醋酸(HAc),是化学工业中极其重要的合成原料和有机溶剂,应用相当之广泛。这些化工过程往往会产生大量的低浓度醋酸废水,回收其中的醋酸具有相当可观的经济效益。本研究以工业上产生的低浓度(10%)醋酸废水的回收过程为研究对象,针对稀醋酸脱水提纯过程的高能耗问题,依据预提浓的思想,先将稀醋酸废水部分或全提浓,再精馏脱水以降低能耗,其中萃取剂与挟带剂合二为一,减少一个萃取剂回收步骤。利用Aspen Plus和Aspen Dynamics建立萃取与精馏联合工艺稳态和动态模型进行操作优化与控制研究。采用醋酸正丁酯(NBA)和丁醇(BuOH)混合物作为萃取剂和共沸剂,采用醋酸进料部分提浓的萃取与共沸精馏联合工艺,优化萃取剂与共沸剂中的丁醇比例和稀醋酸原料去萃取塔的比例,得出其中最佳的丁醇质量含量为5.5%,稀醋酸原料去萃取塔最佳比例为23%,此时系统在能耗和设计要求之间达到一个最佳的平衡。运用简化Guthrie方程进行经济核算验证,相比传统精馏可节约14.68%的设备投资和22%左右的操作费用。利用Aspen Dynamics进行动态建模,选择合适的塔板位置进行双温度控制,设计三种可行控制方案并进行扰动分析,测试表明调节再沸器负荷Q/进料流量F比值和分相器水回流比例组成的塔板双温度控制方案效果最佳。采用甲基叔丁基醚(MTBE)作为萃取剂和挟带剂,通过物性和剩余曲线分析了分离的可行性,建立稀醋酸进料全提浓的萃取与精馏联合工艺模型,优化萃取塔和醋酸脱水精馏塔的操作条件,进行经济核算并将之与普通精馏比较,可节省68.66%的设备投资,同时降低80%以上的能量消耗,且脱水塔底醋酸产品含量高达99%以上。建立动态模型,设计一个可行的控制方案,使得系统在进料流量和组分扰动下能很快恢复平稳。