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精馏,作为目前应用成熟度最高的均相分离技术,经过近百年的发展,已有相对成熟的理论基础和操作经验,但其仍处于半经验半科学的学科水平。当前精馏技术发展的最大壁垒便是塔板效率的准确预测,研究如何准确预测塔板效率不仅可以推动学科发展,更有助于实现工业精馏过程的节资节能。塔板效率是关于体系物性、操作设备的极为复杂的函数,其定义也不唯一。塔板效率的准确预测,对于工业应用的最大意义便是可靠评价全塔表观效率（Ea）,使其达到工程设计参考的效率范围,提高设计和标定成功率。丙烯塔是当前化工行业中生产高纯度丙烯的主要装置,由于丙烯-丙烷属于典型的近沸体系,因此丙烯塔的实际板数众多,一般都超过180块实际板。结合当前国内难以可靠评估丙烯塔Ea的难题（经常出现大于100%的评价结果）,本课题将Ea的预测误差区分为工艺变量（理论板数）和设备变量（全塔效率及实际板数）两类预测误差,并量化了两类预测误差的影响,最终实现了丙烯塔Ea的可靠评估。理论板数（NT）的本质是以相平衡为尺度来丈量分离要求最终需要多少个平衡级的过程。因此,相平衡性质的预测精度对理论板数的计算误差有着决定性影响。本文对丙烯-丙烷体系开展了相平衡研究,并开发了新的相平衡关联方法（COSMO-RS+PR）,与数据库进行对比（多组相平衡数据）,体系压力的平均预测偏差不超过0.18%,丙烯气相摩尔组成的平均预测偏差不超过0.48%,在广温度区间范围内（230～350 K）,本方法预测精度最高,且准确地描述出该体系相对挥发度在丙烯高浓度区的奇特变化趋势。基于本关联法,进一步研究了该体系在丙烯高浓度区的非理想性特征,采用将液相、气相非理想性分开考虑的办法,找出了T≈310 K时,该体系在丙烯高浓度区非理想性最低,最接近理想状态。通过密度实验数据,得到了超额摩尔体积VmE的变化趋势,发现在丙烯高浓度区,T≈310K时,该体系分子间吸引力和排斥力近似可以抵消,VmE等于0。佐证了本文找到的T≈310 K时体系非理想性最低是准确的,并首次成功解释了相对挥发度在丙烯高浓度区随着温度升高会先变大后减小的趋势。基于丙烯-丙烷体系的相平衡研究,量化了全回流及部分回流下,该体系相对挥发度预测偏差对丙烯塔NT计算误差的影响。根据量化结果,基于逐板计算法思路,建立了丙烯塔NT的精确严格计算模型。本模型有三大特点:基于全塔变相对挥发度假设、基于全塔变摩尔流假设、基于轻重组分间汽化潜热比值全塔非恒定假设。通过这三个假设使本模型更加严谨,计算精度超过现有各类NT模型,为丙烯塔的NT计算提供了标准值。基于丙烯塔NT的标准值,对比了现有各类捷算法计算丙烯塔NT的误差,并给出了新的专门适用于丙烯塔的捷算法模型,平均预测偏差约为1.5块理论级,为准确快速估算丙烯塔NT提供了支撑。对比了在使用Aspen Plus进行丙烯塔设计和标定时,运用不同热力学方法进行丙烯塔NT计算的误差,为设计者们根据不同的实际工况选择合适的方法进行丙烯塔设计或标定提供了指导,也为实际塔的操作工况调整提供了理论依据。在丙烯塔NT精确计算基础上,筛选了各类全塔效率Eoc模型对可靠评估Ea的适用性,通过与生产厂数据对比,实际板数计算误差约为3块,证明当前丙烯塔Ea可靠评估的难点并不在于Eoc关联模型的精度不够,而是对于丙烯塔NT预测存在较大偏差。通过归纳各类降额设计影响因素,最终给出了丙烯塔Ea可靠评价的思路和方案。通过本文给出的塔设备Ea可靠评价的流程,为最终实现塔板效率的精确预测提供了新的思路和切入点。