我国一次能源的主要来源是煤炭。而以煤为原料的化工行业面临着耗能严重的问题。其中煤制甲醇能耗是天然气制甲醇的1.4倍,煤直接液化与间接液化的能耗分别为炼油行业的5-7倍。因此减少传统煤化工行业的能耗具有重要意义。本文以固定床煤制甲醇联产LNG过程为研究案例,对其中的低温单元即低温甲醇洗与甲烷深冷分离单元的制冷系统展开节能研究。针对煤化工低温单元制冷系统需消耗大量压缩功耗,且全厂低温余热过剩难以利用的问题。考虑以余热利用的方式减少低温单元的压缩功耗。根据煤气水分离、酚氨回收与甲烷深冷分离单元的余热温度区间,对双级氨吸收制冷、溴化锂吸收制冷与有机朗肯循环这三种余热利用方式展开了研究。并根据冷量需求的品位建立不同的余热冷电联产系统。结果表明,集成双级氨吸收制冷和有机朗肯循环的冷电联产系统可以部分替换低温甲醇洗单元的制冷系统;低温余热由煤气水分离与酚氨回收单元提供。集成溴化锂吸收制冷与有机朗肯循环的冷电联产系统可以部分替换甲烷深冷分离单元的制冷系统;低温余热由原制冷系统的压缩热提供。对以上过程进行建模,并对其中的参数进行分析以确定需要优化的决策变量。采集8000h相关数据进行处理,选取全年的峰值与均值作为输入量,对两个低温单元进行确定性优化。峰值与均值的优化结果分别用于核算设备投资与估算全年所能节省的能耗量。结果表明,低温甲醇洗过程新增设备投资4353万元;每年可节省操作费用1533万元。甲烷深冷分离过程,新增设备投资2359万元,每年可节省操作费用2957万元。以低温甲醇洗所集成的余热冷电联产系统为例,探究了不确定性参数对其的影响。利用Kmeans++聚类算法,将全年煤气水分离与酚氨回收余热数据划分为三个场景。结合分布鲁棒优化方法与自适应遗传算法,对各场景进行优化分析,确定其中需要优化的操作参数,探究其与不确定性参数的函数关系。与确定性优化结果相比,分布鲁棒优化所能节省的操作费用降低了0.88%,但稳定性提高了69%。结果表明,分布鲁棒优化通过牺牲一定的经济性能,来提高系统运行稳定性。