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经济发展使得人类对化石燃料的需求量的不断增加,导致二氧化碳(CO2)的排放量逐年提高,造成越来越严重的地球温升问题。温室效应是由于以CO2为代表的温室气体的大量排放造成的,化石燃料燃烧产生的CO2占人类活动引起的CO2排放量的80%,其中电厂烟道气CO2排放量30%,因此电厂烟道气脱CO2是削减温室效应的关键。化学吸收法因其工艺简单、技术较为成熟得到了广泛的利用,其中,有机胺吸收法以其吸收速率快、吸收效率高等优点在近几十年得到了广泛的研究和应用,发展迅速。针对燃煤电厂烟道气CO2分压较低,使用MEA的化学吸收对于脱除烟道气物流中的二氧化碳是一项可利用的技术。但是,这套吸收装置的操作费用特别是再生塔再沸器所需能耗很大,难以大规模的商业应用。本文运用化工系统工程的相关理论,为降低CO2捕获系统运行成本,针对如何降低吸收剂再生能耗的问题进行了研究。介绍了使用单乙醇胺(MEA)吸收430MW燃煤电厂烟道气中CO2的工艺流程,利用Aspen Plus中基于流率的非平衡模型—RateFrac建立了CO2捕获系统的过程模型。基于MEA脱碳系统的物性特点,选择了适当的热力学物性方法(ELECNRTL)和物性方程(NTRL),采用流程模型分解的方法,利用Aspen Plus化工系统模拟软件对脱碳系统进行模拟计算。为实现脱碳系统的CO2排放目标,考察并研究了吸收塔塔板数、再生塔塔板数和贫MEA负荷等参数对吸收剂再生能耗的影响。利用了Aspen Plus中的设计规定和灵敏度分析函数对脱碳系统进行了参数优化,从而获得了该系统的一些过程参数与设计生产的基础数据。在此基础上,提出了一种设有旁路系统的改进CO2捕获系统,在保证相同CO2捕获率的前提下,能够减少进入吸收塔的烟气流量,从而有效降低能耗。应用本工艺系统模型能够对MEA捕获CO2系统进行静态计算及分析研究,为吸收塔和再生塔的设计、运行、工艺及运行参数优化提供理论依据。本课题得到的结论有一定的理论意义和实际应用价值。