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分壁精馏塔(Divided-Wall Column,DWC)可用于分离多元混合物,其中KDWC(Kaibel Divided-Wall Column)和ADWC(Agrawal Divided-Wall Column)可实现四组分混合物的高纯度分离,较常规工艺具有能耗和投资成本优势,具备重大的工业应用价值。为验证KDWC工业应用可行性,本文首先以甲醇-乙醇-正丙醇-正丁醇(MEPB)四元混合物为研究对象,在稳态模拟基础上设计KDWC小试实验装置,采用SIMATIC S7-300及上位机WinCC软件进行PLC编程组态,建立实验装置的温度、压力监控系统及操作变量控制系统。将KDWC稳态实验分为全回流、间歇精馏及连续精馏三个阶段,并与同工况条件下的模拟结果进行对比,结果表明:两者具有良好的一致性,产品的分离纯度可达到90mol.%的设计要求,侧线产品中轻重杂质比例与模拟结果略有偏差。在此基础上调用Step 7内置功能块FB58建立4×4温度控制结构,开展动态实验研究,考察进料组分发生±20%波动后KDWC的分离效果,结果表明4×4温度控制结构能够实现对KDWC的稳定控制,产品纯度介于88.17mol.%～93.99mol.%之间,误差在-2%～+4%以内。随后论文对ADWC进行了模拟研究,产品设计纯度为99mol.%,考察了三种不同进料区域ADWC的分离效果,并与相同分离条件下的KDWC进行对比,结果表明:不同进料区域的ADWC在能耗及总年成本(TAC)上均优于KDWC,最优条件下再沸器负荷QR可减小12.28%,TAC降低约7.41%。最后根据ADWC的稳态特性,对ADWC的动态控制方案进行考察,在Aspen Dynamics中建立5×5的组分控制结构、温度控制结构和温度-组分混合控制结构,结果表明,三种控制结构均有良好的控制效果,其中温度-组分混合控制结构既能避免控制过程中产品纯度偏差值过大,又能提高系统应对扰动的能力,实现进料流量或组分发生±20%扰动后全塔的稳定控制。