Рассмотрены вопросы оптимальной организации системы теплообмена установки первичной перегонки нефти ЭЛОУ АВТ. Для этого с целью выявления экономической целесообразности функционирующей системы теплообмена проведен пинч-анализ. В результате пинч-анализа были построены композитные кривые горячих и холодных потоков и большая составная кривая, позволившие определить предельно возможное количество рекуперируемой энергии технологическими потоками, тип энергоносителей по энергетическому уровню и значение оптимальной движущей силы, при которой обеспечивается минимум критерия оптимальности — суммарных приведенных и капитальных затрат. Результаты пинч-анализа показали наличие около 30 % полезной энергии для рекуперации технологическими потоками установки. Анализ методов синтеза оптимальных систем теплообмена показал, что одним из наиболее эффективных методов решения крупномасштабных задач является декомпозиционный подход, который подразумевает разбиение задачи синтеза на несколько подзадач меньшей размерности: задачи линейного программирования для минимизации энергетических затрат, задачи дискретно-непрерывного линейного программирования для минимизации числа теплообменного оборудования, задачи нелинейного программирования для определения минимальных суммарных приведённых затрат. В результате использования алгоритма декомпозиционного синтеза, были найдены оптимальные структуры системы теплообмена, режимы работы входящих в их состав теплообменников и даны экономические оценки найденным структурам. Результаты синтеза оптимальных систем теплообмена показали возможность для снижения суммарных приведенных затрат на 40 % при реорганизации функционирующей системы теплообмена. Анализ результатов синтеза схем с возможностью регенерации тепловой энергии показал возможность дополнительной экономии до 6377 тыс. у.е./г, что стало возможным вследствие использования излишков энергии для подогрева технологических потоков близлежащих установок.