随着温室效应与全球气候变暖的不断加剧,CO₂的排放与减排问题越来越受到人们的关注,直接进行二氧化碳捕捉是最直接与经济的方法。然而碳捕集技术要求高并且所需费用昂贵,而借助计算机对其进行数值模拟,可以快速、全面地分析得到复杂反应条件下的数据,从而对设计、改造和优化捕集条件起到指导作用。本文从填料单元尺度和流程尺度对乙醇胺吸收二氧化碳过程进行化学吸收模拟,并统计分析各个因素对吸收的影响,从而得到二氧化碳吸收的最优参数组合。本文首先总结介绍了二氧化碳化学吸收过程的理论模型。二氧化碳的化学吸收过程用“三传一反”来描述,即质量传递,能量传递,动量传递和化学反应,传递过程用守恒方程来描述。在单元模拟二氧化碳化学吸收的过程中,运用Fluent软件,以CFD方程为基础,结合组分输运模型、通用有限速率模型、化学反应动力学和溶质渗透模型,用线性回归得到了乙醇胺与二氧化碳的反应动力学参数,建立带有质量传递和化学反应的气液化学反应吸收的动态过程。结合单因素与全因素分析,得到不同因素对二氧化碳吸收效率的影响,其中乙醇胺溶液的浓度对吸收影响最显著。在流程模拟中,用Aspen Plus建立吸收塔与解吸塔的流程,以基于流率的非平衡级模型为基础,结合非随机双流体电解质模型、Redlich-Kwong状态方程等计算整个吸收反应过程。模拟中,控制不同的影响因素如塔级数、二氧化碳浓度、乙醇胺浓度和气液入口流量比,得到单因素模拟结果,单因素分析结果趋势与单元模拟结果一致,用完全析因方法模拟得到的结果也表明乙醇胺溶液的浓度对吸收影响最为显著。本文最后对单元和流程尺度上模拟二氧化碳吸收过程进行了对比,并总结比较了二者在理论、计算等方面的异同点与优缺点。