Utjecaj prilagodbe procesa proizvodnje kisika PSA na učinak proizvodnje kisika u okruženju platoa

sažetak:

Na temelju poboljšanog cikličkog procesa proizvodnje kisika PSA, uspostavljen je eksperimentalni uređaj za proizvodnju kisika PSA s podesivim parametrima procesa. Eksperimentalno su proučavani i teorijski analizirani efekti vremena adsorpcije, vremena izjednačavanja tlaka, vremena čišćenja i protoka produktnog plina na performanse proizvodnje kisika u područjima platoa. Rezultati pokazuju da odgovarajuće produženje vremena adsorpcije pogoduje povećanju adsorpcionog pritiska i poboljšanju performansi produktnog plina, ali predugo vrijeme adsorpcije će uzrokovati prodiranje sloja molekularnog sita, što rezultira naglim padom sadržaja kisika (volumenski udio) gasa proizvoda; produžavanje vremena izjednačavanja pritiska do određene mere povećava adsorpcioni pritisak, čime se poboljšava performanse gasa proizvoda; učinak proizvodnje kisika je bolji pod malim vremenom čišćenja, a predugo vrijeme čišćenja neće dodatno poboljšati čistoću proizvodnog plina, ali će dovesti do velike količine otpada plina visoke čistoće; visoka brzina protoka produktnog gasa pomaže da se eliminiše akumulacija produktnog gasa visoke čistoće na vrhu adsorpcionog tornja i sprečava refluks kiseonika u područje prenosa mase. Rezultati istraživanja dat će teorijske smjernice za optimizaciju učinka proizvodnje kisika PSA u visinskim područjima i njegovu praktičnu primjenu.

Ideje za optimizaciju procesa proizvodnje PSA kiseonika u visoravni

Sa povećanjem nadmorske visine, atmosferski pritisak opada, a u skladu s tim se smanjuje i izduvna zapremina kompresora. U ovom trenutku, vrijeme adsorpcije se produžava kako bi se povećao radni tlak u adsorpcijskom tornju, poboljšala efikasnost molekularnog sita koje proizvodi kisik i dobila veća količina adsorpcije dušika, čime se može postići učinak povećanja sadržaja kisika u proizvodu i proizvodnju kiseonika. Što je veća nadmorska visina, to je niži odgovarajući pritisak u adsorpcionom tornju na kraju procesa adsorpcije i niži je početni pritisak dobijen od strane adsorpcionog tornja u koraku izjednačavanja pritiska nakon dekompresije i desorpcije. Odgovarajućim produžavanjem vremena izjednačavanja tlaka, više plina za izjednačavanje tlaka može ući u adsorpcioni toranj, povećati početni tlak adsorpcije, a odgovarajuća količina adsorpcije dušika u molekularnom situ kisika će se povećati u skladu s tim, a indeks sadržaja kisika u proizvodu će se također povećati. Treba napomenuti da se vrijeme izjednačavanja tlaka ne može produžavati beskonačno. Ako je predugačak, dušik će pobjeći iz zasićenog molekularnog sita kisika i ući u adsorpcijski toranj dovršen desorpcijom. Sa povećanjem nadmorske visine, što je niži desorpcioni ambijentalni pritisak, to je veći stepen desorpcije adsorpcionog tornja, a potražnja za gasom za čišćenje će se u ovom trenutku smanjiti. Zapreminu čišćenja treba postepeno smanjivati ​​kako se visina povećava. Smanjeni volumen čišćenja se ispušta kao produktni plin, što je korisno za povećanje proizvodnje kisika i sadržaja kisika. Odgovarajući maksimalni pritisak adsorpcionog tornja će se povećati sa smanjenjem zapremine čišćenja, što je korisno za poboljšanje sadržaja kiseonika u proizvodu i efikasnost proizvodnje kiseonika molekularnog sita. U uslovima rada niskog protoka gasa proizvoda, količina kiseonika akumulirana na vrhu sloja može se osloboditi povećanjem protoka gasa za čišćenje, što može usporiti štetne efekte povratnog mešanja kiseonika; adsorpcijski pritisak se može smanjiti smanjenjem protoka gasa za izjednačavanje pritiska, što može usporiti akumulaciju kiseonika u sloju; uređaj za dovod plina sa manjom potrošnjom energije može se zamijeniti kako bi se na odgovarajući način smanjio ulazni protok i smanjili troškovi proizvodnje. U uslovima rada visokog protoka gasa, efekat regeneracije sloja može se poboljšati povećanjem protoka gasa za čišćenje.

Zaključak

NEWTEK-ov R&D tim proučavao je utjecaj različitih parametara procesa (vrijeme adsorpcije, vrijeme izjednačavanja tlaka, vrijeme čišćenja i protok produktnog plina) proizvodnje kisika na učinak proizvodnje kisika u okruženju platoa, te sumirao metode optimizacije i podešavanja sistema za proizvodnju kisika, koji može pružiti važne reference za pravac optimizacije i strategiju prilagođavanja procesa proizvodnje kisika na platou, te su izvedeni sljedeći glavni zaključci.
(1) Sa promjenom nadmorske visine, postoji optimalni parametar vremena adsorpcije. Ako je vrijeme adsorpcije prekratko, efikasnost proizvodnje kisika molekularnog sita će se smanjiti. Ako je vrijeme adsorpcije predugo, u adsorpcijski toranj će prodrijeti dušik.
(2) Ako je vrijeme izjednačavanja tlaka prekratko, početni tlak adsorpcionog tornja će se smanjiti, što će utjecati na konačnu količinu adsorpcije dušika molekularnim sitom. Ako je vrijeme izjednačavanja tlaka predugo, amonijak u zoni zasićenja prijenosa mase adsorpcionog sloja molekularnog sita će se desorbirati i ući u adsorpcijski toranj koji je upravo desorbiran, što će rezultirati smanjenjem sadržaja proizvodnje kisika.
(3) Na istoj nadmorskoj visini, sadržaj kisika u proizvodu prvo raste, a zatim opada s vremenom čišćenja. Postoji optimalno vrijeme čišćenja. Što je veća nadmorska visina, to je niži pritisak desorpcije, veći je stepen desorpcije molekularnog sita koje proizvodi kiseonik i kraće je potrebno optimalno vreme čišćenja.
(4) Optimalna brzina protoka kisika produktnog plina opada s povećanjem nadmorske visine. Na istoj nadmorskoj visini, kada je brzina protoka kisika proizvoda niska, kisik sa visokim sadržajem akumuliran na vrhu tornja ne može se isprazniti na vrijeme, što rezultira visokim parcijalnim tlakom kisika u gornjoj zoni prijenosa mase adsorpcionog tornja, koji inhibira adsorpciju dušika molekularnim sitom koje proizvodi kisik; kada je brzina protoka kisika u produktu prevelika, amonijak će prodrijeti u sloj adsorpcije, uzrokujući naglo opadanje sadržaja kisika u proizvodu.