化学吸收法是一种应用广泛的燃烧后捕集技术,但目前仍存在能耗和初始投资成本高的问题。本文采用实验与模拟相结合的方式,优化单一吸收剂的运行方案,并开发新型低能耗混合吸收剂,进行先进工艺的耦合优化,为后续工程应用提供低能耗操作方案。本文基于Aspen Plus模拟软件,结合气液平衡、热容等热力学实验数据,建立了高浓度MEA化学吸收热力学模型,并与中试平台实验数据进行对比,验证了模型的可靠性。对CO₂捕集工艺系统进行改进,优化了贫液负荷、再生塔压力、贫富液换热器端差、捕集率等重要工艺参数,并对耦合的新型工艺进行了优化研究,包括级间冷却工艺、富液分级流工艺和MVR技术。研究表明,40wt.%MEA在降低能耗方面的潜力较大,贫液负荷为0.25mol CO₂/mol MEA,捕集率为90%时,再生能耗为2.61GJ/t CO₂,相对于30wt.%MEA,降低34.75%。提出了三种新型混合吸收剂配方,通过快速筛选实验装置研究了不同浓度配比下的吸收性能、再生性能和理化性质,结果表明:性能较佳的浓度配比分别为22wt.%（～2.5m）AMP+12wt.%（～2m）MEA、28wt.%AEEA+7wt.%AMP和32wt.%AEEA+3wt.%DEA,其中2.5m AMP+2m MEA（MAH）最有可能实现工业化应用。基于上述实验,本文通过工艺模拟优化研究了MAH混合胺吸收剂在降低能耗方面的潜力,根据热力学实验数据,通过拟合回归将AMP及其反应产物的相关物性嵌入Aspen Plus电解质体系,建立了MAH混合吸收剂物性包,解决了新型吸收剂物性偏差较大的问题。基于严格的MAH化学吸收热力学模型,搭建了15万吨/年CO₂捕集该工艺系统,并结合中试平台实验数据完成了模型的验证,对基本操作参数及耦合的新型工艺操作参数进行了优化,结果表明,贫液负荷为0.23mol CO₂/mol MAH,CO₂捕集率为90%时,按比例提高MAH吸收剂浓度至40wt.%,再生能耗降至2.44GJ/t CO₂,相对于30wt.%MEA,降低39%。本文对低能耗吸收剂和吸收工艺进行了系统的研究,研究成果对于工程应用具有一定的指导意义。