随着“十四五”的开始,炼油企业步入了提质增效、转型升级和高质量发展的新阶段,公共资源系统作为炼油企业的重要组成部分,与主体装置的变化进行适配性优化和精细化管控变得愈加重要,这一举措是企业在节能优化深水区中实现进一步降低能耗和提高经济效益的关键点。在公共系统中,胺液脱硫系统采用N-甲基二乙醇胺（MDEA）溶液吸收炼厂气中以H2S、CO2为主的酸性组分,作为炼厂不可或缺的一部分,为其他系统和装置的正常运行保驾护航。随着原油劣质化和环保法规的不断加强,该系统的优化变得愈加重要,但也面临着诸多的挑战,主要表现为装置集群化和高附加值硫化学品的研发,使得炼厂气的来源和酸性气的去向多样化,为新工艺的设计和脱硫系统流程结构的综合方法论提出新的需求和更高的要求。为此,本论文运用过程系统工程方法论,针对炼油企业胺液脱硫系统,立足于单元级（脱硫工艺）和网络级（脱硫系统）两个层级,开展多原料多产品工艺的设计和优化,以及大规模脱硫系统综合研究。本论文主要研究内容和成果如下:（1）在多原料吸收过程中,通过对单原料吸收过程和多原料吸收过程进行对比分析,发现合理调控各进料气流量、组成和进料位置上,可以实现吸收塔内温度和浓度分布的优化,有效促进H2S的吸收过程。据此揭示了多原料吸收速率的调控机制,并提出了原料气预分配和分支进料的流程改进结构,设计了多原料净化工艺。案例结果显示,新工艺可以达到吸收选择性提高和溶剂用量降低的双重效果,最终使酸性气产品中的H2S纯度由69.3%提高至71.8%,同时整个装置的操作费用和（?）损分别下降6.53%和18.75%,实现了质能的同步优化,该工艺为双组分化学吸收过程优化设计提供了新思路。（2）针对多原料净化工艺具有数学模型复杂、非线性强以及模型精度要求高的特点,本文建立了基于模拟的优化框架,通过Active X中的组件对象模型搭建了Aspen HYSYS和MATLAB的混合建模平台,使用粒子群算法对原料气分配网络进行优化。此外,针对模拟过程难收敛的问题,提出逐步调节收敛容差的方法提高收敛性。案例结果表明,所提优化方法可以同时保证求解精度和求解效率,优化后新工艺可以使酸性气中的H2S纯度由69.3%提高至72.3%,同时操作费用降低7.07%,该方法为复杂吸收过程工艺优化提供了系统化方法。（3）在解吸过程中,现有工艺只能得到单一纯度的酸性气产品,本文通过对解吸速率调控机制的研究,提出以塔压和进料温度作为主、副调控手段,采用分步解吸的方式得到多股不同纯度酸性气产品的流程结构,设计了多产品净化工艺,用以满足下游多个不同类型硫回收装置原料的需求。此外,采用基于设备购买曲线的经济评价方法和基于混合生命周期清单模型的环境评价方法,建立了完善的工艺评价体系,通过单目标和多目标的优化方法对工艺参数进行优化分析。优化结果表明,相比于传统的化学吸收工艺,新工艺的经济效益增加了141.95%。在新工艺中溶剂选择性的影响更加的显著,溶剂选择性的提高可以实现工艺经济性和环保性的同步优化,为多产品解吸工艺在工业应用中的设计和操作提供了理论指导。（4）针对胺液脱硫系统的结构性优化缺乏方法论的指导,依旧依靠工程技术人员经验的现状,依据系统特点建立了涵盖硫源、硫阱和吸收-解吸中间处理过程的网络拓扑超级结构,并采用Kriging插值法分别建立吸收塔和解吸塔的代理模型。在代理模型的建立过程中,分别通过模型复杂度和优化复杂度的权衡确定代理模型的输入和输出变量,采用基于稀疏度和最邻近期望的自适应取样算法减少取样时间,最终得到的代理模型具有模型精度高、适用范围广、可有效降低优化复杂度的优点。在此基础上,以某石化的脱硫系统为例（9股炼厂气,3个下游硫回收装置）,采用所提方法对整个系统网络结构进行优化,并在优化结构的基础上采用多原料净化工艺和多产品净化工艺对吸收和解吸过程进行二次强化,最终可实现脱硫系统操作费用和年固定投资费用分别下降16.29%和38.92%,经济效益提高15.30%,证明了方法的可行性,为脱硫系统的网络结构设计提供了方法论支撑。