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人类工业化进程导致的CO2过量排放已经引起了诸如温度升高、海平面上升、温室效应等一系列环境问题。实施碳减排战略已成为全球各国的关注焦点，而CO2的捕集和封存(CCS)技术被认为是实现大规模CO2减排的有效手段。目前，CO2捕集技术的成本占整个CCS过程成本的3/4，这严重制约了CCS技术的发展。考虑到燃煤电厂是CO2排放的重要来源，针对电厂烟道气的低成本CO2捕集技术的研究成为推动CCS技术应用的重要因素。现阶段，只有液体胺吸收法取得了工业化应用，但是该工艺过程存在着高能耗、高腐蚀性等不利因素。而针对烟道气的CO2固体吸附法捕集工艺具有良好的发展前景。本论文主要有两方面的工作:固体材料CO2吸附过程的模拟研究;流化床中气固两相流的数值模拟。该工作对CO2捕集技术的经济化和高效化具有重要的理论价值和实用意义。 主要研究内容如下: 1.采用失活模型对胺基吸附剂的固定床CO2吸附穿透曲线进行了模拟研究，研究了吸附温度为50℃、75℃和100℃时材料的CO2吸附特性。分析拟合参数值可知，胺基吸附剂在75℃时吸附性能最好，这与实验研究中所得的结论是一致的。 2.对钾基吸附剂的吸附平衡进行了模拟研究。选用六种模型对实验平衡数据进行拟合，从数据相关性、曲线吻合性和参数意义三个角度分析了模型的准确性，发现Freundlich平衡吸附关系式可以很好地符合该材料的吸附规律。 3.以线性推动力模型为基础，结合Freundlich等温平衡吸附关系式，构建了钾基吸附剂的固定床CO2吸附动力学模型。并采用Matlab对数学模型进行求解。通过模型模拟研究了不同传质系数对吸附穿透曲线和气固传质阻力的影响，进一步分析了操作参数对材料CO2吸附特性的影响。研究结果表明，由吸附动力学模型所得的模拟穿透曲线与实验曲线有很好的一致性;模型中用到的两种传质系数的敏感性分析给出结论:内传质系数对穿透曲线更为敏感，进一步分析两个传质系数的计算方法可知，在钾基吸附剂的CO2吸附过程中，与气流速率相比，吸附温度对吸附过程的影响更为显著。 4.以Fluent软件为平台，选用双流体两相流模型建立了流化床内气固流态化模型。选用三种不同曳力模型研究了流化床内气固两相的运动状态，结合流化床冷态实验数据确定了合适的曳力模型。通过流态化模拟研究了流化床内气固两相的运动状态和气泡特性，并对不同截面处的气相压力进行考察。研究表明:Gidspow模型是对稠密相鼓泡状态最适用的曳力模型;气速高于0.4m/s时，床层呈流化状态，气速高于0.6m/s时，床层内出现大气泡不稳定流化状态，存在“节涌”现象和“环-核”结构。可根据此结论调控流化床吸附过程的气相流速范围。 5.以失活模型为基础，对钾基吸附剂的固定床及流化床CO2吸附过程进行了模拟研究。根据模拟数据对比两种吸附设备中吸附剂吸附特性的不同，并分析了气流速率和吸附温度对材料初始吸附速率的影响。模拟数据显示:流化床吸附过程的CO2初始吸附速率常数比固定床增大了近20倍，吸附过程的传质效率得到明显增强;初始吸附速率常数随着气速和温度的增大而增大;与气速相比，温度对传质效率的影响更为显著。