CCS技术研发人员、化工过程仿真工程师、能源环境工程师、碳减排项目技术人员。
理解碳捕集、利用与封存(CCS)的技术路线与基本原理。
掌握燃烧后CO₂捕集(化学吸收法)的系统建模与仿真方法。
能够独立完成基于Aspen Plus的CO₂捕集过程仿真、设备设计与能耗分析。
CCS技术概述:CCS(碳捕集与封存)的背景(应对气候变化、碳中和目标);CCS的技术路线(燃烧前捕集、燃烧后捕集、富氧燃烧);CO₂的运输与封存方式(地质封存、海洋封存、CO₂驱油EOR)。
燃烧后CO₂捕集技术:燃烧后捕集的特点(从烟道气中分离CO₂);吸收法(化学吸收、物理吸收);吸附法;膜分离法;低温分馏法;化学吸收法的工业应用最广。
化学吸收法原理:吸收剂(醇胺溶液MEA、DEA、MDEA)的特性;吸收反应机理(酸碱中和);吸收塔中的传质过程;解吸塔中的再生过程(加热分解)。
热力学模型与物性方法:CO₂-胺-H₂O体系的热力学;电解质NRTL模型;平衡反应与速率反应;亨利定律;物性参数的估计与验证。
Aspen Plus中吸收/解吸流程的搭建:吸收塔模型的建立(RadFrac模块,设置塔板数、塔径、操作条件);解吸塔(再生塔)模型的建立;贫富液换热器的设置;冷却器的设置。
吸收剂循环与补充:吸收剂循环流率的确定;吸收剂浓度的控制;吸收剂的降解与损失;补充吸收剂的流量计算;水平衡(水洗塔的设置)。
工艺参数对捕集性能的影响:烟气流速、CO₂浓度、吸收剂浓度、吸收温度、液气比对捕集率的影响;再生温度、再沸器热负荷对解吸效果的影响;灵敏度分析与优化。
能耗分析:CO₂捕集过程的能耗构成(再生能耗、压缩能耗、泵功);单位捕集能耗(GJ/tCO₂)的计算;降低能耗的措施(新型吸收剂、工艺集成、余热利用)。
CO₂压缩与液化:CO₂压缩机的选型与建模(多级压缩、级间冷却);CO₂的液化条件;超临界CO₂的输送条件;CO₂纯度的要求。
CO₂运输与封存建模:管道输送的压降计算(考虑CO₂相态);地质封存的注入过程模拟;CO₂在地层中的运移与扩散;封存安全性评估。
CCS系统经济性评估:投资成本(CAPEX)的估算(设备购置、安装);运行成本(OPEX)的估算(吸收剂损耗、能耗、维护);碳减排成本($/tCO₂)的计算;经济敏感性分析。
综合实战项目:基于Aspen Plus的燃烧后CO₂捕集系统仿真,包含吸收塔、解吸塔、换热网络的搭建,捕集率与能耗的灵敏度分析,工艺流程优化,经济性初步评估。