炼化厂会副产大量干气,如催化重整干气、加氢装置尾气、裂解干气等,其中含有如H₂、C2等经济价值高的组分,想要回收这些气体,必然会涉及气体混合物的分离,尤其是甲烷和氢气的分离。传统分离方法有深冷分离,变压吸附,膜分离等,但是这些分离方法都存在或多或少的问题。例如,深冷分离工艺的存在能耗大、成本高;常规变压吸附可以得到较高的氢气产品组成,但是氢气回收率不够高;膜分离的氢气回收率较高,但是不能得到较高的氢气产品组成。近年来,吸收-吸附与吸收-水合联合工艺受到了学术界的广泛关注,这两种联合工艺可以在0℃左右实现气体混合物的分离,极大地降低能耗,节约成本。本论文分别对吸收-吸附及吸收-水合流程分离甲烷、氢气混合物进行模拟,并进行流程优化以及能耗分析,以便可以在未来的工业化应用中提供指导建议。本文具体研究内容如下:（1）相平衡计算及拟合模型中的二元交互参数。将吸收-吸附及吸收-水合的多相平衡问题简化为气-液两相平衡问题处理,其中的浆液用水的物性计算,采用Peng-Robinson状态方程（简称PR状态方程）结合van der Waals混合规则计算气液相的逸度。根据氢气、甲烷在浆液中的相平衡实验数据,确定拟合方式与计算流程,拟合氢气-浆液与甲烷-浆液的二元交互作用参数。（2）流程模拟。提出多个平衡级模型模拟吸收-吸附及吸收-水合分离塔;考虑到二元交互作用参数与组成的关系,利用Aspen Plus软件中的Flash模块模拟平衡级,可以根据组成计算并修改Flash模块中的交互参数;考虑吸附热效应,调整各平衡级的温度;根据分离要求,确定最佳平衡级数,所需要的浆液量,及解吸压力。对于吸收-吸附流程,还分析了循环闪蒸罐压力的影响。（3）能耗分析。计算出单位产品氢气总能耗,并且分析了塔操作压力、进料气甲烷组成以及产品氢气纯度对能耗与氢气回收率的影响。针对吸收-吸附流程,还分析了循环闪蒸罐压力对系统能耗的影响。