精馏过程是化工、医药等领域常见的生产过程，是较为典型的单元生产过程。精馏塔是精馏过程的关键设备，用于完成对进料的加工，将进料分离为不同馏分的产品。对精馏过程中的精馏塔进行优化操作，可提高产品拔出率，对提高企业的经济效益具有重要意义。本文针对实际精馏生产过程，深入分析了精馏过程的特点，系统地研究了多元精馏过程机理模型和操作优化模型的建立，并进行了优化计算。 本文在分析多组分体系精馏原理的基础上，研究并建立了针对操作优化目的的平衡级机理模型。首先求解了设计型变量塔顶产品流量，回流比，理论板数和进料位置，然后给出精馏过程的数学模型MESH方程组。提出采用三对角矩阵法和泡点法(BP，Bubble Point)相结合作为模型求解的解决方案，可快速稳定地求解复杂的MESH方程组，并给出塔顶液相组分组成和各塔板的关键组分分布及温度分布。模拟结果与现场实测结果较为接近，表明该模型可以较准确地模拟出实际生产过程，为实施操作优化奠定基础。 本文在对企业需求和实际生产限制的分析基础上，确定了优化目标、决策变量和约束条件，提出了以经济效益为目标，以产品质量、塔的处理能力及塔的适宜操作区为约束条件的优化问题。通过对精馏工艺及过程的深入调研与分析，分析了回流比和进料量对塔顶产品浓度的影响，利用机理模型对操作范围内的多个操作点进行计算，并求得其对应的操作状态。对这些操作状态进行多元非线性回归，得到在全操作范围都通用的经验公式。在此基础上获得优化模型的数学表达式。采用基于外点罚函数法的遗传算法，对精馏塔优化问题进行求解，获得精馏塔的最优操作状态。该优化结果可为精馏装置生产提供优化操作指导，对提高装置的生产能力及提高经济效益提供帮助。