质量交换网络(MEN)综合与换热网络(HEN)综合是过程工业实现“节能减排”的重要手段。本文首先根据多组分体系传质过程的特点,提出了能够处理不相容多组分体系质量交换网络综合问题的方法。随后以此为基础,以年度总费用(TAC)最小的质量-热量联合交换网络为目标,着重探索了MEN和HEN的同步综合策略。论文主要研究内容及结果如下：(1)为解决由组分溶解性能不同而导致的不相容问题,提出将传质单元理论塔板数作为优化变量的多组分体系MEN综合思想。将这种思想融入截断法与超结构法中,其中前者通过离散截断器、线性化传质方程和给定操作选项等简化手段,可大幅度线性化所建立的混合整数非线性(MINLP)数学模型,简化后的模型采用通用求解软件即可获得最优解；而后者通过与遗传模拟退火算法(GASA)相结合,则可实现目标网络在全局解空间内的最优化。研究表明,本文所提两种方法均能确保所得MEN中的组分浓度值为准确值,不存在文献中因选取“关键组分”而导致部分浓度值与传质单元不相符的情况发生,证明了本文方法在处理多组分体系MEN综合问题时更具合理性,能够用于解决不相容多组分体系的MEN综合问题。(2)针对单组分体系质量-热量联合交换网络综合问题,提出基于质量夹点法(MPT)和虚拟温-焓图法(PTHDA)的MEN和HEN同步综合方法。该方法首先在文献的两子网络耦合模式基础上引入贫流股旁路,以期更全面地实现MEN费用和HEN费用在联合交换网络TAC中的权衡。然后提出基于“流股存在性矩阵”和“温差贡献值矩阵”的两子网络同步综合策略,过程中流股的实际存在性、冷热性质和对应优化变量的值由这两个矩阵的乘积来确定。此策略的提出确保了在未知流股换热需求的情况下,本文所提方法仍能实现MEN和HEN的同步综合与优化设计。采用一个文献中的实例对所提方法进行了验证,结果表明无贫流股旁路时,本文所得最优结果与文献结果基本一致,证明了所提方法的有效性；而当有贫流股旁路时,所得最优TAC分别比文献结果和本文无贫流股旁路的结果低19.9%和21.2%,说明引入旁路流股能为解空间提供更多可行解,有可能获得更优的解。(3)针对多组分体系质量-热量联合交换网络综合问题,提出基于超结构法的多组分体系MEN和HEN同步综合方法。其中采用超结构法综合MEN,提出无区别换热网络超结构的概念用于HEN综合。无区别换热网络超结构在换热流股冷热性质不确定的情况下,可通过构造潜在换热流股间的匹配,为计算过程中实际存在流股所形成的HEN提供所有可能的结构选项,而在此基础上提出的同步综合策略则可实现MEN和HEN的同步综合。首先将该方法用于单组分算例,所得结果与前文结果基本一致,证明了所提同步综合策略的有效性。随后对一个多组分算例进行质量-热量联合交换网络的优化设计,优化过程中同时考察了传质温度和压力对传质相平衡方程的影响,证明该方法能够用于解决多组分体系的MEN和HEN同步综合问题。