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目前为止,精馏是石油和化工行业中应用最为广泛的分离方法,然而精馏过程能耗巨大。如果能够对精馏过程进行改进,提高精馏过程的能量利用率,将给社会带来不可预估的环境效益和经济效益。因此,精馏过程节能强化技术一直是人们研究的热点,热泵精馏和隔壁塔精馏均是研究较为广泛且较为有效的精馏过程强化技术。热泵精馏可有效降低精馏过程的能耗和减少CO2排放,在节能和环保方面有着突出贡献。隔壁塔不仅可以节省精馏过程能耗,而且还可以降低设备投资费用。虽然热泵精馏和隔壁塔精馏近几年已经得到诸多学者的研究,但是对于热泵精馏和隔壁塔精馏两者的耦合研究甚少。本文在现有研究基础上,针对三种不同物系提出了热泵隔壁塔构型。首先对常规两塔萃取精馏分离丙酮和甲醇流程进行改进,建立萃取精馏隔壁塔构型以及三种热泵隔壁塔构型。由于隔壁塔塔顶蒸汽与塔底再沸器温差太大,塔顶蒸汽物流不能作为塔底再沸器的热源,因此将塔顶蒸汽用于加热中间再沸器。热泵萃取精馏隔壁塔构型II与常规萃取精馏流程相比年总费用（TAC）节省41.49%,能耗降低32.31%。随后,又以乙酸甲酯的制备为研究体系,对常规反应精馏过程进行改进,建立了反应精馏隔壁塔构型以及两种热泵反应精馏隔壁塔构型,热泵反应精馏隔壁塔构型II与常规反应精馏流程相比TAC节省27.09%,能耗降低49.89%。最后,以乙二胺脱水为研究体系,建立了共沸精馏隔壁塔构型和四种热泵共沸精馏隔壁塔构型。在共沸精馏隔壁塔构型中,由于隔壁塔塔顶蒸汽与塔底再沸器温差相对较小,可以作为再沸器的热源。热泵共沸精馏隔壁塔构型IV与常规共沸精馏流程相比TAC节省36.40%,能耗降低61.73%。对文中提出的所有构型,均采用序贯迭代优化算法进行优化,以年总费用最小为目标,比较所提出构型的经济效益和环境效益。计算结果表明提出的热泵隔壁塔构型与常规两塔构型相比均能减少能耗和TAC,证明热泵隔壁塔具有良好的应用价值。