目前,胺法脱碳技术是二氧化碳捕集分离工业应用的主流技术,尤其是一乙醇胺(MEA)脱碳,但MEA脱碳再生能耗高的问题是限制该技术推广应用的主要原因。因为MEA再生需要高反应焓,其再生能耗在脱碳系统能耗的占比,高达80%。在MEA再生过程中,大量的冷、热负荷分别被用于再生塔顶气冷凝与再生塔釜液加热。针对MEA再生能耗高的问题,本课题基于热泵技术的优点,将热泵技术应用于MEA脱碳系统,最大化利用系统再生过程的冷负荷与热负荷,以达到降低再生能耗的目的。本文首先采用Aspen HYSYS软件为研究手段,模拟研究常规MEA脱碳流程。其次,基于夹点分析法,对常规MEA脱碳系统的相关数据进行分析,利用热泵跨夹点设置原则,模拟分析三种常见工业热泵集成于MEA脱碳系统的可行性。最后,模拟可行的MEA脱碳系统集成热泵模型,分析热泵参数、热泵类型对系统再生节能的效果。模拟表明MEA脱碳系统可集成的热泵类型为:闭式热泵与塔顶气相压缩式热泵。本文对这两种类型热泵集成于MEA脱碳系统的再生能耗影响进行了分析。关于热泵类型对MEA脱碳系统集成热泵的再生能耗影响分析,模拟表明MEA脱碳系统集成R600两级闭式热泵的再生冷量节约率较大,再生热量节约率较小;MEA脱碳系统集成塔顶气相压缩式热泵的再生冷量与再生热量的节约率相当。其中,前者的再生等量耗热量与再生耗冷量,分别为]5600.38kJ/CO2kg、2882.69kJ/CO2kg;后者的再生等量耗热量与再生耗冷量,分别为112294.93kJ/CO2kg、8859.1 1kJ/CO2kg。与常规MEA脱碳系统相比,前者的再生等量热量与再生冷量的节约率分别为7%、78%,后者的再生等量热量与再生冷量的节约率分别为27%、32%。关于热泵参数对MEA脱碳系统集成热泵的再生能耗影响分析,模拟表明热泵参数对MEA脱碳系统集成闭式热泵的再生能耗影响作用,具有单一性。制冷剂比热越大,系统总能耗及其再生能耗的节能效果越明显。在条件允许的情况下,中间换热器冷流进口压力与蒸发器冷流进口压力值越大,制冷剂流量、分离器低压级流量比、低压级节流器进口物流的温度与低压级再加热器物流温度,这四个参数的值越小,MEA脱碳系统集成闭式热泵再生能耗越低。但是,热泵参数对MEA脱碳系统集成塔顶气相压缩式热泵再生能耗的影响较为复杂,该系统热泵参数的再生能耗合成图,可大致确定系统热泵参数的优化范围。关于MEA脱碳系统集成热泵的技术与经济性能分析,以热泵类型与热泵参数对MEA脱碳系统集成热泵的再生能耗影响分析为基础,结果表明MEA脱碳系统集成R600两级闭式热泵的热泵性能,优于MEA脱碳系统集成塔顶气相压缩式热泵;后者的经济性能优于前者。但是,后者大大增加系统复杂性,对运行控制要求更加严格。MEA脱碳系统集成热泵,需要综合考虑系统多维度特性,设计选择适合的热泵类型及其热泵参数。