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异丙醇是一种常用的有机溶剂,广泛应用于化工和医药行业。常压下与水形成共沸物,用普通精馏无法得到高纯度的异丙醇产品。蒸汽渗透分离过程不受汽-液平衡的限制,特别适合共沸物的分离,但膜的渗透通量小、受温度和机械强度的制约等,不适宜单独用于工业分离。将蒸汽渗透与精馏相结合,不但使过程得到简化,还能节省设备投资和减少能耗,具有很好的应用前景。但精馏-蒸汽渗透(D-VP)耦合系统参数众多,且各参数之间有着较强的耦合关系,因此寻求一种实现多变量同时优化的方法十分必要。响应面法(RSM)可通过相对较少的实验组数得到最优响应值,有效的实现多变量同时优化。因此本论文选用RSM对D-VP耦合过程进行参数优化,并对不同的分离流程进行经济性分析,得出最经济的工艺流程和过程参数。(1)基于Unisim Design建立异丙醇脱水的分离模型。包括共沸精馏、D-VP耦合和精馏-蒸汽渗透-精馏(D-VP-D)耦合,其中D-VP、D-VP-D两种耦合系统均分别选用了NaA型沸石分子筛膜和PVA/PVDF复合有机膜。根据流程模拟得出各个分离过程的操作特点和物料组成,检验模拟结果的准确性,用以较全面的考察耦合分离过程。(2)响应面法优化D-VP耦合系统的操作参数。根据所建立的流程模型,首先通过Plackett-Burman (PB)实验设计筛选出对响应值年度总费用(TAC)具有显著性影响的因素,然后通过最陡爬坡法确定响应面分析的中心点,最后根据Box-Behnken中心组合实验设计原理,拟合了TAC与各个因素的关联方程并进行响应面分析,得出精馏-无机分子筛膜耦合(HDCM)系统和精馏-PVA/PVDF有机膜耦合(HDPM)系统的最优操作参数以使TAC最小,在此优化条件下,TAC分别为48.54€/t IPA和56.50t€/t IPA。(3)对不同分离过程进行经济性分析。计算操作费用和投资费用,从而得出分离过程的TAC,其中操作费用包括公用工程费用和设备的维护费用；投资费用包括精馏塔和VP膜组件的设备折旧费用。首先对D-VP耦合系统的参数优化前后的TAC进行比较分析,对于HDCM系统和HDPM系统,优化后TAC可分别节省17.13%和18.34%。然后对分离IPA-水体系的三种工艺流程(共沸精馏、D-VP耦合及D-VP-D耦合)进行费用比较和经济性分析,最后得出D-VP耦合系统是最佳的工艺流程,与共沸精馏相比,HDCM系统和HDPM系统的TAC可分别节省58.94%和55.11%。