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Reduction of energy consumption has increasingly come into sharp focus in the chemical process industry. This is of great value not only for existing plant but also for the development of new processes. Therefore, the challenge for process design engineers to develop an integrated chemical process that simultaneously satisfies economic and environmental objectives has increased considerably. Particularly, multi-objective optimization in the chemical industry has become increasingly popular during the last decade. The main problem lies, in selecting the alternative best design during decision making with multiple and often conflicting objectives. This thesis work presents a methodology for the multi-objective optimization of process design alternatives under economic and environmental objectives and also to establish the linkage between exergy and the environment. Four distillation units design alternatives with increasing level of heat integration were considered. Each design is analysed from exergy, potential environmental impact (PEI) and economic point of view. A non-dominated solution known as the “Pareto optimal solution” is generated for decision making. The thermodynamic efficiency indicates where exergy losses occur. The demand for industrial process heat by means of solar energy has generated much interest because it offers an innovative way to reduce operating cost and improve clean renewable electric power. Concentrated Solar Thermal Power (CSP) can provide solution to global energy problems within a relatively short time and is capable of contributing to carbon dioxide reduction, which is an important step towards zero emissions in the process industries. This work provides an overview of a simulation model to evaluate the environmental and economic performance of two case studies of solar thermal power plants. A methodology is presented to integrate solar thermal power plant into industrial processes and this is then compared with an existing hydrocarbon recovery (HCR) plant that depends on coal as its energy source. The two process design alternatives where simulated using the process simulator Aspen PlusTM. This thesis work also evaluates two types of power plants based on coal. The plants considered provide utility systems such as steam and electrical energy to the process plants. Exergy analysis was performed for each type of plant. The standard PEI calculation procedure has been modified for consideration of specific energy resources or power plants. Die multikriterielle Optimierung hat in der chemischen Industrie eine zunehmende Bedeutung für die Entscheidungsfindung bei der Auswahl des besten Entwurfs erhalten. Gleichzeitig mehrere Ziele, wie z.B. Wirtschaftlichkeit und Umweltschutz zu verfolgen, ist eine Herausforderung für Verfahrensingenieure. Die Verminderung des Energieverbrauchs gewinnt in der chemischen Verfahrensindustrie zunehmend an Gewicht. nicht nur für existierende Anlagen, sondern auch für die Entwicklung von neuen Verfahren. Die vorliegende Arbeit präsentiert einen Ansatz für eine multikriterielle Optimierung von Verfahrensentwurfsalternativen unter Betrachtung von Ökonomie und Umweltschutz als auch Exergy und Umweltschutz. Vier Destillationsalternativen mit unterschiedlich intensiver Wärmeintegration wurden untersucht. Es wurden jeweils die Exergy, die potenzielle Umweltwirkung (PEI) und Ökonomie analysiert. Die direkte Erzeugung von Dampf mittels Sonnenenergie (Concentrated Solar Thermal Power, CSP) hat viel Interesse erzeugt, weil dadurch Betriebskosten verringert und gleichzeitig Umweltbelastungen (Kohlendioxidemission) reduziert werden können. In dieser Arbeit wird beispielhaft anhand von zwei Fallstudien gezeigt, wie die Verknüpfung thermischer Solarkraftwerke mit industriellen Prozessen vorgenommen werden kann. Die zwei Prozessalternativen wurden unter Verwendung des Prozesssimulators Aspen PlusTM und das Solarkraftwerk unter Einsatz von Genius simuliert. Für die Bewertung der Umweltbelastung nach dem PEI - Berechnungsverfahren wurden Alternativen entwickelt.