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本文分析了含CO2混合气体在低温下的相变特性，研究了CO2低温分离方法的改进思路，并在此基础上，提出一种新型的CO2分离压缩一体化方法。该方法通过多级压缩、多级冷却以及多级分离相结合，可在相对较高的冷凝温度下将混合气体中绝大部分CO2以液态分离出来，既避免了CO2的冻结问题，又有效的降低了CO2的压缩耗功，从而实现了整个CO2回收能耗的大幅降低。进一步研究表明，混合气中初压和初始CO2浓度越高、制冷循环性能越好，新型一体化方法的CO2回收能耗越低。本文研究成果为从具有较高CO2浓度的混合气体中分离回收CO2提供了新的思路与途径。