双目标优化CO2捕获战略的技术经济和环境性能,涉及两阶段的膜式分离与回收利用
Nobuo Hara1,2, Satoshi Taniguchi2, Takehiro Yamaki2
1Integrated Research Center for CCUS Implementation, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), Central 5, 1-1-1 Higashi, Tsukuba 305-8565, Ibaraki, Japan.
Membranes
|July 25, 2025
概括
优化碳捕获,利用和储存 (CCUS) 过程需要精心设计. 这项研究发现,提高膜选择性 (α*(CO2/N2)) 提高了CCUS性能,而不是增加膜透性.
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:
- 复杂的碳捕获,利用和储存 (CCUS) 过程需要优化设计.
- 基于膜的分离是捕获二氧化碳的关键技术.
研究的目的:
- 为了双客观地优化CCUS的两阶段膜分离过程.
- 在CCUS过程中尽量减少运营成本和二氧化碳排放.
主要方法:
- 利用了实验设计,机器学习,遗传算法和贝叶斯优化的组合.
- 进行了六项不同膜性能的案例研究 (罗伯森上限和十倍透率增加).
- 将膜选择性 (α*(CO2/N2)) 的约束调整为 50,100 和 200.
主要成果:
- 电力消耗被确定为影响运营成本和二氧化碳排放的重要因素.
- 增加膜选择性 (α*(CO2/N2)) 产生了比增加膜透性更大的性能提升.
- 巴雷托解决方案提供了关于成本和二氧化碳排放之间的权衡的见解.
结论:
- 双目标优化有效评估了膜CO2分离和CCUS过程性能.
- 膜选择性是优化CCUS效率的关键参数.
- 该研究为设计高效的CCUS系统提供了定量框架.
