煤化工生产中的合成气净化系统直接影响整个煤气化过程及后续工序的稳定运行。低温甲醇洗技术是目前脱除合成气中酸性气体较为成熟的技术,其冷能消耗较大。本文针对该问题提出基于[BMIM][Tf₂N]的德士古煤气化合成气的CO₂捕集和脱硫工艺,基于多目标优化方法对工艺进行优化,结合余热制冷和余热发电技术改进工艺的能量利用效率,通过能量、?、经济和环境等方面对集成工艺进行分析和评价。本文提出了一种使用离子液体[BMIM][Tf₂N]作为物理溶剂在常温下同时脱除合成气中H₂S和CO₂等酸性气体的工艺,该工艺对CO₂和H₂S的去除率分别达到97.6%和95.3%。与低温甲醇洗工艺相比,该工艺在CO₂产品气中CO₂的摩尔分数和CO₂脱除率方面较优,同时离子液体的损耗率低,回收能耗低。因此,离子液体是一种很好的可以替代冷甲醇用于大规模捕集CO₂和脱除H₂S的溶剂。在基于[BMIM][Tf₂N]的合成气净化基础工艺上添加了热集成、CO₂压缩和运输过程对流程进行改进。对工艺的能源、经济和环境分析结果显示过程的经济性能与环境性能存在矛盾。为了平衡该矛盾,采用带精英策略的非支配排序遗传算法对过程进行多目标优化,计算得到的多目标优化方案的CO₂逸出量和年总费用分别比其理想最小值高5.9%和1.5%。针对提出的CO₂捕集与分离技术存在的电耗、冷能消耗高的问题,提出有机朗肯循环、吸收式制冷循环和合成气净化工艺集成的工艺。通过对该工艺在能源、?、经济和环境等方面的分析与计算发现,有机朗肯循环的热效率为0.148,吸收式制冷循环的性能系数为0.1058;余热利用系统的?效率为42.88%;集成工艺的运行成本比基础工艺降低81%;总等效CO₂排放量为2.03 kg CO_2-eq/t。因此,集成工艺的提出有利于煤化工行业CO₂的捕集与分离以及利用低品位余热工艺的优化和改进。