基于膜的CO2通过单阶段膜分离捕获技术经济和环境性能的双目标优化
Nobuo Hara1, Satoshi Taniguchi1, Takehiro Yamaki1
1Research Institute for Chemical Process Technology, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), Central 5, 1-1-1 Higashi, Tsukuba 305-8565, Ibaraki, Japan.
Membranes
|February 25, 2025
概括
二氧化碳膜分离的双目标优化平衡了成本和排放. 增加膜面积减少了排放,但增加了成本,而增加功耗降低了成本,但增加了二氧化碳排放.
科学领域:
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 环境科学 环境科学
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 复杂的二氧化碳捕获,利用和储存 (CCUS) 过程需要仔细的设计优化.
- 单阶段二氧化碳膜分离是CCUS的一个关键技术.
- 平衡经济成本和环境排放对于CCUS实施至关重要.
研究的目的:
- 为单阶段CO2膜分离进行双目标优化.
- 评估成本和二氧化碳排放之间的权衡.
- 分析产品二氧化碳纯度对优化结果的影响.
主要方法:
- 固定的工艺流配置和膜性能在罗伯森上限.
- 多样化的膜面积和操作条件.
- 采用了一种新的算法,结合了实验的自适应设计,机器学习,遗传算法和贝叶斯优化.
主要成果:
- 确定了帕雷托解决方案,表明成本和二氧化碳排放之间的权衡.
- 较低的产品CO2纯度产生了更高的帕雷托溶液.
- 优化发现了两个主要方向:增加膜面积 (更低的排放,更高的成本) 或增加功耗 (更低的成本,更高的排放).
结论:
- 双目标优化方法有效评估二氧化碳膜捕获过程.
- 该方法对优化单个CCUS流程具有前景.
- 在基于膜的二氧化碳捕获设计中证明了固有的权衡.


