反应蒸馏是一种结合化学反应与蒸馏过程的技术，其中化学反应器同时也是蒸馏器。这种方法特别适用于受平衡限制的反应，如化和酯水解反应，因为它能够连续从反应混合物中移除产物，从而超越传统化学平衡所能达到的转化率。反应蒸馏不仅可以节省加热能量和物料量，还能减少成本与投资支出。

（一）在相对挥发度很接近但化学性质差异较大的混合溶液中加入第三种反应剂，使与溶液中某一组分发生反应，便可以大大增加原来被分离组分汽液产的相对挥发度，能比较容易用蒸馏方法把各组分分离。例如间二甲苯和p-二甲苯污染源的混合物是很难分离的，若加入异丙苯钠，则因它与这两种二甲苯的反应的能力不同，便可以改变间二甲苯和对二甲苯的相平衡关系，使分离比较容易。

（二）把反应过程和蒸馏过程结合在一起，一面蒸馏，一面反应。利用蒸馏过程把反应产物和原料分离，破坏化学反应的平衡关系，使反应继续进行；另方面利用反应关系，破环汽液平衡关系，加快传质分离。若反应为放热过程，还可以利用反应释出的热量供应蒸馏所需的化学热，可以大大节约能耗。成功的例子是利用甲醇与含丁烯的气体反应，用阳离子交换树脂为催化剂，甲醇可以选择性地与2-甲基丙烯反应成甲基叔丁基醚(MTBE)，而与其他丁烯异构物分离。把催化剂放在蒸馏塔中，设备既是蒸馏塔，又是反应器，在其中即进行化学反应，同时进行产品分离。

典型的反应蒸馏设备是一具有进料板以及汽堤段与精馏段出料的反应塔。反应塔内的操作状态是次优的，以同时满足化学反应器和蒸馏塔之操作。在反应段中引入原位分离程序（反之亦然）将导致汽液平衡、质传速率、扩散和化学动力的复杂交互作用，使得反应与蒸馏系统之设计与合成是一项重大的挑战。对于某些蒸馏与反应的最佳操作条件差异甚大的反应来说，应改采侧反应器设计。