PSA hapniku tootmisprotsessi reguleerimise mõju hapniku tootmise mõjule platookeskkonnas

Abstraktne:

Täiustatud tsüklilise PSA hapniku tootmisprotsessi põhjal loodi reguleeritavate protsessiparameetritega PSA hapniku tootmise katseseade. Eksperimentaalselt uuriti ja analüüsiti teoreetiliselt adsorptsiooniaja, rõhu ühtlustamise aja, puhastusaja ja tootegaasi voolukiiruse mõju hapniku tootmise jõudlusele platooaladel. Tulemused näitavad, et adsorptsiooniaja sobiv pikendamine suurendab adsorptsioonirõhku ja parandab toote gaasi jõudlust, kuid liiga pikk adsorptsiooniaeg põhjustab molekulaarsõela kihi läbitungimise, mille tulemuseks on hapnikusisalduse (mahufraktsiooni) järsk langus. toote gaasist; rõhu ühtlustamise aja pikendamine teatud määral suurendab adsorptsioonirõhku, parandades seeläbi toote gaasi jõudlust; hapniku tootmise efekt on parem madala puhastusaja korral ja liiga pikk puhastusaeg ei paranda tootegaasi puhtust veelgi, vaid toob kaasa suure hulga kõrge puhtusastmega gaasijäätmeid; kõrge tootegaasi voolukiirus aitab kõrvaldada kõrge puhtusastmega saadusgaasi kogunemise adsorptsioonitorni ülaossa ja takistada hapniku tagasivoolust massiülekande piirkonda. Uurimistulemused annavad teoreetilised juhised PSA hapniku tootmise efekti optimeerimiseks kõrgmäestikualadel ja selle praktiliseks rakendamiseks.

Ideed PSA hapniku tootmisprotsessi optimeerimiseks platoopiirkondades

Kõrguse tõustes atmosfäärirõhk väheneb ja vastavalt väheneb ka kompressori heitgaaside maht. Sel ajal pikendatakse adsorptsiooniaega, et suurendada töörõhku adsorptsioonitornis, parandada hapnikku tootva molekulaarsõela efektiivsust ja saada suurem lämmastiku adsorptsioonikogus, mis võib saavutada toote hapnikusisalduse suurenemise ja hapniku tootmine. Mida suurem on kõrgus merepinnast, seda madalam on adsorptsioonitornis adsorptsiooniprotsessi lõpus vastav rõhk ja seda väiksem on algrõhk, mille adsorptsioonitorn saab rõhu võrdsustamise etapis pärast dekompressiooni ja desorptsiooni. Rõhu võrdsustamise aja sobiva pikendamisega võib adsorptsioonitorni siseneda rohkem rõhku tasakaalustavat gaasi, suurendada esialgset adsorptsioonirõhku ja vastavalt suureneb hapniku molekulaarsõela lämmastiku adsorptsiooni kogus ning suureneb ka toote hapnikusisalduse indeks. Tuleb märkida, et rõhu ühtlustamise aega ei saa lõputult pikendada. Kui see on liiga pikk, pääseb lämmastik küllastunud hapniku molekulaarsõelast välja ja siseneb desorptsiooniga lõpetatud adsorptsioonitorni. Kõrguse suurenemisega, mida madalam on desorptsiooni ümbritseva keskkonna rõhk, seda kõrgem on adsorptsioonitorni desorptsiooniaste ja puhastusgaasi vajadus sel ajal väheneb. Puhastusmahtu tuleks kõrguse kasvades järk-järgult vähendada. Vähendatud puhastusmaht suunatakse välja tootegaasina, mis on kasulik hapniku tootmise ja hapnikusisalduse suurendamiseks. Adsorptsioonitorni vastav maksimaalne rõhk tõuseb puhastusmahu vähenemisega, mis on kasulik toote hapnikusisalduse ja molekulaarsõela hapniku tootmise efektiivsuse parandamiseks. Madala tootegaasivoolu töötingimustes saab voodi ülaossa kogunenud hapniku kogust vabastada, suurendades puhastusgaasi voolu, mis võib aeglustada hapniku tagasisegamise kahjulikke mõjusid; adsorptsioonirõhku saab vähendada rõhu ühtlustava gaasi voolu vähendamisega, mis võib aeglustada hapniku kogunemist kihti; väiksema energiatarbimisega gaasivarustusseadet saab asendada, et vähendada sisselaskevoolu ja vähendada tootmiskulusid. Suure tootegaasivoolu töötingimustes saab kihi regenereerimisefekti parandada, suurendades puhastusgaasi voolu.

Järeldus

NEWTEKi uurimis- ja arendusmeeskond uuris hapniku tootmise erinevate protsessiparameetrite (adsorptsiooniaeg, rõhu ühtlustamise aeg, puhastusaeg ja toote gaasivool) mõju hapniku tootmise efektile platookeskkonnas ning võttis kokku hapnikutootmissüsteemi optimeerimis- ja reguleerimismeetodid, mis võib anda olulisi viiteid platoo hapnikutootmise protsessi optimeerimissuuna ja reguleerimisstrateegia jaoks ning tehti järgmised peamised järeldused.
(1) Kõrguse muutumisel tekib optimaalne adsorptsiooniaja parameeter. Kui adsorptsiooniaeg on liiga lühike, väheneb molekulaarsõela hapniku tootmise efektiivsus. Kui adsorptsiooniaeg on liiga pikk, tungib adsorptsioonitorni lämmastik.
(2) Kui rõhu võrdsustamise aeg on liiga lühike, vähendatakse adsorptsioonitorni algrõhku, mis mõjutab molekulaarsõela lämmastiku lõplikku adsorptsiooni kogust. Kui rõhu võrdsustamise aeg on liiga pikk, desorbeeerub molekulaarsõela adsorptsioonikihi massiülekande küllastusvööndis olev ammoniaak ja siseneb äsja desorbeeritud adsorptsioonitorni, mille tulemusena väheneb hapnikutootmise sisaldus.
(3) Samal kõrgusel toote hapnikusisaldus esmalt suureneb ja seejärel puhastusajaga väheneb. Seal on optimaalne puhastusaeg. Mida suurem on kõrgus merepinnast, seda madalam on desorptsioonirõhk, seda kõrgem on hapnikku tootva molekulaarsõela desorptsiooniaste ja seda lühem on vajalik optimaalne puhastusaeg.
(4) Optimaalne tootegaasi hapniku voolukiirus väheneb kõrguse kasvades. Samal kõrgusel, kui toote hapniku voolukiirus on madal, ei saa torni tippu kogunenud suure sisaldusega hapnikku õigeaegselt välja lasta, mille tulemuseks on kõrge hapniku osarõhk adsorptsioonitorni ülemises massiülekandetsoonis, mis pärsib lämmastiku adsorptsiooni hapnikku tootva molekulaarsõela poolt; kui toote hapniku voolukiirus on liiga suur, tungib ammoniaak adsorptsioonikihti, põhjustades toote hapnikusisalduse järsu languse.