随着化石资源的日益枯竭,实现化石资源的高效利用具有重要的战略意义。为了有效提高化石资源的利用效率,本文主要研究了两种典型工艺过程：原油常减压蒸馏工艺、煤及焦炉煤气制合成气天然气工艺,通过对单元设备和全流程的建模及模拟,对工艺过程进行了优化,有效的提高了过程的效率,降低了能耗,为工业化应用提供了参考依据。同时,通过调研及专家评审确定了石化行业循环经济技术,并通过实例分析基本确定了该循环经济技术的集成与优化的步骤。论文的主要研究内容及成果如下：(1)根据常减压蒸馏装置的工艺流程,采用ASPEN Plus软件对装置的初馏塔、常压塔和减压塔进行流程模拟计算,获得了各产品的温度、流量等关键工艺参数及减压塔侧线产品的馏程曲线,与实际数据对比,二者吻合良好。分析了塔板温度和气液相流量沿塔板的分布,运用灵敏度分析工具对相关参数进行优化,优化后常压塔柴油收率可提高0.22t/h,常压塔热负荷降低6.3%,减压塔轻油收率上升0.18%,减压塔热负荷降低11.2%,为优化实际生产工艺提供了理论依据和指导方向。(2)采用ASPEN Plus软件描述了煤及焦炉煤气制合成天然气的新工艺,在对新工艺中关键单元模块进行模拟分析的基础上,采用煤气化动力学模型对煤气化反应器进行了准确的模拟分析,对气化过程进行了参数优化,模拟计算得出的粗合成气的组成与工艺值相符合。采用反应动力学模拟甲烷化过程,得出的产品气组成符合合成天然气组成标准。由物流分析看出,碳主要来源于原料煤和焦炉煤气。在煤气化炉中碳的转化效率约在97.20%,氢主要被分成两股,一部分转化为产品,约占64.3%,其余的则以废水的形式排放。由能流分析看出,新工艺的能量利用率高于文献中传统制合成天然气工艺,主要是因为新工艺避免了传统工艺中的变换反应过程及捕集CO2过程。(3)通过对北京市燕山石化和台塑集团进行现场调研,以及对石化行业的专家、企业、协会进行发函调研,搜集了石化行业的循环经济技术。通过组织召开专家评审会,确定了若干项石化行业鼓励发展的循环经济技术。同时,确定了循环经济技术集成工具的思路与步骤,并通过实例分析,以经济效益、环境影响等因素为目标函数,对技术集成路线进行了定量分析。