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随着能源结构的不断优化,天然气因其高效、清洁、安全、污染少等优势在整个能源结构中的比重逐渐增大。天然气代替其它燃料,可以降低CO2、H2S、NOX的排放,这对改善大气环境、减轻温室效应有着十分重要的作用。特别是近些年,发现了许多富含CO2的气田,开采的天然气面临气体品质和尾气排放标准的双要求,因此需要将其脱除。吸附法以其设备简单、适用领域广、耗能小和容易实现自动化等优势被普遍的关注。本文采用5A、13X和13X-APG三种沸石材料作为吸附剂,吸附分离天然气中的CO2。通过单组份和双组份实验以及理论模型拟合,探讨所用吸附剂在低温下分离CH4/CO2混合气体的性能。采用静态容积法测量了CO2和CH4在5A、13X和13X-APG沸石分子筛上的单组份吸附平衡等温线,研究了吸附温度和压力对吸附量的影响。研究结果表明,CO2和CH4的吸附量随吸附温度的降低和压力的增大而增加,吸附剂对CO2的吸附量比CH4大,在-30℃时CO2在所用吸附剂上的饱和吸附量最高,分别为4.94 mmol/g、6.52 mmol/g和6.35 mmol/g。利用Langmuir模型、Sips模型、Toth模型和DSL模型对实验测量的吸附平衡数据进行拟合,均取得了较好的拟合结果,并利用非线性拟合得到了模型的参数；其中,Toth模型对实验结果的拟合程度最好,两种气体的R2均很接近于1；利用测量数据计算了CO2与CH4在所用吸附剂上的等量吸附热,发现吸附过程主要发生物理吸附,吸附剂表面是非均一的。采用单柱穿透曲线测量了5A和13X沸石分子筛对CH4/CO2混合气体的分离能力。实验研究了混气流量、吸附压力、吸附温度和填料高度对穿透曲线和分离能力的影响。实验结果表明,增大气体流量和吸附压力会降低分离效果,而降低吸附温度、增加填料高度有利于CH4/CO2分离。利用单组份吸附模型拟合较好的模型,建立双组份模型,对CH4/CO2混合气体在5A和13X沸石分子筛上的吸附平衡进行模拟。通过测量结果与双组份模型的预测数值比较发现,LRC模型有较好的预测能力。对吸附剂的再生性能实行了实验研究。考察了13X沸石分子筛在不同加热再生温度和真空再生后的再生性能,发现加热再生后的效果较好,250℃下加热180min后可以基本完全再生。对吸附剂进行多次循环再生。实验结果表明,重复使用5次,13X沸石分子筛在-30℃时对CH4/CO2二元混合气体仍有较好的分离能力。