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Simulation and Optimization of the Composite Alcohol Amine Method Used for the Low-Concentration CO2 Capture Process: Analysis for Capture Efficiency and Energy Saving

低濃度CO2回収プロセスにおける複合アルコールアミン法のシミュレーションと最適化: 回収効率と省エネルギーの解析 (AI 翻訳)

Tianjiao Zhang, Yongduo Liu, Xin Liu, Hanyong Li

Processes📚 査読済 / ジャーナル2026-04-23#CCUSOrigin: CN
DOI: 10.3390/pr14091356
原典: https://doi.org/10.3390/pr14091356

🤖 gxceed AI 要約

日本語

本研究は、低濃度CO2回収におけるMDEA-PZ系の数値シミュレーションを行い、最適条件を検討した。結果として、MDEA40%+PZ3%の組成で、吸収温度46℃、再生温度118℃、循環流量45m3/hのとき、初期比で総エネルギー消費を8.9%削減できることを示した。メタンロス低減にも寄与する。

English

This study uses Aspen HYSYS to simulate the MDEA-PZ system for low-concentration CO2 capture from shale gas. Single-factor sensitivity analysis identifies optimal conditions (40% MDEA, 3% PZ, absorption at 46°C, regeneration at 118°C, circulation 45 m3/h), reducing total energy consumption by 8.9% compared to baseline while minimizing methane loss.

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

日本では、CCUS技術の効率化が求められており、本論文のようなアミン系溶剤の最適化は、国内の天然ガス処理や産業排ガスへの応用が期待される。中国のシェールガスを対象としているが、プロセス条件は汎用的である。

In the global GX context

Globally, CCUS is critical for net-zero targets. This paper adds practical optimization data for a common solvent system (MDEA-PZ) applied to low-concentration CO2 streams, offering insights for reducing energy penalties in industrial capture applications.

👥 読者別の含意

🔬研究者:Provides validated simulation results for MDEA-PZ solvent optimization, useful for further modeling or experimental comparison.

🏢実務担当者:Offers recommended operating conditions to reduce energy consumption in CO2 capture plants using similar solvent systems.

📄 抄録（日本語訳）

低濃度CO2回収技術の研究は、中国が「カーボンピークとカーボンニュートラル」を達成する上で重要な意義を持つ。しかしながら、現在の低濃度CO2回収技術には、高エネルギー消費と顕著なメタン損失という2つの課題がある。そこで本研究では、数値シミュレーション手法を用いて、Aspen HYSYS産業用ソフトウェアにより、ある産ガス地域のシェールガスを原料ガスとして、ピペラジン活性化N-メチルジエタノールアミン（略称MDEA-PZ）系とCO2の反応モデルを構築した。一因子感度分析を実施し、N-メチルジエタノールアミン（略称MDEA）質量分率、ピペラジン（略称PZ）質量分率、CO2吸収温度、およびアミン液再生温度がプロセスに及ぼす影響を検討した。結果は、N-メチルジエタノールアミン質量分率が37%から42%の間、ピペラジン質量分率が2.5%から5%の間にある場合、再生エネルギー消費が低く、メタン損失が小さいことを示した。本研究の原料ガスに対して、推奨される最適なアミン液質量比は、N-メチルジエタノールアミン40%＋ピペラジン3%である。この条件下では、好ましい吸収温度は46 °C、アミン液循環量は45 m3/h、再生温度は118 °Cであり、総エネルギー消費は初期値と比較して8.9%大幅に削減された。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

📄 Abstract（原文）

Research on low-concentration CO2 capture technology is of great significance for China to achieve “carbon peak and carbon neutrality”. However, there are currently two challenges in low-concentration CO2 capture technology: high energy consumption and significant methane loss. Therefore, in this study, a numerical simulation method is used to establish the reaction model of the piperazine-activated N-methyl diethanolamine (abbreviated as MDEA-PZ) system with CO2 using Aspen HYSYS industrial software, taking shale gas from a production area as the raw material gas. Single-factor sensitivity analysis is conducted to study the impact of N-methyl diethanolamine (abbreviated as MDEA) mass fraction, piperazine (abbreviated as PZ) mass fraction, CO2 absorption temperature, and amine liquid regeneration temperature on the process. The results show that when the N-methyl diethanolamine mass fraction is between 37% and 42% and the piperazine mass fraction is between 2.5% and 5%, the regeneration energy consumption is lower and methane loss is smaller. For the raw material gas in this study, the recommended optimal amine liquid mass ratio is 40% of N-methyl diethanolamine + 3% of piperazine. Under this condition, the preferred absorption temperature is 46 °C, the amine liquid circulation rate is 45 m3/h, and the regeneration temperature is 118 °C, resulting in a significant reduction in the total energy consumption by 8.9% compared with the initial value.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。