在石油化工中,乙烯工业是石化产业核心,乙烯产量是衡量国家石化工业发展水平的重要标志。随着我国经济的不断发展对乙烯的需求不断扩大,截止2016年底我国乙烯产量达到1781万吨。但目前,我国乙烯生产的能耗水平还普遍高于世界先进国家乙烯行业能耗水平。同时,乙烯生产过程中产生的C02、VOCs、S02、NOx和颗粒物对环境和人类健康造成的影响日益突出,乙烯生产又是这些有害物质排放的重要来源之一。国家节能减排的发展规划和国际发展趋势都迫切要求高耗能企业实行节能减排。而且,国内乙烯能耗的评价体系及操作优化存在许多不足之处。为此,本文以乙烯生产过程的能效评估及操作优化研究为选题,结合生产实际开展有针对性的研究,并应用到实际乙烯生产中,达到节约能源与减排有害物质的双重目标。乙烯生产过程是由多个设备和过程组成的复杂系统,每个设备相互连接又组成了乙烯生产中的一个过程,多个过程连接在一起又组成了乙烯生产的整个系统。因此,本论文根据乙烯生产工艺的特点,将乙烯生产过程进行详细具体划分,分析乙烯能效的影响因素,进行有针对性的能效评估。本文提出了按设备级、过程级和系统级的三级能效评估技术方案。通过对设备级、过程级的能效评估及操作优化达到系统级能效评估的优化,这三级能效评估涵盖了乙烯生产的能效监测、评估的全过程,能更好的发现能耗较高的设备和过程,通过实时优化调整,达到乙烯整个生产系统节能减排的目标。本文建立了乙烯生产的三级能效评估模型和能效指标,提出了乙烯生产能效评估方法。在设备级能效评估中,建立了针对不同设备级的能效评估指标,提出了一种基于热力学定律的设备级能效计算及优化调整方法。在过程级中,提出了一种基于数据建模的IOS 50001标准的能源基线评估方法,应用该评估方法对裂解气压缩过程能效指标进行评估,证明了该评估方法的可行性和正确性。在系统级的能效评估中,提出了5个系统级能效指标及评估计算,并通过对设备级和过程级的能效评估及操作优化,达到整个系统级的能效提高。利用所建立的能效评估模型、指标及能效评估方法解决实际乙烯裂解装置生产的能效评估问题。本论文将所提出的方法应用到某石化企业乙烯裂解装置中,取得了显著效果。在乙烯裂解装置中,选取换热器和机泵作为设备级研究对象,急冷过程作为过程级研究对象,乙烯裂解装置作为整个系统级研究对象。通过对设备级和过程级能效指标的能效评估及操作优化,达到了系统级的能效指标的提高,使得2016年能效评估及操作优化后比2014年能效评估前乙烯裂解装置系统级单位乙烯能耗下降6.99%,能效提高7.53%。对生产负荷进行修正后,得到在相同生产负荷下2016年能效评估及操作优化后比2016年未经能效评估及操作优化前,单位乙烯能耗值下降3.16%,能效提高3.26%,达到了本研究预定的乙烯裂解装置单位乙烯能耗下降2%的预期目标。针对单位乙烯能耗降低节约了乙烯生产所需的燃料、水、电、汽和风的用量,本论文计算了向环境减排CO2、VOCs、SO2、NOx和颗粒物的量,得到2016年比2014年单位乙烯CO2、VOCs、SO2、NOx和颗粒物排放量分别降低6.04%、27.24%、25.86%、34.18%和16.33%。通过对乙烯生产三级能效评估及操作优化既使得单位乙烯能耗降低,又减少了向环境排放的污染物,达到乙烯生产节能和减排的研究目的。本研究可以为整个石化行业生产装置实时保持高能效状态提供可行性的研究方法,为整个石化行业生产过程节能减排提供了可利用的参考。