正丁醇和对二甲苯是常用的有机溶剂,其混合物的精馏分离涉及能耗的合理利用。为了实现正丁醇-对二甲苯混合物分离过程的节能工艺优化与控制,对此混合物的分离流程进行了稳态与动态模拟。设计出精馏过程的费用模型以便于对不同工艺进行经济性分析。分析混合物在不同压力下的相图,确定可通过加压精馏和变压精馏将其分离。对加压精馏工艺进行优化,得到其最优工艺的年度总费用(Total annual cost,TAC)为329585$/y;设计了传统变压精馏的优化方法,通过优化得到最优工艺的TAC为216560$/y。因此,加压精馏和传统变压精馏工艺虽然均可达到分离要求,但传统变压精馏具有显著的经济优势。为了降低传统变压精馏过程的能耗,采用了热泵、热集成的节能技术。对热泵变压精馏工艺的热泵参数与精馏塔参数进行优化,其最优工艺与传统变压精馏相比,可节约TAC 18.10%;热集成分为部分热集成和完全热集成,优化结果为:与传统变压精馏相比,部分热集成变压精馏和完全热集成变压精馏分别节省TAC 24.86%、29.98%。故完全热集成变压精馏具有最优的经济效益。对传统变压精馏和完全热集成变压精馏的最优工艺进行动态分析,在流程中添加的进料流量和进料组成扰动,以流程的响应速度、瞬时偏差和产品纯度作为衡量标准来判断控制结构的效果。对于传统变压精馏,设计了基础控制、QR2/F比例控制和QR1/F比例控制结构,结果表明:QR1/F比例控制在三种结构中具有最优的控制效果;对于完全热集成变压精馏,基础控制结构存在产品纯度达不到要求的问题,而QR1/F比例控制结构能解决这一问题,满足控制要求。