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精馏作为重要的化工单元操作,在生产过程中能源利用率比较低,因此出现了一些不必要的能耗;多数醇类以其良好的溶解性,可作为溶剂应用于各行各业,而也正是其高溶解性使得生产过程中会与水形成共沸物,难以分离。本文以水-乙醇-正戊醇共沸物系为研究对象,对醇水物系的特殊精馏及其节能性设计进行研究,以全年经济总费用(TAC)最低为优化目标,运用aspen软件进行稳态流程的设计和优化并提出合适控制方案。首先对正戊醇-水共沸物系的分离进行研究,设计了常规两塔萃取精馏流程对流程进行优化,最优TAC为1.74×10~6$/year。在此基础上,对乙醇-正戊醇-水共沸物系提出了常规三塔萃取精馏分离方案,。对流程进行优化,得到最优TAC为2.21×10~6$/year。对最优流程进行动态控制研究,首先提出了固定回流比的控制结构和带有Qr/F前馈控制的双温控控制结构,在扰动后产品纯度无法回到期望值;对此提出了带有Qr/F前馈控制的组成控制结构,扰动结果表明各组分的抗扰动能力增强,响应较为迅速,是较为理想的控制方案。在常规三塔萃取精馏流程基础之上,进一步进行节能型集成工艺研究,提出了萃取精馏塔和溶剂回收塔集成流程(C5-C6集成)和两萃取精馏塔集成流程(C7-C8集成)。对C5-C6集成流程进行优化,最优TAC为1.91×10~6$/year,与常规流程相比TAC下降了13.3%;对C7-C8集成流程进行优化,得到最优TAC为2.15×10~6$/year。两集成流程相比,C5-C6集成流程比C7-C8流程节能性更好,TAC节省约10.81%。对经济性更优的C5-C6集成流程进行动态研究,提出了主塔双温控的控制方案,但扰动发现,该控制方案响应时间较长且产品纯度难以恢复到预定值;因此又提出带有Qr/F前馈控制的组成-温度串级控制结构,该控制结构可以弥补温度控制器回稳效果差的不足,扰动后产品纯度可以恢复至期望值,实现了较为理想的控制效果。上述研究结果对醇-水多元物系节能型分离的优化和动态控制有一定的参考价值。