随着社会进步与科学技术发展,高含碳能源在应用过程中由于污染大、危害环境等特点渐渐被限制使用,而天然气由于清洁、高效、安全可靠被广泛应用。新开采的天然气中含有大量CO₂杂质气体且去除难度较大,会对后续加工与使用造成不良影响,现行应用较多的气体分离工艺有:醇胺法、深冷分离法、膜分离法等。而常应用于气体分离的变压吸附法由于耗能低、工艺简单方便、污染小等优势被广泛使用,但是变压吸附过程中仍有存在流动死区和吸附不均匀等问题。本文利用脉动流能够改善流动效果,减少流动死区,并在一定程度上突破阻碍吸附的气体附面层,提高吸附效率,结合常用的变压吸附工艺,提出脉动流变压吸附工艺,可以有效提高变压吸附的吸附量、分离系数等,改善吸附效果。实验部分通过单柱CH₄/CO₂穿透曲线对比分析了直流与脉动流吸附分离CH₄/CO₂效果区别。研究了不同脉动频率、气体流量、吸附压力、吸附剂种类等条件对CH₄/CO₂脉动分离效果的影响。实验结果表明:随脉动频率增大,CH₄/CO₂分离效果先改善,后变差;随着气体流量与吸附压力的增大,最佳吸附效果对应的脉动频率随之增大;不同的吸附剂种类对于脉动流的吸附效果不同,但三种吸附剂在脉动条件下的吸附效果及脉动对其吸附的改善效果趋势一致,为先改善后变差,其吸附效果与受脉动吸附影响效果为:13X沸石分子筛>5A沸石分子筛>椰壳活性炭。模拟部分通过流体动力学软件Fluent,使用多孔介质模型结合D-A模型自定义UDF吸附程序模拟了直流与脉动流吸附过程,并通过实验测得不同位置处CH₄/CO₂穿透曲线进行对比分析。模拟结果表明:脉动吸附过程一方面可以通过改善整体流动,使气体分布更均匀,从而改善吸附效果;另一方面在吸附柱前半段由于脉动冲击力过大可能会出现吸附效果变差的现象,因此脉动吸附的脉动频率与吸附柱长径比要适当,否则不但没有改善吸附效果,反而有可能使CH₄/CO₂气体提前穿透。实验结果与模拟结果前半段吻合度较高,但后半段脉动吸附实验穿透时间比模拟穿透时间延后较多,说明实验过程中脉动流对流动死区及气体附面层改善效果更明显。