本發明涉及炭黑尾氣中氣體分離和綜合利用的方法及實現方法的裝置，一種炭黑尾氣中氣體分離和綜合利用的方法，采用第一級變壓吸附分離出H2O和含硫氣體，再采用第二級變壓吸附將H2 和N2、C0、CO2，進行分離，然后采用第三級變壓吸附將 N2和 CO、CO2進行分離，第二級變壓吸附分離的H2與第三級變壓吸附分離的CO2、CO。用于炭黑燃燒和尾氣燃燒的燃料，第三級變壓吸附分離的N2用于炭黑表面處理。本發明的有益效果為∶簡化了H2O和含硫氣體的分離步驟，H2O氣體和含硫氣體總的去除率達到 98%以上;采用第二級和第三級變壓吸附協同作用，分別對H2和N2進行分離，提高了H2和N2的分離率，處理后尾氣的熱值提高到3500kcal/m3以上。