精馏是工业生产过程中将物质提纯的重要操作单元,提高精馏系统的效率、降低精馏过程的能耗对提高工业生产效率、降低能源消耗具有重要的作用。热泵作为一种新兴的节能手段,在各个领域中被广泛运用。本文将常规的精馏系统与热泵系统相结合,提出了一种间接式热泵精馏系统,该系统的塔顶冷凝器和塔底再沸器分别作为热泵的蒸发器和冷凝器,通过消耗电能驱动热泵压缩机,使整个系统稳定运行。与常规的连续精馏系统通过消耗蒸汽和冷却水来驱动系统循环相比,间接式热泵精馏系统充分利用了精馏蒸汽与提馏液的热能,经济性与节能性更好。本文以乙醇-水溶液作为精馏系统进料,分别建立了精馏子系统与热泵子系统的数学模型,通过Aspen plus软件建立系统的物理模型,对系统模型进行解析。通过关联性分析,将两个子系统耦合,得到间接式热泵精馏系统整体模型,分别改变进料参数与运行参数,研究了系统整体的运行特性。通过与常规的连续精馏系统进行对比,分析了系统在节能性与经济性上的优势。本文主要对以下四个方面进行了研究,并取得了如下成果:（1）精馏子系统模型的建立与特性分析:以平衡级原理为理论基础,建立了精馏子系统的MESH四大基本方程组。对精馏子系统的操作线、全塔效率、最小回流比等设计参数进行了计算,根据麦克布-蒂利（Mc Cabe-Thiele）法对精馏塔理论塔板数进行求解,建立了精馏子系统的数学模型。利用Aspen plus软件对精馏子系统模型进行解析,进料热状态为45℃,35%质量分数的过冷溶液,精馏塔塔板数为47块。随着精馏过程的不断进行,精馏塔内的温度沿着塔板逐渐下降,作为易挥发组分的乙醇,其浓度不断上升,增加回流比或调整进料位置均能提高塔顶产物中乙醇的摩尔分率。（2）间接式热泵精馏系统模型的建立与解析:根据精馏子系统塔顶、塔底产物的出口温度,确定热泵子系统的蒸发温度为70℃,冷凝温度为110℃。由于冷凝温度较高,热泵子系统属于高温热泵,需要对热泵工质进行优选。综合考虑高温热泵工质选择的普适性原则以及工质与系统工况的适配性,最终选择R245fa作为热泵工质。根据能流匹配关系以及换热管内外冷凝、沸腾传热理论,建立了热泵子系统中的五个部件的数学模型。通过关联性分析,以塔顶冷凝器和塔底再沸器中的换热量相等为前提条件,将两个子系统耦合,得到间接式热泵精馏系统整体模型。（3）间接式热泵精馏系统运行特性分析:研究了进料温度、进料流量、进料浓度三个进料参数和回流比、进料位置两个运行参数对系统运行特性的影响。定义塔顶、塔底产物中乙醇的摩尔分率、产物的回收率以及热泵效率为系统运行特性参数,通过模拟分析,研究了三个进料参数对系统运行特性的影响程度,发现将进料温度预热至泡点温度,进料流量范围控制在60kmol/h～90kmol/h,浓度范围控制在0.2～0.35质量分数时系统的运行特性最优。回流比和进料位置均存在变化的上下限,在规定的范围内增大回流比或降低进料位置均能提高系统的运行效率。（4）间接式热泵精馏系统评价指标:从系统工质耗量、系统的标煤耗量以及系统污染气体的排放量三个方面建立了系统节能性指标模型;利用静态分析法,以系统的初投资费用、操作运行费用和静态投资回收期为研究对象建立了系统的经济性指标模型。相较于常规的连续精馏系统,间接式热泵精馏系统在7200小时的工作时间内节约标煤耗量3973.46t,共计减少排放有毒有害气体约10t,系统节能减排性能良好;由于增加了热泵系统,使得间接式热泵精馏系统的初投资高出了5.26万元,但在运行费用上每年能节省21.19万元,节省的比例达29.7%。系统的静态投资回收期为0.25年,综合分析,间接式热泵精馏系统更具经济性和节能性的优势。本文研究了间接式热泵精馏系统的设计方法、运行特性及评价指标,为系统在实际工程中的设计提供参考和指导。