单股侧线出料的过程配置,以及全回流全回热的工作模式,反应段位于整个精馏塔的底部,反应物从底部和中间进料,这导致了反应操作与分离操作的不协调性,不能对系统进行有效的控制,针对这种情况,可以采用外部环流反应精馏塔(Reactive distillation column with a top-bottom external recycle,RDC-TBER)。在此结构中,未反应的反应物(相对挥发度为最轻和最重,趋向于在RDC-TBER的顶部和底部聚集)通过外部环流返回到反应段发生进一步反应,因此可以大幅提高系统的热力学效率。然而,RDC-TBER相当于对CRDC进行了结构翻新,这导致RDC-TBER的动态特性与控制方案仍然是个未知数,因此,有必要对这一问题进行研究。本课题详细研究了在处理最不利相对挥发度序列的反应时,RDC-TBER的动态特性与控制,尤其关注外部环流对系统的影响。在研究的过程中,要对RDC-TBER进行控制,RDC-TBER共有6个操作变量:1、回流量,2、冷凝器热负荷,3、最重反应物进料流量,4、出料流量,5、再沸器热负荷,6、外部环流流量;前五个操作变量分别控制塔顶液位、塔压、灵敏板浓度、出料浓度、塔底液位,外部环流流量作为操作变量,在本文中提出两种不同的控制方案,分别是:1、外部环流流量采用流量控制,将其固定在稳态值附近;2、外部环流流量控制中间出料产物的浓度。研究表明,通过外部环流的结构,系统的动态特性与可控性相比于CRDC有了明显的提升。本课题分别通过理想四元放热可逆反应和乳酸的酯化反应的仿真实验,验证了外部环流结构对系统动态特性与控制的影响。在相同的扰动情况(进料流量扰动、进料组分扰动、出料浓度扰动)下,RDC-TBER的控制效果要优于CRDC,同时,RDC-TBER中,外部环流流量控制中间出料产物的浓度的控制方案比外部环流流量采用流量控制有更好的控制效果。本文的研究证明了在处理最不利相对挥发度序列的反应上,RDC-TBER对改善系统的动态特性与控制效果十分有效。