本文基于通用流程模拟软件Aspen Plus,结合热力学和动力学的实验数据,对现阶段最有希望实现燃煤烟气碳捕集工业化的化学吸收法和吸附法进行了工艺优化,通过模拟获得了新型低能耗脱碳方案。针对化学吸收,提出了可耦合传统捕集流程的戊烷吹扫再生工艺和戊烷回收系统,构建了H₂O-Pentane/CO₂/Amine气液体系,探究了三种常用吸收剂MEA、AMP、MDEA经戊烷汽提后的节能效果,结果显示新工艺的再生能耗相比直接蒸汽吹扫和传统再沸器热再生分别能降低15-25%和38-60%,且贫液有更低的温度和负荷。传热传质研究表明在戊烷吹扫中塔顶有更强烈的闪蒸现象,这是因为戊烷吹扫蒸发大量水蒸汽破坏气液边界层,促进CO₂从液相向气相扩散,同时戊烷吹扫气被加热膨胀,导致塔内传质推动力更强。MDEA有更低的解吸热需求和在高负荷下更高的CO₂平衡分压,因此在低温戊烷汽提中相比MEA、AMP具有更好的再生性能。通过敏感度分析探讨了影响系统的操作参数,结果显示富液的温度和负荷对再生影响较大,冷凝温度和压缩压力对戊烷回收影响较大。此外模拟了液液相变吸收工艺,解决了新型吸收剂物性缺乏的问题。模型基于Aspen气液平衡计算方程,总结嵌入DEEA及反应产物所需参数,选择与实际捕集相同温度、压力等条件下的实验数据进行了相应拟合,完成的热力学模型通过了实验验证,在DEEA/MEA物性包基础上建立了15万吨DMH相变工艺,模拟显示DMH在贫液负荷0.30和0.25 mol CO₂/mol MEA时热耗、水耗最低,分别为2.69 GJ/t CO₂和80.6 t H₂O/t CO₂,比传统吸收剂MEA（30wt%）系统优化后低31%、11%,其中水耗减少是由再生气冷却水耗大幅降低引起。针对吸附,建立了蒸汽吹扫再生的双床变温吸附工艺,研究了适合描述活性炭吸附的过程模型,模拟与实验穿透曲线对比表明理想溶液-线性阻力组合模型的结果最接近实际实验。新工艺分别使用高温蒸汽和吸附后烟气加热和冷却再生床,模拟显示提升吹扫温度能较大增加捕集率,能耗增加较少,但产品纯度提升很小,提升吸附/脱附时间能显著增加产品纯度,但降低捕集率和产生较多能耗。本文以低能耗为目标,对吸收和吸附捕集CO₂工艺的模拟优化进行了系统探讨,所得结果对新工艺设计、物性包开发和流程工程实现等具有一定指导意义。