化工、石油、医药等行业生产过程中常伴随着共沸混合物的产生，但常规精馏无法实现这类混合物的高纯度分离。特殊精馏技术如萃取精馏是分离不同类型共沸混合物的最常用技术，然而，特殊精馏中的能耗成本较高且热力学效率低。为了提高这类特殊精馏过程的能源利用效率，节约经济投资成本，基于深入的热力学分析设计、全局协调优化等手段对特殊精馏过程的强化愈发引起了研究者的关注。
　　在乙酸和乙醇通过酯化反应合成乙酸乙酯的生产过程中，会伴随乙酸乙酯和乙醇的混合物产生。这两种物质在常压下形成共沸，因而常规精馏无法实现其有效分离。基于传统萃取精馏的方法分离乙酸乙酯-乙醇，本研究对该特殊精馏过程进行强化设计并提出了带有侧线采出的萃取精馏过程。基于传统的序贯迭代过程优化具有繁琐耗时的缺点，因此本研究采用了改进的遗传算法全局优化方法。该算法将实际问题模拟成生物进化过程中的“优胜劣汰”。在多代进化中，通过遗传、交叉、变异等操作算子保证了解的多样性，最后通过评价和选择算法逐步淘汰适应度函数较低的解，从而最终保留最优解。本算法在非支配排序和设置弱变异基础上进行了改进，具有随机优化、用户偏好设置和减少重复解的显著优势。本文以设备费用（CAP）和能耗费用（ENR）作为遗传算法优化的目标函数。通过ActiveX控件实现Aspen Plus和遗传算法程序的联用，开发了遗传算法优化程序的简洁界面软件，利用该软件最终得到了不同侧线萃取精馏工艺的最优操作条件，同时计算出了较少的设备费用和能耗。通过侧线萃取精馏、热集成的侧线萃取精馏两种工艺的优化结果对比发现，热集成侧线萃取精馏方案具有最小的年投资总成本（TAC）。相对于常规萃取精馏方案，热集成侧线萃取精馏工艺的TAC减少了7.78%，同时二氧化碳排放量减少了9.28%。我们进一步对热集成的侧线萃取精馏分离乙酸乙酯-乙醇最优工艺进行了动态控制研究。通过±10%的进料流量和组成扰动分析，最终提出的组分控制器和温度控制器结合的控制方案具有良好的抗干扰能力。这种控制方案可以为侧线萃取精馏的工业应用提供重要理论指导。
　　此外，对四氢呋喃-甲醇-水三元共沸物的分离，前期我们团队研究了其强化设计和过程优化，并证明了三塔热集成变压萃取精馏工艺具有最佳的经济和环保优势。本课题进一步研究了该工艺的动态控制特性，以验证该最优精馏工艺在实际工业生产运行中的可靠性。本研究提出了带有组分控制器的控制结构，通过IAE值对比发现带有低位选择的组分控制性能最好。但是考虑组分控制器的成本较高，本研究最终探索出带有高位选择的温度控制结构，从动态抗干扰过程中的产品纯度变化可以看出，改进的温度控制策略也能较好地处理±20%的进料流量和组分扰动。这两种控制方案都可为复杂的三塔热集成变压萃取精馏的工业应用提供方案决策参考。