原油蒸馏是炼油加工的第一道工序，是炼油厂最大的耗能装置之一，约占炼油厂总能耗的20%～30%，因此，降低原油蒸馏装置的能耗对炼油厂的节能降耗具有十分重要的意义。原油梯级蒸馏是在常规的原油蒸馏流程的常压蒸馏单元和减压蒸馏单元中间增加一个或多个真空度较低的浅减压蒸馏单元。增加的浅减压蒸馏单元可以分担原常压蒸馏单元和原减压蒸馏单元的部分加工负荷，从而实现原油蒸馏过程的多级蒸馏。目前，对原油梯级蒸馏流程与常规三级蒸馏流程相比是否能有效降低能耗的问题仍然存在争议。本论文着眼于此，用热力学分析方法探索增加的浅减压蒸馏单元给原油蒸馏流程带来的影响，特别是在流程用能上的变化，并由此开发新型的原油梯级蒸馏节能技术，从而为原油蒸馏，特别是原油梯级蒸馏流程的设计和优化提供理论指导。本论文运用PRO/II模拟软件，选用BK10热力学模型，在严格控制流程间变量（过程设备的操作方法、加工原油的品质、各馏分油品的产量和质量、汽提蒸汽量、原油拔出率等）的基础上，建立了原油蒸馏的三塔流程、四塔流程、五塔流程和六塔流程。能量分析和分析的结果显示，由于原油梯级蒸馏流程能够实现对原油的多级加热汽化，避免对轻组分的持续加热，因而过程的热需求有所下降。不考虑加热器和取热器的损失时，三塔流程和四塔流程具有比五塔流程和六塔流程更小的损失。考虑加热器和取热器的损失时，当换热器损比例系数小于0.306，四塔流程最节能；当换热器损比例系数大于0.306，六塔流程最节能。夹点分析的结果显示，三塔流程、四塔流程、五塔流程和六塔流程用能上的差异导致它们对换热油浆的利用能力不同。当有足够多的外来换热油浆时，级数多的梯级蒸馏流程更加节能，如当油浆加入量达到12MW时，四塔流程比三塔流程节能10.5%，五塔流程比三塔流程节能17.4%，六塔流程比三塔流程节能22.2%。