烃类蒸汽转化装置（SMR）中脱碳变压吸附（PSA）净化气富含氢气、一氧化碳和甲烷,是优质的制氢原料,却降质为转化炉燃料;常见的Shell干粉煤气化则用循环压缩急冷气冷却合成气,提高了制氢能耗。针对以上两个问题,本文对这两个工艺进行了集成:将SMR净化气提压送煤气化炉做制氢原料,从而实现了净化气的升级利用;在煤气化装置增设洗涤净化水旁路,将部分净化水自压送气化炉出口,以补充循环压缩急冷气调节合成气进余热锅炉的温度,从而降低循环压缩急冷气的流量,减少制氢能耗,由此开发了一个以SMR脱碳PSA净化气为辅助原料和以部分洗涤净化水替代急冷气的新Shell干粉煤气化工艺,经Aspen全流程模拟计算证明,新工艺在操作性、产氢率、用能、热力学特性方面均优于现有工艺,并进一步开发了一个基于流程模拟数据的Shell干粉煤气化新工艺优化设计方法。其中,目标函数设定为最小单位制氢能耗或最小过程（火用）损,优化变量为经Matlab偏最小二乘法（PLS）筛选得到的系统决策变量。为了使优化计算自动进行,则开发了流程模拟软件Aspen、数据处理软件Excel、最优化算法GA集成平台,该平台通过Aspen Simulation Workbook（ASW）建立Aspen与Excel接口,在Excel VBA中编码控制Aspen运行,写入和读取模拟数据代码及遗传算法（GA）代码,由其控制过程自动进行。因全过程由模拟数据驱动,故该方法具有普适应,适于一切可模拟且不改变流程结构的化工单元的多变量优化设计。最后,将本文开发的新工艺及优化设计方法应用于某有效成分CO+H₂产量为15×10⁴Nm³/h的Shell干粉煤气化改造项目。计算表明,当耗氧量为67.2t/h、注汽量为5.8t/h、洗涤急冷合成气量为120.8t/h、高压净化水为9.7t/h、净化气量为18.85t/h时,新流程的过程（火用）损最小,为508.9GJ/h,相比旧工艺减少145.5GJ/h,降幅22.2%;当耗氧量为67.5t/h、注汽量为8.9t/h、洗涤急冷合成气量为92t/h、高压净化水为10.8t/h、净化气量为19.98t/h时,新流程的单位制氢能耗最小,为6980.85×10⁴kcal/t H₂,相比旧工艺降低4355.62×10⁴kcal/t H₂,降幅38.42%。说明本文开发的新工艺及优化设计方法是可行和有效的。