变压吸附是主要的气体分离技术之一。本文阐述了气体吸附分离的基本原理,对吸附平衡、吸附剂、变压吸附过程与模拟做了较为详细的综述。利用该技术能够回收乙烯装置尾气中的有机气体,得到C2H4产品和裂解生产C2H4的原料,能够为企业和国家带来巨大的效益。本文以高密度聚乙烯装置的尾气为研究对象,对尾气中关键组分N2、C2H4、C2H6在不同吸附剂上做了静态吸附平衡研究。观察到硅胶、活性氧化铝对三者吸附量都比较小,沸石分子筛对C2H4、C2H6的解吸性能较差,活性炭对C2H4、C2H6具有良好的选择性和吸附容量;温度对在活性炭上的吸附影响可以表示为线性关系;计算结果显示,C2H4、C2H4在活性炭上有较强的吸附热。在单塔VPSA动态实验中,考察了不同吸附剂对不同浓度N2/C2H4/C2H6混合气中C2的吸附穿透与回收。重复得到硅胶吸附量小、沸石分子筛解吸性能差的结果;活性炭的动态吸附、回收效果都比较好,活性炭在每个循环中能够回收20倍于自身体积的浓度>98.5%的C2产品。利用活性炭进行的TSA原料气预处理能够除去并回收原料气中的C4+高沸点组分。搭建了一个3-1-1的VPSA小试装置,以活性炭为吸附剂,连续处理N2/C2浓度为0.41/0.59的原料气。小试结果:单位体积活性炭回收20.8倍体积C2产品,浓度>99.5%,回收率>92%。证明可以利用VPSA回收乙烯装置尾气中C2组分。在静态和动态的实验基础上,利用ASPEN ADSIM流程模拟软件,进行了变压吸附分离过程的模拟。模拟得到动态过程中吸附塔内气体浓度、温度的变化结果和产品回收率、浓度等参数,取得与实际非常接近的结果,尤其是对吸附塔内吸附热效应的计算。模拟结果表明,可以借助该模拟软件对变压吸附过程进行辅助研究和设计。