催化裂化装置是我国主要的原油加工装置之一，其能耗约占炼油企业能耗的三分之一。气体分馏装置的任务是将催化裂化得到的液化气分离成丙烯、丙烷和碳四液化气等产品，它采用的精馏工艺是一种能耗很高的工艺。本文对催化裂化及气体分馏两套装置，进行了流程模拟、热集成优化和蒸汽系统的优化研究，主要内容如下：根据热力学的基本原理，应用Aspen　Plus流程模拟软件，提出了催化裂化装置主分馏塔的模拟策略：将分馏塔底油气脱过热段作为一闪蒸过程来处理，模拟结果与实际值一致；通过模拟确定对轻柴油汽提塔增加2层理论塔板，提高粗汽油和轻柴油的分离精度。利用Aspen　Plus流程模拟软件，选用RadFrac精馏模型和RK-SOAVE物性模型，准确地模拟了气体分馏装置全流程。对能耗最高的丙烯精馏塔进行热泵流程优化，确定了2种热泵精馏流程的工艺操作参数。通过比较节能效果，对于丙烯塔采用塔釜液闪蒸再沸式热泵（B型热泵）精馏流程更有利。首次提出了多参数同步优化策略，以操作费用最少为目标函数，确定相应的约束条件和操作变量的范围，对B型热泵精馏流程的操作条件进行优化。结果表明：并对节流阀压力进行了优化。同步优化与分步优化相比能取得更好的节能效果。在流程模拟的基础上，分析了催化裂化和气体分馏装置之间进行热集成的可能性。提出了装置之间直接热集成的方案，并进行了操作弹性分析。此方案在节省操作费用和可操作性方面均优于装置自身热集成方案。对催化裂化和气体分馏装置的蒸汽系统进行火用分析，减温减压器的使用是导致蒸汽系统火用损的主要原因。通过对装置中使用减温减压器和蒸汽喷射式热泵的火用损和经济性的分析比较，提出了用蒸汽喷射式热泵代替减温减压器的优化用能方案。