带有多个物料循环和热量耦合的复杂精馏系统模拟优化命题具有方程维度高、收敛速度慢等问题,计算求解比常规精馏装置难度高。为建立面向在线优化的具有工程精度而又机理简单的过程模型,本文采用集合算法对精馏塔段模型进行简化,并以结构化思想为指导,对复杂精馏系统模拟程序进行模块化分层设计,平衡模拟问题求解的精度与速度。主要工作包括以下三个方面：1.将结构化的思想应用于精馏系统的建模并进行模块化编程。程序包括功能模块中的进料板模块、换热器模块、分流器模块、精馏塔段模块和热力学计算中的SRK方程计算模块、PR方程计算模块。2.在精馏塔段模块中引入集合算法。本文对空分装置粗氩塔内不同回流比下吸收因子的变化特性曲线进行了分析,对塔段内吸收因子采用S波形曲线方程进行拟合,并建立了基于波理论的精馏塔段集合模型。采用上述建模方法对两个热耦合精馏塔系统进行仿真,首先对流程进行结构化分析,逐级建立起相应的热力学模块、功能模块、设备模型和流程模拟程序。模拟结果显示,两个热耦合精馏塔系的模拟结果与商业流程模拟软件基本一致。采用结构化建模的方法能够降低建立模型计算程序的难度,基于集合算法的模拟程序对过程预测较为准确,模型的方程和变量数都明显减少。