丙烯精馏塔是化工操作过程中分离出高纯度丙烯的重要设备。但由于丙烯-丙烷体系为特殊的近沸体系,且相对挥发度趋近于1,因此所需塔板数较多,分离较困难,能耗高且塔板效率的预测偏差较大,从而导致塔顶产品达不到设计要求,而且通过模拟软件对其进行计算时,热力学参数的微小改变也会对模拟结果产生较大影响,这就不仅导致丙烯塔的工艺设计产生巨大偏差,也会对丙烯产品收率及纯度等造成影响。此外,理论板数的预测偏差直接影响到塔板效率的预测准确性,而相平衡的预测精度又决定了理论板数预测偏差的大小,因此探究相平衡预测准确性对塔板效率的预测具有重要意义。本文首先对丙烯-丙烷体系的相平衡展开研究,对比不同文献中相平衡预测方法的计算结果,选用了预测偏差较小,且可以准确描述该体系相平衡变化趋势的COSMO-RS+PR法来获得相平衡数据,并修正静电力参数来提高预测精度。通过对比乙烯-乙烷体系及丁烯-丁烷体系的相平衡变化解释了丙烯-丙烷体系特殊趋势的产生原因主要是随温度的增加,单键被挤压易变形,双键相对稳定,在挤压过程中,键能变小,当温度上升到某一特定值后,单键断裂,因此产生拐点。重新拟合了相对挥发度的高精度关联式,其平均相对偏差可控制在±0.00952%,并改进了丙烯塔理论板数准确预测法。利用PRO/Ⅱ流程模拟软件对吉林石化乙烯厂中的丙烯精馏装置进行了稳态模拟计算和塔板水力学计算,得到了后续塔板效率预测所需的基本参数;此外,还校正了丙烯-丙烷体系的交互作用参数,并拟合了温度与交互作用参数之间的关联式,校正参数后得到的丙烯塔模拟计算结果同实际生产数据的偏差值更小,且理论板数及塔板效率预测精度更高。在丙烯塔理论板数准确预测的前提下,基于模拟计算所得到的基本工艺参数计算塔板效率。首先是基于关键组分结合经验关联式分别计算了精馏段与提馏段的塔板效率,结果表明轻重关联组分关联的Duss塔板效率基本一致,其他关联式均存在轻组分塔效率小于重组分塔板效率的现象,对比发现轻重关键组分塔板效率不一致的主要原因是相对挥发度的影响,一是由于轻重关键组分的相对挥发度本就不同,二是由于O’Connell关联是通过大量工业数据拟合的纯经验模型,主要考虑的是轻组分体系。其次分析了不同塔板效率模型对丙烯塔预测的影响,并校正了Duss模型,对比计算结果发现塔板效率的预测偏差基本都可控制在±5.9%的范围内,证明当前各类模型对于丙烯精馏塔塔板效率的计算均是适用的,这也说明丙烯塔预测偏差的主要原因并不在于塔板效率模型的预测精度,而在于理论板数的预测准确性。