合成氨过程的脱碳系统一个高能耗的化工单元操作。它是影响合成氨生产能力的重要单元，并往往成为合成氨系统的瓶颈。其操作状况影响着整个系统的运行好坏，以及净化气、酸性气等输出流股能否达标。在凯洛格原流程中，系统废水排放造成了环境污染。随着能源和原材料价格的大幅度上涨、环境污染的加剧，有关脱碳系统节能与环保的问题越来越为化工界所关注。本文运用化工系统工程的相关理论，结合合成氨装置脱碳系统的实例，对其进行了模拟与优化。主要进行了四方面的工作： 1．基于脱碳系统的物性特点，选择了适当的热力学物性估算方法（ELECNRTL）和亨利组分模型（HOTDEA），用ASPEN PLUS化工系统模拟软件对脱碳系统进行模拟计算，发现以Kellogg原流程为背景的模拟结果与设计值符合良好，即模型的可靠性及可信性良好，说明所选择的热力学物性估算方法与亨利组分模型正确。 2．为实现脱碳系统的废水“零排放”的目标，采用了ASPEN PLUS中的灵敏度分析和优化函数对对脱碳系统进行了参数优化，从而获得了该系统的详尽的过程参数与设计生产的基础数据。在此基础上获得了一套该系统的改进流程，与Kellogg原流程及改良流程相比，该改进流程在节能和环保方面有较大优势。 3．对现场运行工况进行了全面分析，通过在水洗塔顶部增设热泵，回收了塔顶余热，使脱碳系统的能耗降低，用能更趋合理。 4．通过回收吸收塔底部富液的热量，并将其应用于再生塔中部，提高了再生塔的分离效率，实现了能量的合理利用。