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甲缩醛是一种用途广泛的有机溶剂，以甲醇和甲醛水溶液催化合成甲缩醛是可逆反应，而且反应物系涉及多元共沸物的分离，用常规的反应釜和蒸馏的过程难以得到高纯的产品，同时生产效率低。本文以甲醇、甲醛水溶液反应合成甲缩醛的工业过程为研究对象，分析了甲缩醛合成过程比较典型的工业合成路线，利用文献报道的合成甲缩醛的动力学模型和该物系的热力学参数，首先建立了甲醇、甲醛、甲缩醛和水四元系精馏分离的数学模型，然后依次建立了三种反应精馏合成甲缩醛过程的数学模型，运用ASPENPLUS模拟软件对上述过程模型进行了模拟研究。
甲醇、甲醛、甲缩醛和水四元系精馏过程的模拟表明，采用较少的塔板数(≥9)和较小的回流比(≥1.28)即可实现甲缩醛的初步分离，但使用普通精馏的方法在塔顶得不到浓度超过96﹪的甲缩醛，这是由于甲缩醛和甲醇为共沸物。
在精馏塔内装填催化剂用反应精馏的方式合成甲缩醛，利用了反应精馏处理催化可逆反应，试图从原料进料位置及配比等手段实现优化的操作。模拟结果表明，采用合适的工艺条件可使原料甲醛和甲醇趋于完全转化，并能在塔顶得到接近纯的甲缩醛，在塔釜排出几乎不含反应物的水。模拟过程中还考察了塔板数、回流比及出料量等因素的影响。
建立精馏塔外挂反应器的“背包式”反应精馏的过程模拟，考察外挂反应器个数、反应器排列方式及原料进料方式等因素对反应精馏结果的影响。模拟结果表明，采用6个外挂反应器，每个反应器间隔2块塔板和循环进出口间隔2块塔板，甲醛在精馏段上部进料，甲醇在精馏段下部进料较为合理，甲醛转化率可达98.2﹪，在塔顶可得到纯度为97.7﹪的甲缩醛。
在预反应器加外挂反应器的流程模拟中，主要考察了外挂反应器个数及不同排列方式对甲醛转化率的影响，比较了塔顶及塔釜产品的纯度。结果表明，采用5个外挂反应器，每个反应器间隔2块塔板和循环进出口间隔2块塔板，甲醛转化率可达97.2﹪，塔顶得到甲缩醛和甲醇的共沸物。
通过比较系统地模拟研究甲缩醛合成流程的分离和反应过程，本论文从转化率、产品纯度、塔板数及能耗的角度对这四种工艺路线作了评价，有助于工业甲缩醛合成流程的合理选择，对已有流程的优化也有所帮助。