در این مطالعه بهینه‏سازی توان مصرفی سیکل تراکم چند مرحله‏ای هوای فشرده مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور این کار یک سیکل تراکم دو مرحله‏ای همراه با خنک‏کن میانی شرکت پتروشیمی فجر در نظر گرفته شد. این سیکل شامل دو عدد کمپرسور گریز از مرکز و یک خنک‏کن میانی از نوع پوسته - لوله می‏باشد. برای مدل‏سازی توان مصرفی سیکل روابط دقیقی برای بیان بازده آیزنتروپیک کمپرسورها و کارایی حرارتی خنک‏کن میانی بر اساس شرایط کارکردی آن‏ها محاسبه شده که مدل‏سازی را به حالت واقعی نزدیک‏تر کرده است. در این روابط بازده آیزنتروپیک کمپرسورها به صورت تابعی از دمای هوای ورودی بوده، و کارایی حرارتی خنک‏کن تابعی از دمای هوای ورودی به خنک‏کن، دمای آب ورودی و دبی حجمی هوای ورودی به آن است. به منظور مدل‏سازی دمای هوای خروجی از خنک‏کن و محاسبه‏ی کارایی حرارتی آن، الگوریتم شبکه‏ی عصبی استفاده شد. برای بهینه‏سازی توان مصرفی سیکل روش لاگرانژ مورد استفاده قرار گرفت. توان مصرفی هر کدام از کمپرسورها تابع هدف بوده، و بازده آیزنتروپیک کمپرسور اول و دوم، کارایی حرارتی خنک‏کن میانی و تولید آنتروپی سیکل قیدهای حاکم بر مساله هستند. برای بهینه‏سازی توان مصرفی سیکل نسبت فشار در کمپرسورهای اول و دوم تغیر داده شده است. مدل‏سازی انجام شده در مقایسه با نتایج تجربی دارای دقت مناسبی بوده و همچنین نتایج نشان دادند که برای خنک‏کن میانی امکان دست‏یابی به کارایی حرارتی بالاتر از یک وجود دارد. بهینه‏سازی انجام شده، باعث کاهش توان مصرفی سیکل به ویژه در فصل تابستان شد، به طوری‏که در کمترین حالت باعث کاهش توان مصرفی سیکل به مقدار 80/2% و در بیشترین حالت این مقدار 72/8% بوده ‏است.