精馏是化工过程中最常用并且最有效的分离过程。但是在传统的精馏工艺中,塔顶蒸汽冷凝时的热量排弃以及塔釜液再沸时对热量的需求,导致了整个工艺能耗巨大,能量利用效率低下。目前虽有一些节能措施用以改进现有系统,如多效精馏、热偶精馏及热泵精馏等,但都各有不同程度的局限性以及因系统复杂化而造成的?损过大、成本增加等问题。因此,有必要设计一种能耗低且能量利用率高的精馏系统。本文引入“自回热”理论,对其原理进行分析,设计了一种基于自回热理论的甲醇-水精馏系统。在给定的设计要求下建立变量设计模型以确定操作参数;同时建立系统主要单元的热力计算模型,进行物料、能量衡算;最后利用Aspen plus软件,建立系统模型并进行流程模拟。在确定了以上基础数据后,分析了工艺过程用能的特点,并以该特点为基础,建立能量分析模型,包括基于“工艺用能三环节”理论的系统能量分析以及基于“T-H”图的能量有效利用分析。结果表明传统系统回收利用的能量仅占过程总用能的5.9%,还需热公用工程再供入94.1%的热量;而自回热系统的能量回收率达到了88.71%,仅需供入11.29%的电能;另外,自回热系统相比传统系统净供入能降低86.43%。说明新方案能量有效利用率更高。建立?的基本计算模型、过程?平衡模型及设备?损失计算模型;以三环节理论为基础,建立?评价模型。最后将传统系统与自回热系统进行对比分析,结果表明传统系统有效?转换率63.66%,而自回热系统为93.18%,说明能量供入方式后者优于前者;同时自回热系统的?循环利用效率61.42%远大于传统系统的1.38%;并且新系统的净?损比传统系统降低56.69%。说明新系统?回收利用率高,?损低,改进方案更为合理。最后进行了经济性分析,表明综合考虑能量成本及非能量成本,自回热系统每年可比传统系统节约76%的成本。另外,在锅炉效率70%,发电热效率30%的前提下,前者所需的标煤年比后者降低75.18%。最后对自回热系统进行热经济性分析,指出了该系统优化的方向。