本文采用变径塔研究变压精馏与萃取精馏两种精馏方式分离丙酮-氯仿、丙酮-甲醇、甲醇-氯仿、苯-环己烷及异丙醇-二异丙醚五种常见共沸体系的工艺过程。考察五种共沸体系的精馏分离工艺,建立变径塔费用模型,基于最小年度总费用(TAC)采用序贯迭代法分别进行优化得到五个共沸体系变压精馏与萃取精馏最优工艺流程。计算每个体系采用变径塔后费用节省情况。从经济性角度分析,变压精馏比萃取精馏更适合采用变径塔。对于每种体系,变压精馏费用节省百分比均大于萃取精馏。研究甲醇-氯仿体系无热集成、部分热集成和完全热集成方式采用变径塔的变压精馏工艺并计算TAC。经济性上三种热集成方式TAC最小的为完全热集成工艺,采用变径塔后费用节省情况分别为:无热集成10.36%,部分热集成10.36%,完全热集成15.73%。可控性方面,以普通的无热集成工艺和经济性最好的完全热集成工艺为例做了研究。采用变径塔后的完全热集成工艺,其动态控制难度与无热集成工艺动态可控性难度基本一致,通过添加常用的控制结构均可实现有效的控制。探索了丙酮-甲醇体系变压与萃取两种精馏方式采用变径塔后的动态特性。变压精馏工艺通过改进控制结构最终可对±20%的进料流率和进料组成扰动进行稳健的控制;萃取精馏工艺控制结构的设定有一个相对复杂的过程,最终控制结构能处理±10%进料流率与进料组成扰动。从可控性角度,采用变径塔后变压精馏工艺可控性相对较好,更适合采用变径塔。本文首次从经济性与动态特性两方面探索研究采用变径塔分离共沸物的精馏工艺,总结了采用变径塔的变压精馏与萃取精馏的一般规律,对此类特殊精馏塔分离工艺的方案设计及生产投资评估具有指导意义。