我国煤炭资源相对丰富，其中低阶煤的储量巨大，但因其含水量高、热值低，传统直接利用的方式不仅效率低，还浪费了大量的有机质资源。此外，煤炭利用过程伴随产生的污染物不断损害着人类赖以生存的自然环境，其中仅燃煤产生的CO2对地球温升的贡献率就达50-60%。煤炭分级分质转化及多联产技术作为一种能够合理利用低阶煤资源的方法受到众多研究者的关注，通过分级分质转化不仅可以实现对低阶煤资源的高效清洁利用，并且易于煤中污染物的定向转移和富集控制。
　　本文围绕自热循环理念，利用资源／能源结构自洽耦合的三塔式循环流化床技术，以高附加值产品为导向，设计开发了一种基于碳循环的低阶煤清洁转化多联产系统集成新工艺，将热解产生的煤气回用作为下行床中煤的热解载气，不仅避免了N2作为载气导致煤气热效率降低的问题，还能够增加热解焦油的产率；此外，将燃烧产生的CO2用作动力循环单元燃气透平的发电工质，可以避免（发电工质N-）高温形成的氮氧化物对设备的损伤，燃气轮机工作后气相为高浓度CO2，可降低碳捕集能耗；在化工和动力单元集成过程中，打破传统分产系统片面追求产率或循环效率的思路，合成气在化工合成单元采取一步通过、适量循坏的方式形成化学品，未转化的合成气以及不适合化工合成的组分作为燃料气送往燃气轮机。借助流程模拟工具Aspen Plus对工艺过程建模，分析了过程的质量、能量平衡，对比分析了发电工质转变后系统的能量利用效率。本文所设计的碳循环多联产系统从全局出发，探究多工艺链间多反应过程的相互作用，优势在于能够及时依据国家政策和市场需求，动态调整产品产量，保证产品价格和销量，避免产能过剩。通过低阶煤资源的高价值转化，旨在寻求能源、化工、环境三方面的协调与统一，为以煤基多联产为代表的洁净煤转化技术的发展提供一种新的思路。
　　其次，本文应用三塔式循环流化床配套的系统内能量利用优化一一自热再生理论，对以化学吸收为基础的碳捕集单元进行节能优化。通过过程设计，优化后的碳捕集工艺实现了对吸收反应热和解吸塔塔顶混合气潜热的回收，完成了系统内机械过程与热过程、化学过程与热过程之间能量的匹配，同时，合理利用了换热后的贫液能量，降低了系统对额外热源的需求。通过Aspen Plus对工艺过程建模，并综合投资成本和运行费用对工艺完成了经济性评价，发展拓宽了自热再生理论在CO2捕集方面的应用。