變溫吸附碳捕集機組標準化測試方案探討及性能實驗

白亞迪，鄧帥，趙睿愷，趙力，楊英霞

（1 天津大學中低溫熱能高效利用教育部重點實驗室，天津 300350；2 天津市超低能耗碳捕集國際聯合研究中心，天津 300350；3 中國建筑科學研究院有限公司，北京 100013）

標準是實現“雙碳”目標必要的技術基礎，2021 年出臺的《國家標準化發展綱要》要求建立健全碳達峰、碳中和標準[1]，這需要加快相關領域的高質量標準供給。隨后，國家碳達峰、碳中和標準化總體組成立，以期加強標準化工作的統籌協調[2]；市場監管總局等16部門聯合印發的行動計劃中列出了實施碳達峰、碳中和標準化提升工程的重點任務，涉及節能和能效、溫室氣體管理、可再生能源、碳捕集利用與封存等多個領域[3]；國家能源局[4]也發布了能源領域的標準化提升行動計劃，明確了非化石能源、新型電力系統、儲能、氫能、能效提升以及產業鏈碳減排方面的標準化建設任務。在國際能源署（IEA）提出的可持續發展情景中，碳捕集、利用與封存技術（CCUS）貢獻的累計減排量比例約為15%[5]，其技術發展、項目實施等都亟需標準的支持。捕集作為整個技術鏈條中至關重要的前置環節，加快修訂一批碳捕集領域的標準對于促進相關技術的發展具有重要引領作用。

在碳捕集領域，我國現行標準有5項，其中國家標準1項，對應用化學吸收法的碳捕集系統的工藝流程設計進行了規范[6]；行業標準3 項，對應用于燃煤煙氣的化學吸收法碳捕集系統的所用裝備、系統調試及運行維護工作進行了規定[7-9]；團體標準1項，規定領域內相關的專業術語[10]。此外，由中國華能集團牽頭的國際標準ISO 27927《燃燒后CO2捕集吸收溶液的關鍵性能指標及測試方法》已正式立項[11]；由國家能源集團牽頭制定的國家標準《火力發電廠煙氣二氧化碳捕集系統能耗測定技術規范》也已立項[12]。由此可見，目前的標準多面向吸收法，近年來在中小型點源排放控制方面備受青睞的吸附法的標準還處于空白狀態。該技術目前的技術成熟度（TRL）在5～7，處于示范前端至初步示范階段[13]。按照吸附劑再生的方式不同，吸附法主要分為變壓吸附（PSA）和變溫吸附（TSA）兩類。TSA由于無需對常壓狀態下的煙道氣進行壓縮且可以利用低品位的余熱作為驅動吸附劑再生的能源[14]，具有較大的節能提效潛力而受到廣泛關注。

一般而言，某項技術的一次能耗水平往往與其工業應用規模呈現緊密相關性，圖1[15-36]匯總了當前報道的不同類型的吸附碳捕集技術的吸附腔容積及相應的單位能耗。從圖中可以看出，PSA的單位能耗通常低于3.00MJ/kg，而TSA 的單位能耗整體略高且跨度范圍較大，從1.15MJ/kg到12.6MJ/kg不等，而且多以模擬為研究方法，應用實驗方法的成果較少且多為原理驗證實驗，吸附腔容積較小，大多在10-7～10-4m3之間，這表明目前TSA 技術仍多集中于實驗室級別，成熟度較低。

圖1 吸附碳捕集技術的規模及單位能耗匯總[15-36]

TSA技術的發展與規模化推廣必須協調好付出與收益之間的關系。技術層面涉及技術性能，即追求性能的提升，研究人員在這一方面做了大量工作。首先是新型吸附劑的開發，主要優化方向為吸附能力強、選擇性高、機械強度高、化學/熱穩定性高、吸附熱小以及成本低[14]，基本思路是擴大碳基、沸石、MOF 等吸附材料的比表面積，改善其孔結構以及進行表面改性。其次是工藝流程和裝置的設計與改進，比如Wang 等[37]通過實驗研究了結合變溫和變壓兩種再生方式所形成的TVSA 的性能，結果顯示，TVSA 的再生條件與VPSA 和TSA相比變得更加溫和，無需很低的真空壓力和較高的加熱溫度，具有經濟性。Jung等[38]研究了一種從冷卻過程中回收顯熱以實現內部熱量集成的多固定床快速變溫吸附技術，分析結果表明該技術經優化后的能耗為272kW·h/t，顯熱回收率為58%。Zhao等[39]提出將太陽能集成到TPSA 系統中用于CO2捕集，結果表明該技術在不同吸附劑下的能耗范圍為25.96～87.76kJ/mol。Jiang 等[40]指 出 在 四 步TSA 循環中加入熱回收過程，理論?效率將提高20%～30%。最后是運行參數的優化，比如Mulgundmath等[41]設計了實驗室規模的使用熱氣直接吹掃再生的TPSA 系統，結合響應曲面法評估了各參數（吹掃進料比、吹掃時間、吹掃氣溫度和吸附塔壓力）及參數間的相互作用對CO2回收率的影響程度。

然而由于目前缺乏健全的標準計量體系及可執行的標準化測試方法，如測試選用的性能指標、測試方法和工況的相關規定，使得不同研究者在制定機組性能測試方案時所參考的依據往往停留在經驗范疇，導致改進的TSA技術的相關性能結果難以進行橫向對比，這不利于技術的發展。以能耗研究為例，首先機組運行一般要消耗熱能和電能，這兩種能量的品位不同，不同研究者在計量時采用的折算方式不同。比如Jiang等[26]在計算TVSA的再生能耗時采用了直接相加的方式，Mendes 等[31]、Bui 等[42]使用固定熱電轉換系數將熱能轉換為等效功然后相加，Jung 等[38]、Young 等[43]則通過卡諾效率將熱能轉化為等效功。其次不同研究者在計算能耗時所包括的能耗項不同，表1是根據Chen等[44]提出的對標分析方法總結的一些研究人員在報道單位能耗時的能耗項覆蓋范圍。表1中顯示，Liu等[14]計算的單位能耗包括了吸附劑和被吸附的氣體的顯熱、解吸熱、吸附腔金屬壁的顯熱及其向環境的散熱。Marx等[25]在計算其所搭建的TSA系統的能耗時發現如果不計算吸附腔金屬壁的能耗，系統的單位能耗將從12.6MJ/kg 變為2.85MJ/kg。因此，推動能效測試標準的建立以科學合理地評價系統性能是促進技術規模放大的重要前提。

表1 單位能耗的計算范圍

基于上述問題，參考空調領域在制冷劑、壓縮機等組成設備和機組層面各自有相應的標準進行規范的經驗，在制定吸附法標準時，也應按照吸附劑和其他裝備層面到機組層面的遞進模式進行。對于機組性能測試，可參考國內熱泵等制冷機組的能效測試標準中主要關注的測試工況、測量設備、性能指標等方面的內容。本文的主要工作便是從這幾個方面著手，初步建立了一套面向變溫吸附機組的規范化、標準化的測試方案，而后以樣機規模的真空變溫吸附機組為案例，在標準工況下測試了機組的性能，并分析了不同再生策略如解吸溫度、真空壓力等對機組性能的影響。

1 測試方案

為了說明本測試方案的通用性，將變溫吸附碳捕集機組抽象為吸附碳泵機組。在吸附碳泵機組附近劃定邊界，可組成如圖2所示的具有質量和能量流動的系統，其通過消耗能量（Qi、Wi）從低CO2濃度的原料氣（Ff）中將CO2分離出來然后富集至高CO2濃度的產品氣（Fp）中，并產生廢氣（Fw）和廢熱（Qw）。

圖2 具有進料流Ff、產品流Fp、廢氣流Fw、熱輸入Qi、功輸入Wi以及廢熱輸出Qw的系統

1.1 測試工況

確定測試工況給機組的性能測試提供了基準條件，是衡量機組性能的前提和標準制定過程中的關鍵環節。以空氣源熱泵為例，其制熱性能受所服務地區的環境、建筑類型等影響，所以在標準中規定了不同的名義工況以合理評價熱泵的能效水平。吸附碳捕集機組的性能受所應用場景的影響很大，而且不同應用場景由于對機組所用吸附劑以及技術等方面的要求不同，也會使得技術的發展方向有所差別，所以需仿照熱泵的相關規定根據不同應用場景設計測試工況，以合理評價機組的性能。本節所探討的測試工況的應用場景為燃煤電廠領域。

（1）源側工況。空氣源熱泵的源側即為空氣中的低位熱能，其性能受室外氣候的影響很大，所以我國現行的標準將熱源側的名義制熱工況分為普通型和低環境溫度型兩類，相應的干濕球溫度分別為7℃/6℃和-12℃/-13.5℃[45]。在吸附碳泵機組中，源側輸入的熱流因溫度不同會對機組性能產生較大影響，需要對輸入機組內的熱源的溫度進行規定，使測試在一致的溫度基準下進行。對于應用于燃煤電廠的機組，可使用電廠的煙氣廢熱作為解吸熱源。燃煤電廠的設計排煙溫度為120～140℃，但是實際排煙溫度通常高20～30℃[46]，所以在測試時可將變溫吸附機組解吸熱源的溫度設置為160℃。解吸完成后，可使用環境溫度下的導熱介質對機組進行冷卻，故將冷源溫度設置為環境溫度，在此，規定環境溫度為25℃。

（2）匯側工況。熱泵機組根據匹配的末端不同，標準規定的出水溫度也不同。比如《低環境溫度空氣源熱泵（冷水）機組第1部分：工業或商業用及類似用途的熱泵（冷水）機組》（GB/T 25127.1—2020）中規定的出水溫度分別為地板輻射型的35℃、風機盤管型的41℃和散熱器型的50℃[47]。參考上述標準對工況依據不同換熱介質和服務場景進行明確數值界定的方法，在變溫吸附碳捕集機組中，考慮導熱介質會與周邊環境產生熱交換，所以環境溫度會對Qw產生影響，進而影響機組性能，因此，測試時機組應處在恒定的25℃的環境溫度中，該測試條件可通過恒溫室營造。

（3）進氣側工況。在進氣側，碳排放源中CO2濃度是影響捕集能耗的主要因素，濃度越高捕集能耗越低。Zhang等[48]研究發現當煙氣中CO2體積分數從3%升高至15%時，理論能耗從18.81MJ/kg 降至3.76MJ/kg，當石灰窯氣中CO2體積分數從20%升高至42%時，理論能耗從2.8MJ/kg 降至1.26MJ/kg。Zhao等[49]根據碳泵循環模型計算的最小分離功也隨CO2濃度的增大而減小。Liu等[14]的實驗研究結果表明，當CO2體積分數分別為15%、17%和19%時，機組的單位能耗分別為8.41MJ/kg、6.32MJ/kg 和4.79MJ/kg。Jiang 等[50]指出當CO2體積分數從3.72%升高至8.94%時，使用活性炭的TSA系統的再生熱從4.92MJ/kg 降至3.28MJ/kg。碳排放源的溫度也會影響捕集能耗，Zhang等[48]指出理論能耗隨著溫度的升高而增加，沼氣溫度從283.15K升至313.15K時，理論能耗從0.41MJ/kg升至0.85MJ/kg。

燃煤電廠排放的煙氣具體組成（體積分數）為70%～75% N2、10%～15% CO2、8%～10% H2O、3%～4% O2以及少量SOx、NOx和其他雜質[51]。一般情況下煙氣在進入吸附碳捕集裝置已經過脫硝、脫硫以及干燥處理，在環境壓力下溫度可冷卻至環境溫度，所以在測試時可使用環境溫度下的N2和CO2的混合氣模擬電廠煙氣。我國環保標準《大氣污染治理工程技術導則》（HJ 2000—2010）指出，在使用吸附法處理氣態污染物時，流速應根據吸附劑的材質、結構和性能確定；采用顆粒狀活性炭時，宜取0.20～0.60m/s；采用活性炭纖維氈時，宜取0.10～0.15m/s；采用蜂窩狀吸附劑時，宜取0.70～1.20m/s[52]。為保證捕集效果，吸附持續時間應為機組經突破實驗后所得的突破曲線上的突破點對應的時間。

綜上所述，應用于燃煤電廠領域的變溫吸附碳捕集機組的測試工況見表2。

表2 測試工況

1.2 性能指標

性能指標指明了技術的發展方向，碳捕集機組作為消耗能源執行氣體分離的裝置，其分離效果與經濟性都需重點關注。通常使用純度和回收率來評估機組的分離效果，純度（ηp）是指機組工作結束后收集到的氣體中CO2的占比，回收率（ηr）則表示回收到的CO2與進入機組內的CO2的比值，如式(1)、式(2)所示。

比能耗（e）通常作為評價技術經濟性的指標，吸附劑再生過程的能量需求包括用來加熱和冷卻機組內吸附劑以產生溫差的熱能和驅動鼓風機、真空泵等部件做功以克服壓降、傳輸氣體產生真空等的電能。在計算能耗時，由于這兩種能量的做功能力不同，所以一般不能直接相加，而且不同溫度的熱能的能量品位不同，故選擇一個固定的轉換系數也不合適，因此使用卡諾效率計算熱能的有效能[43]而后與電能相加，如式(3)所示。

基于對標分析方法的基本理論，通過實驗方法獲得所需數據，得到E的各部分的計算方法見表3。

表3 各部分能耗計算方法

捕集單位質量CO2的能耗如式(5)所示。

式中，m可由式(6)計算。

比能耗無法反映技術的節能潛力，所以需要定義一個介于0和1之間的指標以反映機組有效利用的能量占總輸入能量的比例，可表示為能源效率（ηe），如式(7)所示。

由于混合氣體的壓力接近大氣壓且相互之間不發生化學反應，故可將其視為理想氣體，其摩爾?可根據《能量系統?分析技術導則》（GB/T 14909—2021）[53]計算，如式(8)～式(10)所示。

規定的環境參考態為p0=100kPa，T0=298.15K，空氣中CO2摩爾分數為0.000314。式中，組分i的焓變和熵變通過式(11)、式(12)計算。

實驗誤差主要來自測量設備的測量誤差，計算參數U的精度可由誤差傳遞公式(13)計算[54]。

1.3 數據的測量與采集

數據是計算性能評價指標的基礎支撐，制定相關標準來規范數據測量及采集工作，是客觀公正進行機組性能評價的重要保障。綜合分析上述性能指標所需的數據內容和質量，分析數據類型和特征，對應測量參數、數據獲取以及記錄方法等方面進行規范，結果見表4。為確保數據測量的準確性、可靠性和公認性，在測量時所用儀器儀表應經法定計量檢驗部門檢定合格，并在有效期內。

表4 性能評價所需參數及獲取方法

在實驗現場，數據的采集工作應由測試單位負責完成，記錄實驗日期、地點和人員；確保數據采集時不影響機組的正常運行；確保動態實時數據被即時記錄并安全存儲，優先使用自動采集設備記錄數據，確保內容齊全；測試單位還應負責核對整理收集到的數據，確保數據準確全面、規范可用，能夠滿足性能評價的需求。

2 測試實驗

2.1 機組介紹

機組采用的吸附材料是沸石13X-APG，一種球形的堿金屬鋁硅酸鹽。圖2、圖3 分別為機組實物及測點布置。每個固定吸附腔內置3根翅片管式換熱器以加熱或冷卻吸附劑，沿縱向均勻布置5個測溫元件并在底部安裝壓力傳感器以監測和記錄吸附腔內溫度和壓力的變化。使用真空泵VP 在吸附腔內進行抽真空操作，由功率表PM 測量其功率。CO2檢測儀D2 和D3 分別監測吸附和解吸時吸附腔出口處的CO2含量。

圖3 機組測點布置

導熱油通過高溫回路和低溫回路進行循環。高溫回路中的導熱油（圖3 中的紅線）由熱源HS 加熱，為吸附劑再生階段提供熱量，而低溫回路中的導熱油（圖3 中的藍線）由冷源CS 冷卻，為吸附和冷卻階段提供冷量。分別在吸附腔和冷熱源的兩端插入測溫元件T11～T18，并由金屬管轉子流量計F1和F2分別測量導熱油的流量，計算吸附腔內和機組內所耗費的熱量和冷量。通過四通閥QV1和QV2的切換實現吸附腔C1和C2的交替加熱和冷卻。輸送導熱油的管道均按相關標準使用巖棉管作保溫處理。

機組循環運行時所涉及的電磁閥的動作均由可編程邏輯控制器自動控制，由數據采集儀采集相關檢測儀器的瞬態輸出信號，并由計算機記錄其輸出的數據。機組的詳細設計參數和測試儀器的詳細信息分別見表5、表6。

表5 機組的設計參數

表6 測試儀器的詳細信息

2.2 實驗實施

按照表2規定的測試工況，將機組置入恒溫室中，接入氣源和冷熱源，調整好進氣狀態、恒溫室內溫度和冷熱源溫度后，打開數據采集設備，而后開始實驗。

機組的循環流程可分為吸附、解吸、吹掃、冷卻4 個階段，其中解吸分為加熱和抽真空兩部分，如圖4所示。各階段的具體描述與相應的測試數據如下所述。

圖4 機組運行所經階段示意

在吸附階段，由體積分數15% CO2和85% N2組成的環境溫度下的混合氣（標況）以36L/min 的流量進入吸附腔，同時冷源輸送環境溫度下的導熱油冷卻吸附腔，記錄進入機組內的CO2的量、從機組中流出的氣體流量和相應的CO2含量以及過程所耗冷量。解吸階段可分為加熱和抽真空兩部分，首先熱源輸出160℃的導熱油加熱吸附腔，觀察吸附腔內溫度變化，當溫度達到設定的解吸溫度時關閉熱源，停止熱量輸入，然后打開真空泵進行抽真空操作，當吸附腔內壓力達到設定的真空壓力時關閉真空泵，測量從機組中流出的氣體流量和相應的CO2含量、所耗熱量以及真空泵運行所耗電量。吹掃階段是向吸附腔內通入N2將吸附劑表面殘余的CO2吹出。在冷卻階段，冷源輸出環境溫度下的導熱油冷卻吸附腔內吸附劑，測量本階段所耗冷量。

完成上述4 個階段后，吸附腔進入下一循環，兩個吸附腔交替運行的時序如圖5所示。

圖5 機組運行時序

3 測試結果

3.1 測試數據

圖6顯示了機組連續運行時每個階段吸附腔內吸附劑的平均溫度（取吸附腔內5個熱電偶所測溫度的平均值）和壓力隨時間的變化情況，從圖中可以看出，機組連續運行了4 個循環，歷時約10h，吸附劑在50℃下吸附，隨后將吸附劑加熱至90℃，再運行真空泵使吸附腔內壓力降至0.02MPa進行解吸，最后用室溫下的導熱油將吸附劑冷卻至50℃，進行下一次循環。循環可重復運行，證明該機組的循環過程的轉換易于控制。在經歷兩次循環后，循環過程中的溫度和壓力達到循環穩定狀態，因此根據后兩組循環所測參數計算的性能指標的平均值作為機組性能評價結果。

圖6 機組連續運行中吸附腔內吸附劑平均溫度和壓力隨時間變化情況

圖7顯示了在規定的測試工況下，在一組典型運行參數下機組實測的突破曲線，從圖中可以看出，經過25min的持續吸附后，突破點出現，所以吸附時間定為25min。

圖7 機組實測的突破曲線

根據機組性能評價的數據需求，單次循環中各測量設備所測的應測數據如圖8所示。

圖8 所測的應測數據展示

3.2 敏感性分析

3.2.1 解吸溫度

本節分析了在40℃的吸附溫度和0.02MPa的真空壓力下，不同解吸溫度對機組性能的影響，結果如圖9 所示。從圖中可以看出，CO2的純度和回收率隨著解吸溫度的升高而增大，分別由90℃的89.20% 和82.94% 增 大 至120℃的98.62% 和93.41%。這是因為吸附劑對CO2的吸附量隨溫度的升高而減少，因此較高的解吸溫度使得吸附劑再生更加徹底，解吸出的CO2的量增多，且數量遠超增多的N2的量，致使回收的CO2的量及其在回收的氣體中所占比例增大，所以純度和回收率增大。而提升溫度勢必要投入更多的能量，其增幅將逐漸增大直至高于回收的CO2的量，所以比能耗會隨著解吸溫度的升高先減小后增大，在100℃時達到最小，為6.13MJ/kg。機組的能源效率隨解吸溫度的變化趨勢與比能耗相反，先增大后減小，整體處于3.5%～6.5%之間。因此盡管解吸溫度越高，機組的分離效果越好，但是機組的能源效率會降低，而且過高的解吸溫度也會破壞吸附劑結構，降低吸附劑的工作壽命，因此，需參考機組所集成的低品位熱能的特點，確定合適的解吸溫度。

圖9 解吸溫度對機組性能的影響

圖10 分析了在不同解吸溫度下各部分能耗的所占比例。由圖可知，如果僅計算“吸附劑”邊界內的能耗（e1+e2+e3+e8）時，比能耗在120℃時最小，這與“機組”邊界內的能耗隨解吸溫度的變化趨勢略有差異。這是因為管道等部件的顯熱及向環境散熱（e6+e7）部分的能耗并未被考慮，過高的解吸溫度導致管道等部件的顯熱需求顯著增長，且與環境之間的換熱增強，熱損失增大。從圖中可以看出，（e6+e7）的占比隨解吸溫度的升高而大幅增加，從29.05%增至39.67%，而吸附劑的顯熱需求則沒有明顯升高，所以會出現此種情況。Jung等[38]指出通過回熱等多個吸附床之間的熱整合措施，熱能需求將減少47%；Jo等[55]表示兩個反應器之間的熱整合有助于降低約0.5MJ/kg 的熱耗；而Wu 等[56]的研究結果顯示，該機組通過回熱僅降低了0.2MJ/kg的熱耗，這表明該機組回熱裝置的效果需進一步升級。因此在擴大變溫吸附機組的規模時，需通過優化管道布置，增加回熱裝置等以降低機組的運行能耗。

圖10 解吸溫度對各部分比能耗的影響

3.2.2 真空壓力

吸附劑的吸附等溫線顯示，降低壓力可有效降低吸附劑對CO2的吸附量，因此在加熱結束后，通過真空泵的運行降低吸附腔內的壓力，可以使得吸附劑的再生更加徹底。圖11 顯示了吸附溫度為40℃、解吸溫度為100℃時真空壓力對機組性能的影響。從圖中可看出，當真空壓力從0.03MPa降至0.015MPa時，CO2的純度上升幅度較小，而回收率則上升明顯，從75.72%升至92.44%。這是由于隨著真空壓力的降低，吸附劑對CO2的吸附量進一步下降，對N2吸附量下降極少，致使回收的CO2量增多，N2占比下降，所以純度和回收率都呈上升趨勢。隨著真空壓力的降低，比能耗先降低后升高，而能源效率則與之相反。圖12 分析了不同真空壓力下各部分能耗的占比，從圖中可以看出，隨著真空壓力的降低，真空泵運行能耗（e8）的占比一直增大，從6.78%大幅增至35.86%。所以增大吸附與解吸時的壓力變化幅度，可以有效增大吸附劑的工作容量，提升機組性能，但是過低的真空壓力使得真空泵的運行能耗大幅上升，遠超增長的CO2回收量，進而導致比能耗的上升，能源效率下降。

圖11 真空壓力對機組性能的影響

圖12 真空壓力對各部分比能耗的影響

4 結論

針對目前因缺乏可執行的標準化測試方案所導致的變溫吸附碳捕集機組的實驗結果可靠性低的情況，提出了變溫吸附碳捕集機組的規范化實驗測試方案，并針對樣機規模的真空變溫吸附機組進行了測試，得到以下結論。

（1）機組性能的科學評價是技術發展的前提，這需要建立性能測試標準，其中測試工況、評價指標和數據測量方法的制定是關鍵環節，需根據技術發展需要、適用工作場景等因素科學設定，目前所建立的方案可執行度高，可應用于將實驗室技術進一步放大的機組的測試。

（2）機組的測試結果顯示，該機組的運行狀態容易控制，易于放大規模，但是能效相對較低，在3.5%～6.5%之間。通過調研其他文獻發現，該機組可通過增加回熱裝置、優化解吸溫度、真空壓力等運行參數來進一步降耗提效。同時對標分析結果顯示，機組內的管道等部件損失的能耗占比30%～40%，所以在放大規模前需要解決優化管道線路布置、提高吸附腔內的換熱效率等問題。

符號說明

cp,i——組分i的定比壓熱容，MJ/(mol·K)

CCO2——氣體中測得的實時的CO2體積分數，%

E，Eth，Eel——分別為機組運行過程中的總有效能、熱能有效能、電能消耗量，MJ

ΔEx——分離前后氣體的?變，MJ

e——比能耗，MJ/kg

ex,i(T,p) ——組分i在某一狀態下的摩爾?，MJ/mol

——組分i的標準摩爾?，MJ/mol

Δex,i(T0,p0→T,p) ——組分i從環境參考態溫度T0與壓力p0變化到給定溫度T和壓力p下的?變，MJ/mol

Fads，Fdes——分別為吸附階段和解吸階段出口處測量的實時流量，L/min

Δhi(T0,p0→T,p) ——組分i從環境參考態溫度T0與壓力p0變化到給定溫度T和壓力p下的焓變，MJ/mol

M——CO2的摩爾質量，kg/mol

m——回收到的產品氣中的CO2的質量，kg

NCO2,ads，NCO2,des，NN2,des——分別為吸附階段進入機組的CO2量、解吸階段回收到的CO2和N2量，mol

Q——消耗的熱能，MJ

Rg,i——組分i的氣體常數，MJ/(kg·K)

ΔSi(T0,p0→T,p) ——組分i從環境參考態溫度T0與壓力p0變化到給定溫度T和壓力p下的熵變，MJ/(mol·K)

Te，Ts——分別為環境溫度和熱源溫度，K

tads，tdes——分別為吸附階段和解吸階段持續的時間，min

xi——測量值

yi——組分i的摩爾分數

——在環境參考態溫度T0與壓力p0下組分i的摩爾分數

ηc——卡諾效率

ηp——純度

ηr——回收率

下角標

ads ——吸附階段

des ——解吸階段