随着常规石油资源开采勘探难度的逐渐提升,煤和油砂等非常规资源的清洁开发利用逐渐成为研究的焦点。热解工艺相较于其他转换炼制方式,其能量利用率高、产品附加值大、环境污染少。鉴于传统热解气分离工艺中存在着油水分离困难、废水对环境污染大、高温能量难以回收等问题,本文提出一种基于油洗方法的在同一设备中将热解气产品分离与能量回收同时实现的耦合新工艺。首先,基于含有多种混合物的煤和油砂热解气原料,建立了真实组分和虚拟组分结合的方法有效实现热解原料的表征以确定进料条件,并建立了针对热解气分离工艺的经济性评价方法。在此基础上,针对油砂热解气的能量回收与分离问题,提出了主分馏塔冷凝与油洗水洗两种工艺,建立流程模拟模型对主要设计参数与操作条件分析优化,包括理论板数、侧线采出位置、泵循换热温差、泵循负荷、水洗循环流量等。在最优操作条件下,与传统喷淋工艺相比,主分馏塔冷凝工艺和油洗水洗工艺年平均费用分别降低了56.22%和48.22%,且油砂热解炼制的整体费用由每吨5.50$降低至3.61$和3.90$。与主分馏塔冷凝工艺相比,油洗水洗工艺更适用于大气相流量的热解气进料。同时,针对煤热解气提出了主分馏塔结合常压分离塔的工艺实现热解气的分离,利用所建立的流程模拟模型,对包括理论板数、侧线采出位置、泵循负荷、进料位置,常压分离塔采出位置在内的设计和操作参数进行优化。主分馏塔有效理论板数设置为45块,洗油、I蒽油和II蒽油分别由18、28、37理论板位置采出时;塔釜泵循、II蒽油泵循、I蒽油泵循、洗油泵循与塔顶泵循负荷分别设置为-7.7、-2.2、-1.2、-0.7和-1.5Gcal/h时经济性目标最优。在最优设计参数与操作条件下,分离所得产品浓度与传统喷淋工艺相同,并显著提高能量回收效率与经济性。主分馏塔冷凝工艺回收饱和蒸汽23387kg/h,其中产生高压(600psig)饱和蒸汽16322 kg/h。设备费用与操作费用降低显著,年平均费用由25.95×10~5$降至8.97×10~5$。本文提出的主分馏塔冷凝工艺与油洗水洗工艺,有效解决传统喷淋工艺中存在的油水分离困难、废水处理困难、能量回收困难等问题。为煤和油砂热解工艺的工业化应用奠定了理论基础。