本发明公开了一种热泵辅助变压精馏分离苯和异丁醇混合物的方法，主要使用了机械蒸汽再压缩式热泵和热集成技术，其步骤为：苯和异丁醇原料液预热后，自塔顶进入低压提馏塔，塔釜采出高纯度的异丁醇产品，而塔顶汽相经预热、压缩至高温高压后，自塔底进入高压精馏塔，高压精馏塔顶蒸汽作为低压提馏塔再沸器的热源，而低压提馏塔塔底液体作为再沸器的热阱，高压精馏塔顶蒸汽全部冷凝后部分作为塔顶液体回流，并采出高纯度的苯产品，塔底液体循环至低压提馏塔塔顶。本发明大大提高了苯和异丁醇混合物分离过程的热力学效率和经济性，实现了节能减排的目的。