全球变暖、极端天气频发，已成为全球关注的气候问题。温室效应是引发这些气候环境恶化的主要原因。大气中的温室气体包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、一氧化二氮（N2O）、氯氟烃（ClFCs）和臭氧（O3）等，尤其是CO2的迅速增多则是由于长期过度开采和利用化石燃料，燃烧后的烟气未经处理直接排向大气，使得温室效应日益加剧。世界各国都意识到问题的严峻，采取措施控制和减少碳排放，积极寻求碳减排技术。其中碳捕集与封存（CCS）技术是最直接有效的碳减排方式，而中空纤维膜接触器吸收烟气中CO2被认为最具优势和潜力的脱碳方法之一。中空纤维膜接触器吸收CO2是一种耦合了膜分离和化学吸收双重优点的新型脱碳方法，膜仅起到隔离气液两相的作用，利用CO2的浓度差和液相吸收剂对CO2的选择性，将CO2气体透过膜孔从气相传递至液相，实现烟气的脱碳。既保证了高效的脱碳率，又避免了化学吸收过程中的液泛、溢流、雾沫夹带等现象的发生，操作简便、体积小、空间要求小和成本低。因此，本文选用聚丙烯（PP）中空纤维膜接触器，进行了数值模拟和实验研究，考察其吸收烟气中CO2的性能及特性。采用有限单元法，建立二维不润湿的轴对称PP中空纤维膜接触器模型，数值模拟研究已基乙醇胺（EEA）、乙二胺（EDA）和哌嗪（PZ）三种吸收剂在气液两相参数和膜结构参数变化时的脱碳性能。结果表明：气相参数变化对脱碳效果的影响比液相参数更显著。提高原料气的流速、CO2浓度和温度将降低脱碳率，而传质速率随着增大气体流速和CO2进口浓度而增大，但气温的增加将会降低传质速率；适当提高液相流速、浓度和温度，将会提高脱碳率和传质速率。但过高的液速、液体浓度和液温会导致传质阻力、润湿可能性增大和溶解度减小等问题，导致脱碳效果下降和能耗的增加。活化剂PZ溶液具有较强的脱碳率和传质性能，三种吸收剂的脱碳性能大小依次为：PZ>EDA>EEA。膜丝壁厚、内径和曲折因子增大均会降低脱碳率和传质速率。增大膜丝长度、填充率和孔隙率，将会提高脱碳率。但曲折因子和孔隙率的变化对其影响比较微弱，选择壁厚在30～50μm、内径在90～110μm、膜丝长度在150mm以上、填充密度在21～25%的膜结构就具有良好的脱碳性能。设计并组建了实验系统工艺流程。实验研究了超纯水、二乙醇胺（DEA）、乙醇胺（MEA）、EDA和PZ五种单一吸收剂以及多种混合吸收剂，在改变气液操作参数时的脱碳性能，并得到：增大原料气流速和CO2浓度将会降低脱碳率，提高吸收剂流速和浓度会增大脱碳率，得到的实验结果与模拟结果基本吻合，而且结果也显示出气相参数对脱碳性能的影响要强于液相参数。从而验证了所建立的模型能够可靠、准确地预测出脱碳性能。单一吸收剂的实验结果也验证了PZ溶液具有较高的脱碳性能，纯水的脱碳性能最差，五种吸收剂的脱碳性能大小依次为：PZ>EDA>MEA>DEA>纯水。在DEA或MEA溶液中添加少量的EDA或PZ，对溶液脱碳性能均有不同程度的改善，且随着添加剂浓度0～100mol/m3不断增大，脱碳率也越大。实验结果比较得出：MEA+PZ混合吸收剂的脱碳率较高。