一种碳捕集方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种碳捕集方法和系统，本发明专利技术提出了构建变压吸附二氧化碳捕集的第一仿真模型和低温提馏二氧化碳捕集的第二仿真模型；获取待处理的源气体的第一参数；获取目标气体的第二参数；将所述第一参数，所述第二参数代入分别所述第一仿真模型，所述第二仿真模型根据处理参数计算所需能耗；根据有效影响因子对所述第一仿真模型，所述第二仿真模型进行简化处理，进而优化二氧化碳捕集过程。本发明专利技术通过构建多个仿真模型，变压吸附二氧化碳捕集仿真模型和低温提馏二氧化碳捕集仿真模型，增强了碳捕集的模型适用范围。强了碳捕集的模型适用范围。强了碳捕集的模型适用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种碳捕集方法和系统

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[0001]本专利技术属于计算机模拟领域，尤其涉及一种碳捕集方法和系统。

技术介绍
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[0002]伴随着人类工业发展的脚步，过度使用石化能源为全球带来了酸雨、温室效应等环境问题。由温室气体排放引起的全球变暖过程中，二氧化碳的影响占据主导地位。虽然过多散布在大气中的二氧化碳是全球变暖的罪魁祸首，但二氧化碳却是人类重要的生活生产用品。尤其在石油采集中，液体二氧化碳主要用做石油助采、制冷剂等。由于二氧化碳可溶于油和水的特性，在采油过程中注入二氧化碳可以降低原油的密度和粘度，有效驱油，提高采油率，提升采油量。
[0003]一定纯度的二氧化碳在各种状态下都能为人类生产制造带来效益，二氧化碳的捕集是重要的气体分离过程，对于不同来源不同组成的二氧化碳气，由于目标纯度要求不同，分离方法也有差异。二氧化碳捕集的方法主要包括变压吸附法(Pressure Swing Adsorption,PSA)和低温提馏法，变压吸附法获得二氧化碳产品的纯度低，而低温提馏法有共沸情况无法分开的杂质的问题，因此，如何利用变压吸附法以及低温提馏法获得所需纯度二氧化碳产品成为了亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]针对现有的二氧化碳捕集的方法主要包括变压吸附法(Pressure Swing Adsorption,PSA)和低温提馏法，变压吸附法获得二氧化碳产品的纯度低，而低温提馏法有共沸情况无法分开的杂质的问题等问题，本专利技术提出了构建变压吸附二氧化碳捕集的第一仿真模型和低温提馏二氧化碳捕集的第二仿真模型；获取待处理的源气体的第一参数，所述第一参数包括源气体的体积，二氧化碳浓度，源气体中的杂质类型；获取处理后目标气体的第二参数，所述第二参数包括二氧化碳纯度，温度；将所述第一参数，所述第二参数代入分别所述第一仿真模型，所述第二仿真模型根据处理参数计算所需能耗与成本；调整所述第一仿真模型和所述第二仿真模型的所述处理参数后，再次计算能耗与成本，根据主元分析法分析处理参数对能耗与成本结果的扰动，确定处理参数中有效影响因子；根据所述有效影响因子对所述第一仿真模型，所述第二仿真模型进行简化处理，进而优化二氧化碳捕集过程。本专利技术通过构建多个仿真模型，变压吸附二氧化碳捕集仿真模型和低温提馏二氧化碳捕集仿真模型，增强了碳捕集的模型适用范围，通过能耗分析选择最优的模型以及模型运行参数，提高了碳捕集的模拟效率；通过模型的组合使用，提高了二氧化碳捕集的模型的最优方式模拟，提升了对于包含不同杂质源气体的捕集方式模拟，优化了捕集建设先的模拟指导效率。
[0005]本专利技术为解决以上技术问题所采取的技术方案是：
[0006]碳捕集方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
[0007]S1、构建变压吸附二氧化碳捕集的第一仿真模型和低温提馏二氧化碳捕集的第二
仿真模型；
[0008]S2、获取待处理的源气体的第一参数，所述第一参数包括源气体的体积，二氧化碳浓度，源气体中的杂质类型；获取处理后目标气体的第二参数，所述第二参数包括二氧化碳纯度，温度；
[0009]S3、将所述第一参数，所述第二参数代入分别所述第一仿真模型，所述第二仿真模型根据处理参数计算所需能耗与成本；
[0010]S4、调整所述第一仿真模型和所述第二仿真模型的所述处理参数后，根据主元分析法分析处理参数对能耗与成本结果的扰动，确定处理参数中有效影响因子；
[0011]S5，根据所述有效影响因子对所述第一仿真模型，所述第二仿真模型进行简化处理，再次计算能耗与成本，直到二氧化碳捕集过程能耗达到目标要求，进而实现优化二氧化碳捕集过程；
[0012]若所述第一仿真模型或所述第二仿真模型无法满足目标气体的第二参数要求，则将所述第一仿真模型与第二仿真模型串联，将所述第一仿真模型的输出作为所述第二仿真模型的输入，并计算串联后模型的能耗与成本，再次执行步骤S4
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S5，直到二氧化碳捕集过程能耗达到目标要求。
[0013]进一步地，所述变压吸附二氧化碳捕集的第一仿真模型包括待处理气体除硫模块，吸收剂交换模块，二氧化碳解吸模块。
[0014]进一步地，所述变压吸附二氧化碳捕集的第一仿真模型包括：脱硫塔，吸收塔，冷却器，富液泵，贫富液换热器，贫液泵，解吸塔，再沸器，冷凝器，压缩机；其中脱硫塔包括待处理气体接口，吸收塔包括与脱硫塔、富液泵，贫富液换热机相连，解吸塔与压缩机，贫液泵，贫富液换热机相连；冷却器用于根据水冷却方式对贫液进行冷却，再沸器用于富液进行加热，冷凝器用于冷却解吸塔中逸出的气体。
[0015]进一步地，所述低温提馏二氧化碳捕集的第二仿真模型包括待处理气体加压模块，吸附除硫模块，低温处理模块，提馏处理模块。
[0016]进一步地，所述低温提馏二氧化碳捕集的第二仿真模型包括依次连接的第一气液分离器，第一级压缩机，第一级冷却器，第二级压缩机，脱硫塔，第二级冷却器，第二气液分离器，第一提馏塔，第三级冷却器，低温换热器，第二提馏塔；其中，脱硫塔用于去除硫化氢，第一提馏塔用于除去比二氧化碳重的组分；第二提馏塔用于除去比二氧化碳轻的组分后，保留液态高纯二氧化碳再输出。
[0017]进一步地，所述变压吸附二氧化碳捕集的第一仿真模型的处理参数包括吸收塔和解吸塔的计算模型，传质系数，相界面积，传热率，滞留量，工作压力；压缩机出口压力，贫富液换热器温度差，压缩机的机械效率。
[0018]进一步地，所述低温提馏二氧化碳捕集的第二仿真模型的处理参数包括一个或多个提馏塔的操作压力、待处理气体压缩机的出口压力、提馏塔冷凝器的温度、提馏塔冷凝器的压力、制冷剂的温度、制冷剂的压力。低温换热器的温度差。
[0019]碳捕集系统，其特征在于，该系统包括：
[0020]模型构建模块，用于构建变压吸附二氧化碳捕集的第一仿真模型和低温提馏二氧化碳捕集的第二仿真模型；
[0021]模型初始计算模块，用于获取待处理的源气体的第一参数，所述第一参数包括源
气体的体积，二氧化碳浓度，源气体中的杂质类型；获取处理后目标气体的第二参数，所述第二参数包括二氧化碳纯度，温度；将所述第一参数，所述第二参数代入分别所述第一仿真模型，所述第二仿真模型根据处理参数计算所需能耗与成本；
[0022]模型分析模块，用于调整所述第一仿真模型和所述第二仿真模型的所述处理参数后，根据主元分析法分析处理参数对能耗与成本结果的扰动，确定处理参数中有效影响因子；
[0023]模型简化模块，根据所述有效影响因子对所述第一仿真模型，所述第二仿真模型进行简化处理，再次计算能耗与成本，直到二氧化碳捕集过程能耗达到目标要求，进而实现优化二氧化碳捕集过程；
[0024]模型组合模块，用于当所述第一仿真模型或所述第二仿真模型无法满足目标气体的第二参数要求，则将所述第一仿真模型与第二仿真模型串联，将所述第一仿真模型的输出作为所述第二仿真模型的输入，并计算串联后模型的能耗与成本，再次运行模型分析模块，模型简化模块，直到二氧化碳捕集过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳捕集方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1、构建变压吸附二氧化碳捕集的第一仿真模型和低温提馏二氧化碳捕集的第二仿真模型；S2、获取待处理的源气体的第一参数，所述第一参数包括源气体的体积，二氧化碳浓度，源气体中的杂质类型；获取处理后目标气体的第二参数，所述第二参数包括二氧化碳纯度，温度；S3、将所述第一参数，所述第二参数代入分别所述第一仿真模型，所述第二仿真模型根据处理参数计算所需能耗与成本；S4、调整所述第一仿真模型和所述第二仿真模型的所述处理参数后，根据主元分析法分析所述处理参数对能耗与成本结果的扰动，确定所述处理参数中有效影响因子；S5，根据所述有效影响因子对所述第一仿真模型，所述第二仿真模型进行简化处理，再次计算能耗与成本，直到二氧化碳捕集过程能耗达到目标要求，进而实现优化二氧化碳捕集过程；若所述第一仿真模型或所述第二仿真模型无法满足目标气体的第二参数要求，则将所述第一仿真模型与第二仿真模型串联，将所述第一仿真模型的输出作为所述第二仿真模型的输入，并计算串联后模型的能耗与成本，再次执行步骤S4
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S5，直到二氧化碳捕集过程能耗达到目标要求。2.根据权利要求1所述碳捕集方法，其特征在于：所述变压吸附二氧化碳捕集的第一仿真模型包括待处理气体除硫模块，吸收剂交换模块，二氧化碳解吸模块。3.根据权利要求1所述碳捕集方法，其特征在于：所述变压吸附二氧化碳捕集的第一仿真模型包括：脱硫塔，吸收塔，冷却器，富液泵，贫富液换热器，贫液泵，解吸塔，再沸器，冷凝器，压缩机；其中脱硫塔包括待处理气体接口，吸收塔包括与脱硫塔、富液泵，贫富液换热机相连，解吸塔与压缩机，贫液泵，贫富液换热机相连；冷却器用于根据水冷却方式对贫液进行冷却，再沸器用于富液进行加热，冷凝器用于冷却解吸塔中逸出的气体。4.根据权利要求1所述碳捕集方法，其特征在于：所述低温提馏二氧化碳捕集的第二仿真模型包括待处理气体加压模块，吸附除硫模块，低温处理模块，提馏处理模块。5.根据权利要求1所述碳捕集方法，其特征在于：所述低温提馏二氧化碳捕集的第二仿真模型包括依次连接的第一气液分离器，第一级压缩机，第一级冷却器，第二级压缩机，脱硫塔，第二级冷却器，第二气液分离器，第一提馏塔，第三级冷却器，低温换热器，第二提馏塔；其中，脱硫塔用于去除硫化氢，第一提馏塔用于除去比二氧化碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐玉兵，韩红霞，马国龙，骆亮，李秀辉，
申请(专利权)人：新疆敦华绿碳技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：