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4E evaluation and multi-objective optimization of low concentration flue gas CO2 capture and multi-product conversion process
Separation and Purification Technology ( IF 8.1 ) Pub Date : 2024-11-19 , DOI: 10.1016/j.seppur.2024.130625 Yuan Li, Hongxia Wang, Yunsong Yu, Zaoxiao Zhang
Separation and Purification Technology ( IF 8.1 ) Pub Date : 2024-11-19 , DOI: 10.1016/j.seppur.2024.130625 Yuan Li, Hongxia Wang, Yunsong Yu, Zaoxiao Zhang
In order to address the current global warming, this work proposes CO2 capture from flue gas and CO2 hydrogenation to produce methane, methanol, and CO2 to produce ammonium bicarbonate. Aspen Plus process simulation model is developed for the three processes. Based on the thermodynamic model, sensitivity analysis of main operating parameters is conducted on the energy, economic, environment, and exergy (4E) indicator. Non-dominated sorting genetic algorithm is used to achieve multi-objective optimization. The optimum operating parameters of the three processes are obtained under the 4E indicators. It is concluded that the CO2 to ammonium bicarbonate is the optimal process route for CO2 conversion. The corresponding total annual cost is 4.071 M$/year, the CO2 equivalent emission per unit product is −0.0667 tCO2/t pro, the annual total utility consumption is 7062.75 kW/year, and the exergy efficiency of system is 53.42 %. This work shows significance for achieving resource utilization with capture CO2.
中文翻译:
低浓度烟气 CO2 捕集和多产品转化过程的 4E 评价和多目标优化
为了解决当前的全球变暖问题,本研究提出了从烟气中捕获 CO2 和 CO2 加氢以产生甲烷、甲醇和 CO2 以生产碳酸氢铵。Aspen Plus 工艺模拟模型是为这三个工艺开发的。基于热力学模型,对能源、经济、环境和用能 (4E) 指标进行主要运行参数的敏感性分析。采用非支配排序遗传算法实现多目标优化。在 4E 指标下获得三个过程的最佳运行参数。结论是,CO2 制碳酸氢铵是 CO2 转化的最佳工艺路线。相应的年总成本为 4.071 M$/年,单位产品的CO2 当量排放量为 -0.0667 tCO2/t pro,年总公用事业消耗量为 7062.75 kW/年,系统用能效率为 53.42 %。这项工作显示了通过捕获 CO2 实现资源利用的重要性。
更新日期:2024-11-20
中文翻译:
低浓度烟气 CO2 捕集和多产品转化过程的 4E 评价和多目标优化
为了解决当前的全球变暖问题,本研究提出了从烟气中捕获 CO2 和 CO2 加氢以产生甲烷、甲醇和 CO2 以生产碳酸氢铵。Aspen Plus 工艺模拟模型是为这三个工艺开发的。基于热力学模型,对能源、经济、环境和用能 (4E) 指标进行主要运行参数的敏感性分析。采用非支配排序遗传算法实现多目标优化。在 4E 指标下获得三个过程的最佳运行参数。结论是,CO2 制碳酸氢铵是 CO2 转化的最佳工艺路线。相应的年总成本为 4.071 M$/年,单位产品的CO2 当量排放量为 -0.0667 tCO2/t pro,年总公用事业消耗量为 7062.75 kW/年,系统用能效率为 53.42 %。这项工作显示了通过捕获 CO2 实现资源利用的重要性。