气体(如天然气、沼气等)的分离、纯化和储存技术在现代化学工业中起着十分重要的作用。用于分离、纯化过程的技术有溶液吸收、膜分离、低温分离和吸附分离等,其中最有效、经济的则是吸附分离技术,且大多数吸附分离过程是基于具有穿透特性的固定床吸附。建立可靠的工程模型,模拟和拟合固定床吸附穿透柱曲线具有十分重要的理论研究意义和工业应用价值。本文的研究内容主要包括以下两个部分:1)在简要归纳单组分气体平衡吸附模型的基础上,选择合适的模型用来拟合NaY、13X、NH2-MIL-125、NH2-UiO-66四种吸附剂对CO2、CH4、N2气体的单组分吸附等温线,获得相关吸附参数,如饱和吸附量、吸附平衡常数、吸附焓变等。分析这些吸附参数能很好地理解吸附质与吸附剂之间的作用强度和吸附选择性,并将这些参数运用到固定床吸附穿透柱曲线的模拟和拟合中。2)利用物料、能量和动量守恒原理,建立固定床吸附工程模型。结合计算机软件Athena Visual Studio将这些工程模型进行编程处理,对NaY、13X、NH2-MIL-125、NH2-UiO-66吸附剂分离CO2/CH4和CO2/N2两类混合气的吸附穿透柱实验结果进行模拟和拟合。结果表明,建立的吸附固定床工程模型能较好地模拟和拟合实验曲线,同时能较清晰地分析固定床中的吸附过程及行为。