低碳醇作为重要的化工产品和潜在的替代燃料具有较大应用潜力。合成气制低碳醇是煤间接液化和清洁利用的重要手段之一,对其产物的分离是该技术实现工业化的重点。本文以课题组前期研究为基础,进料中甲醇265kg/h,乙醇255.8kg/h,正丙醇197.4kg/h,正丁醇110.3kg/h,要求产品纯度均为0.99。采用先脱水后分离得到单醇的策略,利用普通精馏分离甲醇,再利用分隔壁塔分离乙醇-正丙醇-正丁醇的工艺流程。基于模拟软件Aspen Plus和Aspen Dynamics对该过程的稳态设计和动态控制做了全面研究。通过软件自带函数和全年总费用法(TAC)得到了分隔壁塔最优操作参数,并找到了最佳热集成方式和操作压力;在稳态运行的基础上,添加流量变化±5%的恒定扰动,对比考察了4种控制结构的动态响应效果。主要结论如下:(1)通过软件自带函数对隔壁塔分离的稳态过程进行计算和调优,在满足分离要求的情况下对工艺参数进行优化。研究发现4个参数存在最佳范围,其中液相分配比LR最佳范围为0.38-0.42,气相分配比VR最佳范围为0.6-0.63,最佳进料位置与初馏塔塔板数的比约为0.33,最佳出料位置与主塔塔板数的比为0.5;固定上述4个参数后,通过TAC法求出主塔塔板数为54块,初馏塔塔板数为27块,侧线抽出位置为第12块,分隔壁塔回流比为2.17。在此条件下,全年总费用174478美元。(2)以节能为目标,研究了不同的热集成方式,发现两塔最优方式为逆流型,最优压力组合方式为低压(前效压力,0.3atm)-常压(后效压力,1atm)。相对于传统两塔流程,整个过程耗能265.2kW,总节能效率为51.4%。(3)采用塔顶冷凝器负荷QC控制主塔塔顶压力,并且考虑塔板存在滞后效应,得出以下4种控制结构:LQR/DSB、LB/DSQR、DB/LSQR、DQR/LSB,来分析其抗干扰性能。在忽略液相分配量LL控制初馏塔压力的情况下发现纯度控制不理想,原因是初馏塔塔顶压力的不可控。在添加LL控制初馏塔压力后,发现上述4种控制策略中DB/LSQR(塔顶采出量D控制塔顶液位、塔釜采出量B控制塔釜液位、回流量L控制塔顶产品纯度、侧线采出量S控制侧线产品纯度、再沸器负荷QR控制塔釜产品纯度)在面临流量扰动时,控制效果最理想,且通过添加温度-组成串级控制可以进一步缩短调节时间,减小最大偏差。