超重力MVR热泵精馏作为一种新型精馏技术,具有良好的节能特性和经济效益。但目前超重力MVR热泵精馏主要以实验研究为主,受实验条件限制无法全面且准确分析精馏过程中热力特性。针对这一现状,开发了超重力MVR热泵精馏系统的非平衡级仿真模型,并借助该仿真模型,分析了超重力MVR热泵精馏过程的热力特性,对给定条件下的系统运行参数进行了优化。依据乙醇-水物系具有强烈非理想性的相平衡特点,选取了可靠性较高的NRTL-RK组合热力学模型,基于Aspen Plus软件中重力场精馏塔模块,通过编译和调用Fortran子程序,修正了模型方程中气相和液相传质参数、相界面积参数,构建了超重力精馏塔数学模型,开发了超重力MVR热泵精馏系统的非平衡级仿真模型,以xD、COP和SMER为评估参数,在变回流比和变进料位置两组工况下对系统进行了仿真,并将仿真结果与文献中实验结果进行了对比,发现平均误差分别为0.74%、9.52%和13.26%,最大误差为15.45%,验证了所开发仿真模型的准确性,表明该仿真模型可用于超重力MVR热泵精馏系统的热力特性分析与优化研究。借助开发的超重力MVR热泵精馏系统仿真模型,从气相与液相浓度分布、摩尔流量分布和温度分布四个方面,分析了相同操作条件下传统精馏系统和超重力MVR热泵精馏系统的热力热性,并采用单一变量法,分析了进料流量、精馏塔转速、回流比、进料位置、产品采出率和进料浓度6个运行参数对系统性能的影响。结果表明,超重力MVR热泵精馏的传热传质速率更快,在给定条件下,仅依靠7块塔板即可实现较好的分离效果,相较于传统精馏可节省10块塔板空间;增大进料流量、提升进料浓度、下移进料位置、提高精馏塔转速、增大回流比或增大产品采出率均可提高乙醇产品浓度;增大进料流量或增大产品采出率可提高产品采出量;增大进料浓度、增大产品采出率或下移进料位置可降低系统整体能耗。以处理量为0.3m3/h的超重力MVR热泵精馏系统为例,在保证乙醇产品纯度和产量的同时使系统能耗最低,对超重力MVR热泵精馏系统运行参数进行了优化,分析了优化后系统的水力学性能、综合能耗和经济性。对应的最佳运行参数是:进料流量为0.3m3/h,精馏塔转速为3000rpm,回流比为6.8,进料位置为第15块塔板,产品采出率0.37,进料浓度为54%;系统运行可行性更高;优化后的系统气、液相的实际流量均介于最大允许流量和最小理想流量之间,且更靠近最小理想气液流量曲线,系统运行可行性更高;相较于传统精馏系统,可减少79.59%的碳排放量,节约74.43%的能源耗费,节省41.8%的运行费用,按每年工作8000h计,可节省费用17.04万元,为超重力MVR热泵精馏技术的研究和推广提供了借鉴方案。