基于Aspen Plus的碳捕集耦合余热回收利用系统模拟与优化

摘要

针对碳捕集工艺的高能耗现状及再生塔余热存在的巨大节能潜力，利用Aspen Plus软件进行建模与优化模拟。确定胺法捕集CO₂的烟气参数、物性参数后，选择EC-NRTL计算模型进行优化模拟，得到基础碳捕集工艺模型每吨CO₂的再生能耗为4.238 GJ,CO₂的吸收率为89.2%。基础碳捕集工艺模型存在再生能耗高、CO₂吸收率低的缺点，提出的新型碳捕集耦合余热回收利用工艺模型将富液预加热工艺、吸收塔级间冷却工艺和蒸汽压缩热泵工艺整合，经过模拟计算得到碳捕集耦合余热回收利用工艺模型每吨CO₂的再生能耗为2.415 GJ,比基础碳捕集工艺模型的再生能耗减少了43.0%;CO₂吸收率为99.2%,比基础碳捕集工艺模型提高了11.2%。提出的碳捕集耦合余热回收利用工艺模型对于CO₂捕集节能工艺的研究具有一定的理论价值和应用价值。

关键词

余热回收 / 碳捕集 / Aspen Plus / 优化模拟 / 再生能耗 / 吸收率

基金资助

山东省重点研发计划(竞争性创新平台)(2022CXPT051); 山东省自然科学基金青年项目(ZR2022QB046)