从烟道气中去除二氧化碳是解决气候变化问题的重要措施之一。当前,基于该项技术的工业净化系统报道很少,也鲜有研究者对此进行专业化的研究。为此,吸附作为一种正在发展且相当重要的技术,对其进行深入的研究也迫在眉睫。目前,己经开发了多尺度模型来模拟固定床吸附塔中气体混合物(CO2 and H2)的动力学和流体动力学。本文应用了变压吸附(PSA)和温变吸附(TSA)两种吸附技术,确定了理想的操作条件,对吸附反应进行了不同变量的考察,并将模拟结果与实验数据进行了比较。PSA由于易于操作,可靠性和可重复性,通常其性能优于TSA操作。本文开发出一维多尺度模型,通过求解偏微分方程(PDE)来生成吸附CO2/H2的突破曲线,其中的偏微分方程包括守恒方程,状态方程模型等,使用Comsol Multiphysics软件,模拟并分析吸附剂小球在中孔和微孔中的传质过程。在不同的操作条件下,本文开发的模型可以很好地匹配文献实验数据。选择CO2和H2的混合物作为吸附物,选择UiO-67/MCM-41 MOF混合物作为吸附剂。为了模拟CO2和H2的穿透曲线,采用了线性吸附力模型(LDF),该数学模型己用于预测不同条件下CO2的穿透曲线。PSA和TSA模拟结果表明了操作条件对吸附过程的影响。对于相同的传质系数值,使用LDF可以得到令人满意的模拟结果。进料速度对床层C02浓度因子的影响表明,低速进料速度时CO2的吸附更多,即表明在较低进料速度下吸附能力增加,床层高度高和进料浓度低有利于固定床操作。由于CO2吸附是一个放热过程,因此色谱柱温度会随着CO2浓度的升高而上升;并且随着吸附速率的降低,色谱柱温度会降低。本文为了简化粒子内扩散/对流传质模型,提出了线性驱动力(LDF)近似模型。该模型可以模拟包含不同C02和H2进料混合物组成的固定床色谱柱的穿透过程,在298 K和三种不同压力(5 bar,15 bar和25 bar)下进行了数值模拟;另并且将动力学模型的参数(即传质和传热)拟合到一个实验中,进行了进一步的模拟和分析。另外,还考察了等温线模型的选择。这项工作还包含气体混合物对C02和H2吸附的参数分析,其中参数的研究涉及床孔隙率,粒度和进料速度对突破性能的影响。对于变压吸附的开发、设计和优化,这项研究是CO2捕集预燃烧过程中CO2和H2分离的必不可少的步骤,例如集成气化联合循环技术。