通过对天然气制费托合成气（Fischer-Tropsch Syngas,FTS）不同工艺过程的对比分析,本文选择以蒸汽-甲烷重整（Steam Methane Reforming,SMR）及二氧化碳-甲烷重整（Dry Methane Reforming,DMR）联合转化制FTS工艺为研究对象,完成模拟计算与节能研究。整个工艺过程可划分为SMR转化、CO₂捕捉及DMR三个工段,并采用Aspen Plus软件进行过程模拟计算,得到过程的物料及能量衡算结果。为从定性和定量两方面来提高过程的能源利用效率,以工艺模拟计算数据为基础,结合构建的有效能理论分析框架对SMR-DMR联合工艺进行了有效能分析。采用先进有效能分析方法,探究了各个设备的不可逆性、整个过程中效率较低的位置及各个设备间的热力学相互影响关系,得到整个系统及各个设备的真实节能潜力。经计算,整个工艺中的可避免的有效能损失占有效能总损失的44.98%。因此,该工艺具有较大的节能潜力,对其进行节能研究具有重大意义。基于有效能损失计算和具体结果分析,本文提出采用有机朗肯循环技术（Organic Rankine Cycle,ORC）对该工艺过程中的低温废热进行回收利用。考虑到不同有机物的物化性质和低温废热源的温位,选择异戊烷、正戊烷及正己烷三种有机介质作为工作流体,并进行对比分析。以废热回收系统的热效率及有效能损失为目标,对ORC过程中蒸发器的出口温度、压力等操作参数进行了计算设计和优化分析。考虑到系统过程的可操作性、安全性及经济性,提出了两种不同的ORC系统节能减排方案,并以系统的热效率和年度净利率为指标,将其与采用最佳ORC单工作机组进行对比分析。结果表明,采用多段压力的ORC系统具有最佳的热力学性能和经济效益,其系统热效率为15.39%。与基础工艺中四个废热源的总有效能损失相比,采用多段压力的ORC系统有效地实现了废热回收,系统的有效能损失降低了62.17%,显著地提高了系统的能量利用效率。