近几十年来，二氧化碳大量排放导致的全球变暖和气候变化已经成为各国亟待解决的问题。火力发电厂、炼油厂和天然气合成厂等作为主要的CO₂集中排放源，控制其CO₂排放量对缓解温室效应具有重要的意义。本文基于单乙醇胺（MEA）捕获CO₂技术，利用AspenplusV7.1和Promax3.0化工流程模拟软件平台建立了塔内径为150mm中试规模的吸收解吸系统模型。本研究首先从如何减少CO₂捕获过程中的溶剂损失出发，考虑到MEA和H₂O的挥发既造成大气污染、水资源浪费，也影响整个系统的经济性。模拟考察了烟气温度、操作压力、液体流量、贫液CO₂负载、MEA浓度、冷凝器温度、再沸器负荷等操作参数和洗涤塔单元对MEA和H₂O损失量的影响，获得了较佳工艺参数。模拟结果表明，各操作参数对MEA和H₂O的损失量都有影响，含洗涤塔单元可使整个系统MEA损失降为8.88×10-10kg/kgCO₂，H₂O损失降为0.59kg/kgCO₂，比不含洗涤塔单元MEA和H₂O损失分别降低近100%和8.1%。针对解决现有燃烧后捕获工艺存在能耗高的问题，利用AspenplusV7.1化工流程模拟软件建立了基于MEA捕获工艺的300MW燃煤电厂烟道气中CO₂捕集系统的过程模型，并进行了全流程模拟。考察并研究了贫液CO₂负荷、解吸塔进料位置、贫/富液换热器温差和解吸塔冷凝器等参数对系统再生能耗的影响；应用AspenplusV7.1中的设计规定和灵敏度分析函数对脱碳系统进行了工艺参数优化，传统MEA捕集CO₂工艺的最低热能消耗为3.35GJ/t。采用分段吸收工艺与热泵精馏原理相结合的捕集工艺，改进传统CO₂捕集工艺流程。提出了分流解吸-热泵精馏相结合和分流吸收解吸-热泵精馏相结合的新型MEA吸收烟气CO₂的捕获流程，并对新流程的参数配置进行灵敏度分析，获得最佳的工艺参数可使两个新改进流程热能消耗分别降低到3.17GJ/t和2.09GJ/t，比传统捕集流程热能消耗降低了5.4%和37.7%。