化学工业为社会发展提供了物质基础，是推动我国工业化进程乃至国民经济可持续发展的重要基石。与此同时，它也是高污染、高投资及高能耗的产业，其造成的环境问题正日益成为制约我国经济社会发展的“短板”之一。面对产业绿色低碳转型发展的迫切需求，将可持续发展理念与化工生产协调统一，不仅是促进化工过程高质量发展的必由之路，同时也成为推动我国经济长远可持续发展的重要因素。过程可持续性评价是开发和设计环境友好化工技术的重要方法，对过程可持续设计与升级改造有指导作用。目前面向化工过程的可持续评价方法对于将生态系统承载力整合到决策中的讨论仍较缺乏，仍需进一步改进和完善评价模型。本论文以构建可持续性全面评价体系为目标，基于过程生态化设计理念，形成更加符合工业决策需求的过程可持续评价新方法；同时，围绕CO2转化利用新技术可行性分析的需求，对电催化还原CO2制备不同化学品过程开展了系统评价，为新技术研发和工程化应用提供了理论指导。主要研究结论如下：（1）将环境、经济及能耗需求映射到化工过程设计中，构建绿色度可持续评价新方法。结合生命周期评价方法与生态系统服务级联（Ecosystem Services Cascade）框架，对过程与生态系统间的物质代谢过程进行描述，在课题组前期研究基础上提出了生态绿色度（Ecological green degree，EGD）指标及计算模型，定量评价一定时间内过程生态超载程度产生的潜在环境影响；将新指标与其他过程评价指标进行集成，建立了包含环境、经济及能耗的多维度综合评价指标体系，形成绿色度可持续评价新方法，为化工过程的全面评价分析提供理论支撑。（2）结合绿色度新方法构建电还原CO2体系经济性评价模型，针对离子液体法电还原CO2制备CO过程开展经济性评价研究。对新工艺进行概念设计及单元模拟，通过设置基础、未来及最佳情景对技术/市场参数表现进行预测，引入新评价方法构建工艺经济性评价模型，全面分析了参数不确定性对过程CO生产成本的影响；确定了满足过程盈利前提下催化剂性能的设计要求；分别对采用低浓度CO2原料及高纯CO2原料时新工艺的经济性进行比较与分析。结果表明，现阶段因催化剂电流密度较低导致新工艺不盈利，过程盈利要求电流密度应高于200 mA/cm2（CO法拉第效率为100%）；相比于采用高纯CO2原料，最佳情景下当CO2浓度高于28 mol%时，利用低浓度CO2原料的工艺具有更优的经济性。（3）基于绿色度新方法构建电还原CO2体系碳排放评价模型，对离子液体法电还原CO2制备甲醇过程开展经济性及碳排放综合分析研究。首先对新工艺进行概念设计，利用衡算模型及Apsen Plus流程模拟软件进行单元建模，全面评价了基础、未来及最佳情景下过程的经济性；通过参数敏感性分析，分别考察了法拉第效率、电流密度等9个关键参数对过程经济性的影响；结合绿色度新方法建立了过程碳排放评价模型，考虑了分别由煤电、燃气发电及核电等6种不同电力能源技术驱动时工艺的碳排放量。结果表明，最佳情景下新工艺甲醇生产成本仅为传统煤制甲醇工艺的88.33%；当在工业级电流密度（>1000 mA/cm2）下运行时，甲醇法拉第效率、电价以及槽电压是影响新工艺经济性的关键因素；对于新工艺的碳排放，煤电 > 燃气发电 > 耦合碳捕集的煤电 > 光电 > 核/风电，且仅采用可再生电力时可实现生命周期内负碳排放，每生产1 kg甲醇最高可消纳1.29 kg CO2。（4）构建电还原CO2体系EGD评价模型，对一步法及两步法电还原CO2制备乙烯过程能耗及能耗排放的环境影响进行评价与比较。首先对一步法（CO2→C2H4）及两步法（CO2→CO→C2H4）电还原CO2制备乙烯过程进行概念设计及建模，分析对比了两个过程的能耗分布；在此基础上，考察了分别在煤电、燃油发电以及燃气发电等6种不同供电情景下，两个过程的主要污染物（NOx、CO2、SO2及可吸入颗粒）排放量，定义了生态系统范围并对相关类型生态系统服务供给量进行核算，通过构建EGD评价模型对两个过程能耗排放超载产生的潜在环境影响进行综合评价比较。结果表明，两步法能耗相比于一步法减小了20.76%；在各类供电情景下两步法过程EGD均高于一步法过程，且由于煤电产生的各类污染物排放量生态超载程度最高，该种供电情景下两个过程每年的EGD差距最大，达到1.9×109 gd/yr。