由活性氧化铝和分子筛吸附剂组成的双层床吸附器是深冷法空气分离设备中实现原料空气净化的重要设备。分子筛吸附器的能耗占整个空分设备能耗的16%左右,故其性能研究具有重要意义。随着空分设备的大型化发展,原料空气处理量的增大,为了使分子筛吸附器适应大型化空分设备的发展需求,国内外各大空分企业都开始致力于立式径向流吸附器的研制。立式径向流吸附器能够有效增大气体流通面积,大大减小床层阻力,从而降低系统能耗,便于加工和维护。本文首先对国内外立式径向流吸附器的发展历程及变温吸附技术的研究现状进行了综述,建立了径向流双层床吸附器的吸附模型,对径向流吸附器的吸附再生性能、再生过程能耗以及设备优化设计进行了研究和讨论,保证其能够处于安全、稳定、节能的运行状态,并对深刻了解变温吸附气体分离过程,优化工艺流程设计有重要的实际意义和指导作用。本文主要包括以下三个方面的内容：(1)本文对径向流吸附过程建立了一维数学模型,采用轴向活塞流描述原料空气的流动过程,采用扩展Langmuir方程来描述双组份吸附质气体在活性氧化铝和分子筛吸附剂上的吸附平衡,采用线性驱动力模型描述吸附质气体与吸附剂的传质过程,采用有限差分法对偏微分方程组进行离散,采用牛顿分解法迭代求解离散后的非线性方程组。(2)采用上述模型计算得到了吸附过程中吸附床层内部温度分布和吸附质气体的浓度分布,通过与13X分子筛单层床的对比,填充活性氧化铝与13X分子筛的双层吸附床表现出了更好的吸附性能;得到了动态吸附过程中温度、浓度等的变化趋势,结果显示,水蒸气与二氧化碳组成的双组份吸附质气体在吸附过程中存在相互作用,水蒸气作为强吸附相,出现在分子筛吸附床层后会抑制二氧化碳的吸附,使其浓度分布曲线表现出局部“反超”现象；在吸附床层总厚度保持相同的前提下,当双层吸附剂厚度分别为20mm和66.5mm时,氧化铝与分子筛吸附床同时被穿透,既保证双层吸附床同时达到最高的利用效率,又能够有效延长设备的使用寿命,此时充分发挥了双层吸附床的优势。(3)建立了径向流分子筛吸附器的再生过程数学模型,计算得到了再生过程床层内部的温度浓度曲线,分析了污氮再生气温度流量等状态参数对系统再生性能的影响,通过对径向流吸附器的再生能耗进行计算分析,提供了系统节能设计方案。