电子级四氯化硅是光伏产业和电子工业所需的主要原料,国内对于高纯四氯化硅的需求巨大。本文通过分析粗四氯化硅组成和性质,确定四塔精馏工艺流程,利用化工流程模拟软件对各塔进行稳态模拟,确定优化后的操作参数,根据精馏过程能量消耗,选择热泵精馏节能方案,合理配置系统能量,分析对比节能前后的经济效益,继而对各塔进行动态模拟,确定合适的控制方案。本文处理的主要物系是四氯化硅(STC)-三氯氢硅(TCS),利用热力学一致性检验的面积积分法验证STC-TCS汽液相平衡数据的可靠性,以实验数据为基础,以Aspen Plus内置的Data Regression模块为工具,拟合回归二元交互作用参数,确定PENG-ROB物性方法对后续工艺流程进行模拟计算。利用Aspen Plus严格算法对四塔进行稳态模拟,通过单因素灵敏度分析和多因素正交试验优化确定各塔的操作参数,优化后各塔的塔板数N、进料板位置NF、回流比及、采出比分别为:T1为61、5、6.1、0.127(D/F);T2 为 56、33、3.9、0.0035(B/F);T3 为 51、5、11.3、0.1(D/F);T4 为 39、32、10.8、0.06(B/F)。优化后得到的产品符合行业要求。在稳态模拟收敛的基础上,分析热泵精馏节能工艺,调整进料温度为54.5 ℃,对比节能前后经济效益,其中节省能耗94.53%,节省循环水273.88万吨/年,节省蒸汽4.529万吨/年。由于实际生产并非稳态,存在各种扰动,利用Aspen Dynamics对各塔设计不同的控制方案并进行动态模拟以提高精馏操作稳定性。首先确定各精馏塔灵敏板位置和精馏流程设备尺寸,根据进料量和进料组分的微小扰动下的动态响应,确定各塔的控制方案,分别为:T1塔为物料平衡控制方案;T2、T3、T4精馏段分别为物料平衡控制方案、D/F恒比例控制方案、R/F恒比例控制方案,T2、T3、T4提馏段均为能量平衡控制方案。