能源化工系统流程建模及评价优化

系统建模研究是实现资源利用率最大化，废弃物产生最小化，和投资成本最小化的关键策略，对于推动实验室成果向工业生产转化具有重要作用。课题组以CO_x加氢制高值化学品和清洁燃料工艺为主要研究对象，在前置催化剂评价的基础上开展反应动力学研究和反应器设计，为后续工艺模型构建提供物料流和能量流基础数据。同时，对基于Aspen Plus等大型流程模拟软件运行的多种工艺流程，从技术、经济和环境等多角度进行全方位、多层次的性能评价、方案比选以及工艺优化。此外，采用热集成、余热回收和热电联产等方法进行工艺强化，进一步提高系统节能潜力和碳减排潜力，助力碳中和。本课题主要包括以下研究方向：

l CO_x加氢制高值化学品和清洁燃料工艺反应动力学研究及反应器设计；

l 耦合可再生能源利用的CO_x加氢反应全流程建模及工艺模拟；

l 工厂数据比对及全生命周期视角下的技术-经济-环境性能评价；

l 基于先进火用分析的工艺强化及多目标优化；

l 针对多种CO_x加氢工艺的方案比选及多准则决策。

相关研究成果发表在Chemical Engineering Journal, Energy Conversion and Management, Energy, Fuel, Journal of Cleaner Production, Journal of CO₂ Utilization等期刊。

[1] Gao, R.; Wang, L.; Zhang, L.; Zhang, C.; Liu, T.; Jun, K.-W.; Kim, S. K.; Gao, Y.; Zhao, T.; Wan, H. Life cycle sustainability decision-support framework for CO₂ chemical conversion technologies under uncertainties. Energy Conversion and Management 2023, 288, 117113. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2023.117113

[2] Gao, R.; Zhang, L.; Wang, L.; Zhang, C.; Jun, K.-W.; Kim, S. K.; Zhao, T.; Wan, H.; Guan, G. Conceptual design of full carbon upcycling of CO₂ into clean DME fuel: Techno-economic assessment and process optimization. Fuel 2023, 344, 128120. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.128120

[3] Gao, R.; Wang, L.; Zhang, L.; Zhang, C.; Jun, K.-W.; Kim, S. K.; Zhao, T.; Wan, H.; Guan, G.; Zhu, Y. A multi-criteria sustainability assessment and decision-making framework for DME synthesis via CO₂ hydrogenation. Energy 2023, 275, 127467. https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.127467