合成气为核心的能源化工系统是指以煤炭气化为主线,天然气、煤层气、焦炉气、生物质等为辅助原料,制备合成气作为能源载体和平台化学品,并利用合成气下游生产多种产品的能源化工复合系统。它将不同特性的原料和加工工艺过程进行有机耦合,具有能量利用效率高、经济效益好以及污染物排放少的优势,是综合解决中国能源和环境问题的有效途径。本文将系统工程的理论与方法引入能源化工系统的设计与分析研究中,以合成气为核心的多联供多联产系统为对象展开研究。运用系统工程思想剖析能源化工系统的流程方案、流程设计、分析评价、流程优化进行了系统的探索研究。合成气为核心的能源化工系统集成度高,系统庞大,本文在对各流程单元机理的认知和技术比选的基础上,建立单元模型进行流程模拟,采用Aspen Plus软件构建主要单元模块和模拟平台。结合火用利用和热经济分析。通过单元模块的合成和集成建立不同的耦合方案,获得系统热力学和热经济特性。针对复杂能源化工系统,提出了多原料输入多产品输出系统的评价准则,此方法基于产品的折合方法推导出技术经济指标,能量节约率、投资节约率和成本节约率。通过该评价准则反映系统的优劣,并可在设计和优化阶段适时地考虑系统各种参数的变化。本文引入生命周期思想,建立能源生产系统的生命周期成本模型,对三个发电技术方案进行了生命周期环境和经济性能分析。结果表明,综合考虑能源结构状况,整体煤气化联合循环(IGCC)是合适的洁净煤发电技术。本论文研究了合成气为核心的能源化工系统进行流程方案思路、流程建立、系统分析和评价,不仅扩展了能源化工相关研究领域的深度和广度,丰富并完善了能源化工系统工程研究的理论方法,具有理论价值,而且对指导我国能源化工系统的推广和实施有着切实有效的现实意义。