水合物法分离混合气作为一种全新的分离技术,因其独特的优势,成为水合物研究领域的热点,尤其对温室气体CO₂的分离提纯方面备受关注。本文以CO₂+N₂与CO₂+CH₄混合气作为原料气分别进行了水合物分离CO₂实验及模拟研究。本文首先以Chen Guo水合物相平衡理论为基础,结合气液固闪蒸理论、活度模型、K K溶解方程等建立了水合物分离混合气相平衡模型,给定温度、初始压力、原料气组成可以确定相平衡压力、平衡后的气相组成,以CO₂+N₂与CO₂+CH₄混合气作为原料气实验验证了模型的可靠性。采用K K方程计算了水合物存在下气体的溶解度,并采用文献数据进行验证。然后,定义了水合物分离混合气效果指标,采用模型分析了温度、初始压力及原料气组成对混合气分离效果的影响。为了改善分离效果,采用模型模拟了水合物多级分离流程并采用实验研究了添加剂（SDS、THF）对水合物分离效果的影响。为了深入研究水合物法分离混合气的机理与本质,采用Chen Guo水合物生成动力学理论描述了含CO₂混合气的水合物生成过程。通过Chen Guo模型及生成动力学关系式可以计算水合物生成过程中反应推动力、气体组分在水合物中的占有率及消耗速率等的变化,通过计算得出:水合物分离含CO₂混合气可以通过控制水合物分离进程得到较好的分离效果。最后,采用Hideo水合物分离工艺,以50mol%CO₂+50mol%CH₄混合气的单级分离流程为例,结合工程热力学理论及软件计算分析了水合物分离能耗。本文通过实验与模型对水合物法分离含CO₂混合气技术进行了研究,在水合物热力学、生成动力学及能耗方面得出了一系列规律性结论,为水合物法分离含CO₂混合气工业化奠定了基础,为实际生产提供了理论参考。