本文分别以近沸点物系正丁醇-异丁醇及特殊宽沸点物系异丙醇-氯苯为例研究了塔顶蒸汽再压缩型热泵精馏工艺及分割式热泵精馏工艺,采用以年度总费用(TAC)最小为目标函数的优化方法,确定工艺的最优操作参数;通过对不同工艺动态特性的分析确定了抗扰动能力强的控制方案。对于近沸点二元物系正丁醇-异丁醇,考察了塔顶蒸汽再压缩型热泵精馏及变压精馏热集成工艺的动态可控性。塔顶蒸汽再压缩型热泵精馏工艺,采用温度控制,研究发现精馏塔存在两个温度斜率峰值,选择不同温度控制板对控制系统的动态性能具有重要影响;变压精馏热集成工艺,采用双组分控制,组成-回流比串级控制结构可以实现稳健控制。两种分离工艺的最终动态方案对比结果表明:塔顶蒸汽再压缩型热泵精馏工艺采用简单的控制结构就可以取得较好的控制效果。对于特殊宽沸点二元物系异丙醇-氯苯,考察了上下塔的分离点浓度对分割式热泵精馏稳态工艺的经济性影响并首次提出了其工艺的动态控制策略。传统单塔精馏工艺、传统热泵精馏工艺以及分割式热泵精馏工艺的经济性优化结果表明:相较于传统单塔精馏工艺及传统热泵精馏工艺,分割式热泵精馏工艺的TAC分别减少34.06%、32.04%。对分割式热泵精馏分离异丙醇-氯苯工艺提出了不同的动态控制方案,结果表明改进的QRe/F与Wm/F控制结构对控制自由度减少的分割式热泵精馏工艺具有优势。本文研究了热泵精馏分离正丁醇-异丁醇、异丙醇-氯苯二元物系的方法及动态控制策略,对类似近沸点及宽沸点体系的稳态工艺优化及动态性能研究具有一定的参考价值。