聚氯乙烯(PVC)是我国国民经济中不可或缺的重要原材料,由氯乙烯单体(VCM)聚合而成。目前我国PVC分离提纯过程普遍存在分离效率低、产品纯度差、能耗高、操作控制不稳定、高附加值釜液未有效回收。对于以上关键技术难题,本文从工艺流程、能量集成、过程控制三个方面着手,利用计算机模拟技术对年产40万吨PVC的精馏系统进行模拟分析、能量集成优化以及动态控制,得到最优的工艺参数、换热网络和控制方案,达到节能减排的目标。根据热力学一致性检验结果,验证了氯乙烯(VCM)-二氯乙烷(EDC)体系汽液相平衡(VLE)数据的可靠性。对NRTL、WILSON、UNIQUAC热力学模型的交互作用参数拟合回归,通过比较发现NRTL模型的模拟数据与实验数据的平均相对偏差最小。同时用回归后各个模型的计算数值与工程采集值对比,验证了NRTL模型可以准确的模拟VCM-EDC体系。对低沸塔(TQ201)、高沸塔(TQ202)和高沸物回收塔(TQ203)进行模拟优化。通过单因素灵敏度和正交试验的分析得到TQ201、TQ202塔的最佳工艺参数,包括操作压力、进料状态、进料位置、回流比及馏出比。结果表明TQ201塔回流比由5.0降为3.6,节能28.0%；TQ201塔回流比由1.0降为0.6,节能40.0%。VCM产品纯度达到99.999%,低沸点杂质含量小于1 ppm,高沸点杂质含量小于3 ppm。同时,冷却介质由32℃循环水替代5℃冷冻水,节省了电耗。两塔共节约操作费用3472.1万元／年。TQ203塔采用恒回流比式间歇精馏,通过分析塔顶、塔釜及储罐成分随时间的动态变化,产品收益、操作费用和经济效益的影响因素,得到最佳塔板数、回流比和操作周期。最终得到质量分数大于99.9%的氯乙烯、质量分数大于99.0%的二氯乙烯和二氯乙烷,年经济效益为735.3万元,同时环境效益显著。对于PVC精馏工段能耗较高、余热利用不充分的问题,建立公用工程用量最低和换热器数目最少两个目标函数,通过分析△Tmin与设备费、操作费和年度总成本目标的关系,求得最佳的△Tmin,利用夹点技术获得冷、热物流夹点位置和最小公用工程用量。方案一公用工程用量最低,投资回收期为6个月；方案二最大化利用现有设备,投资回收期为4个月,对于实际工厂改造更为适宜。对于PVC精馏工段操作控制不稳定的问题,从产品纯度、操作稳定及节能环保的角度确定适用于PVC精馏系统的最佳控制方案。通过分析动态数学模型,确定控制变量,对TQ201塔提出三种控制方案；对TQ202塔提出两种控制方案；对TQ203塔提出各组分采出的控制条件。对比不同控制方案下精馏塔在受到扰动后的动态响应,结果表明TQ201塔更适用于回流量与馏出量比值恒定的控制,TQ202塔宜选择回流量与进料量比值恒定的操作。