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石油资源作为当代工业最重要的原料，其储量十分有限，合理有效地利用石油资源是社会可持续发展的需要，越来越引起人们的广泛关注。石油加工过程中会产生大量含氢气及甲烷、乙烷、丙烷等轻烃组成的炼厂尾气。长期以来，由于采用单一的分离技术，只回收了部分尾气中的氢气或轻烃，其余通常作为燃料气使用，造成了石油资源的严重浪费。对于生产规模为千万吨的炼厂，每年因此损失的氢气价值就可达8000万元，而轻烃损失更高达数亿元。鉴于此，开发新的尾气回收工艺以最大限度地回收炼厂尾气，已成为各石化企业和科研部门共同关注的课题。本文充分利用气体分离膜的优点，结合传统分离方法，设计开发了多技术耦合，多目标同时回收的炼厂尾气回收集成工艺，并使用HYSYS软件对工艺进行了模拟与优化。本文根据炼厂尾气含氢浓度的不同，将炼厂尾气分为低氢尾气和富氢尾气，分别对这两类尾气的回收工艺进行设计和分析。针对低氢炼厂尾气，在对传统压缩／冷凝—精馏联用工艺设计分析基础上，开发了耦合有机蒸汽膜／氢膜复合系统的低氢尾气综合回收工艺。考察多技术耦合匹配的关键操作参数：冷凝温度，各级膜切割率等。确定了400kmol／h异构化循环塔顶尾气耦合回收工艺的主要操作参数，并进行了经济性评价。该工艺比单一压缩／冷凝—精馏工艺多回收92％的氢气2058 Nm~3／h，氢气回收率达86％；多回收液化石油气(LPG)达788kg／h，回收率从82．8％增加到96．6％。流程改造后，总经济效益可增加2400万元／年，提高近17％。针对富氢炼厂尾气，设计了由氢气分离系统、压缩／冷凝系统、精馏系统和有机蒸汽膜／氢膜复合系统四部分组成的富氢尾气综合回收工艺。确定了290 kmol/h重整PSA解吸气工艺的主要操作参数，并对经济效益进行了比较。相比单一的膜法氢回收工艺，耦合膜复合系统的富氢综合回收工艺可多回收94％的氢气463Nm~3／h，氢气回收率由原来的77．7％提高到96．6％；并且回收了3911kg/h LPG，回收率达94．3％；年经济效益增加了9598万元。针对现代化大型石油炼制企业，炼厂尾气氢气含量分布范围大的特点，在前两类炼厂尾气综合回收工艺研究的基础上，开发了同时处理氢浓度不同的多股进料的炼厂尾气综合回收集成工艺。针对我国大乙烯工程原料紧缺的现状，开发了联产乙烷的炼厂尾气综合回收新工艺，在回收氢气、液化石油气及C5轻油的同时，从炼厂尾气中回收裂解制乙烯的优质原料——乙烷。以上述两股气体为例，确定了工艺的主要操作参数，并对经济效益进行了比较。得到如下结论：回收氢气5201Nm~3／h，回收率达93．2％；回收LPG10．7t／h，回收率达96．5％；回收乙烷4．28t/h，回收率为83．8％。该工艺每年能带来4．09亿元的经济效益，对比没有联产乙烷的工艺，效益提高了近50％。