经济社会的快速发展提升了人们对于环境保护的意识,船舶航运业也面临着逐渐增长的降低船舶排放和保护环境的压力。船舶作为大宗货物的主要运输工具,目前仍然以重油等化石能源为主要燃料。一方面,国际海事组织(IMO)通过MARPOL附则VI制定了严格的船舶气体排放标准;另一方面,以重油为主要燃料的传统船舶在短时间内仍然无法满足该排放标准。氢氧燃料电池以氢气为主要燃料,可以通过模块化调整功率实现船舶大功率输出要求,同时具有清洁环保优势,在环保型动力船舶中具有巨大的应用潜力。船舶作为运输工具,氢气的储存携带是燃料电池船舶应用的关键难题。天然气作为传统船载货物,利用天然气在船舶上现场制氢是极具潜力的解决方案。天然气现场制氢重整气中除了含有75%-80%(体积百分比)左右H2外,还有CO2、CO、CH4和N2等杂质气体。而变压吸附工艺的循环周期短,吸附剂利用效率高,吸附剂用量相对较少,不需要外加换热设备,被广泛的用于大气量组份气体的分离与提纯。因此,提出将变压吸附技术应用于重整气氢气纯化。为探究其可行性,本文进行了变压吸附纯化技术的研究,主要对变压吸附的吸附剂以及变压吸附工艺进行了以下研究工作:(1)首先,开展了吸附剂单组分气体的静态吸附实验,应用Origin数据处理软件拟合出Dual-Site Langmuir的吸附模型平衡参数,并讨论吸附剂的吸附性能,得到了各组分气体的吸附热。(2)其次,开展了不同气体单组分动态穿透曲线的实验及模拟,对比各种组分在不同吸附剂上的吸附性能,通过实验验证模拟结果得到了热量传递系数等相关参数,为变压吸附模拟提供数据和理论支持。(3)再次,根据十塔变压吸附装置,进行了变压吸附纯化氢气的实验,并采用Aspen plus软件对该过程进行了模拟研究,并将模拟结果与实验结果进行了比较,验证了模拟程序的准确性。(4)最后,针对吸附时间、再生时间及均压步骤开展了十塔变压模拟研究,通过改变参数和操作时序,对产品气含量进行了分析,并以氢气纯度和氢气回收率为主要指标,对变压吸附的操作步骤进行了分析。研究结果表明:在相同吸附压力下,保持其他操作参数相同的情况下增大原料气的处理量则会降低原料气的纯度,可以提高氢气产品的回收率,采用十塔变压吸附四次均压的工艺过程时,产品回收率为80%,产品氢气满足燃料电池船舶使用标准。以标配的甲烷重整产品气为原料气,采用10塔变压吸附工艺流程,产品回收率为80%,产品气氢气纯度>99.99%。