Učinak 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 procesnim parametrima. Eksperimentalno su proučavani i teoretski analizirani učinci vremena adsorpcije, vremena izjednačavanja tlaka, vremena čišćenja i protoka produktnog plina na učinak proizvodnje kisika u područjima platoa. Rezultati pokazuju da odgovarajuće produljenje vremena adsorpcije pogoduje povećanju adsorpcijskog tlaka i poboljšanju performansi produktnog plina, ali predugo vrijeme adsorpcije uzrokovat će prodiranje sloja molekularnog sita, što će rezultirati oštrim padom sadržaja kisika (volumennog udjela) plina proizvoda; produljenje vremena izjednačavanja tlaka do određenog stupnja povećava adsorpcijski tlak, čime se poboljšava učinak plinskog proizvoda; učinak proizvodnje kisika bolji je pri kratkom vremenu čišćenja, a predugo vrijeme čišćenja neće dodatno poboljšati čistoću plina proizvoda, već će dovesti do velike količine otpadnog plina visoke čistoće; visoka brzina protoka produkt plina pomaže eliminirati nakupljanje produkta plina visoke čistoće na vrhu adsorpcijskog tornja i spriječiti refluks kisika u područje prijenosa mase. Rezultati istraživanja pružit će teorijske smjernice za optimizaciju učinka PSA proizvodnje kisika u područjima s velikim nadmorskim visinama i njegovu praktičnu primjenu.

Ideje za optimizaciju procesa proizvodnje kisika PSA u područjima visoravni

S porastom nadmorske visine pada atmosferski tlak, a sukladno tome se smanjuje i obujam ispuha kompresora. U ovom se trenutku vrijeme adsorpcije produžuje kako bi se povećao radni tlak u adsorpcijskom tornju, poboljšala učinkovitost molekularnog sita za proizvodnju kisika i dobila veća količina adsorpcije dušika, čime se može postići učinak povećanja sadržaja kisika u proizvodu i proizvodnja kisika. Što je veća nadmorska visina, niži je odgovarajući tlak u adsorpcijskom tornju na kraju procesa adsorpcije i niži je početni tlak koji adsorpcijski toranj postiže u koraku izjednačavanja tlaka nakon dekompresije i desorpcije. Odgovarajućim produljenjem vremena izjednačavanja tlaka, više plina za izjednačavanje tlaka može ući u adsorpcijski toranj, povećati početni adsorpcijski tlak, a odgovarajuća količina adsorpcije dušika na molekularnom situ kisika će se povećati u skladu s tim, a indeks sadržaja kisika u proizvodu također će se povećati. Treba napomenuti da se vrijeme izjednačavanja tlaka ne može neograničeno produžavati. Ako je predugo, dušik će pobjeći iz zasićenog molekularnog sita kisika i ući u adsorpcijski toranj koji je završen desorpcijom. S povećanjem nadmorske visine, što je niži desorpcijski tlak okoline, to je viši stupanj desorpcije adsorpcijskog tornja, a potražnja za plinom za čišćenje će se u ovom trenutku smanjiti. Volumen čišćenja treba postupno smanjivati ​​kako se nadmorska visina povećava. Smanjeni volumen čišćenja ispušta se kao proizvodni plin, što je korisno za povećanje proizvodnje kisika i sadržaja kisika. Odgovarajući maksimalni tlak adsorpcijskog tornja će se povećati sa smanjenjem volumena čišćenja, što je korisno za poboljšanje sadržaja kisika u proizvodu i učinkovitosti proizvodnje kisika molekularnog sita. Pod radnim uvjetima niskog protoka plina produkta, količina kisika nakupljena na vrhu sloja može se osloboditi povećanjem protoka plina za čišćenje, što može usporiti štetne učinke povratnog miješanja kisika; tlak adsorpcije može se smanjiti smanjenjem protoka plina za izjednačavanje tlaka, što može usporiti nakupljanje kisika u sloju; uređaj za opskrbu plinom s manjom potrošnjom energije može se zamijeniti kako bi se na odgovarajući način smanjio usisni protok i smanjili troškovi proizvodnje. Pod radnim uvjetima visokog protoka plina produkta, učinak regeneracije sloja može se poboljšati povećanjem protoka plina za čišćenje.

Zaključak

Istraživačko-razvojni tim tvrtke NEWTEK proučavao je utjecaj različitih procesnih parametara (vrijeme adsorpcije, vrijeme izjednačavanja tlaka, vrijeme čišćenja i protok produktnog plina) proizvodnje kisika na učinak proizvodnje kisika u plato okruženju i sažeo metode optimizacije i prilagodbe sustava za proizvodnju kisika, koji mogu pružiti važne reference za smjer optimizacije i strategiju prilagodbe procesa proizvodnje kisika na platou, te su izvedeni sljedeći glavni zaključci.
(1) S promjenom nadmorske visine postoji optimalni parametar vremena adsorpcije. Ako je vrijeme adsorpcije prekratko, učinkovitost proizvodnje kisika molekularnog sita će se smanjiti. Ako je vrijeme adsorpcije predugo, dušik će prodrijeti u adsorpcijski toranj.
(2) Ako je vrijeme izjednačavanja tlaka prekratko, početni tlak adsorpcijskog tornja će se smanjiti, što će utjecati na konačnu adsorpcijsku količinu dušika na molekularnom situ. Ako je vrijeme izjednačavanja tlaka predugo, amonijak u zoni zasićenja prijenosa mase adsorpcijskog sloja molekularnog sita će se desorbirati i ući u adsorpcijski toranj koji je upravo desorbiran, što će rezultirati smanjenjem udjela 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 tlak desorpcije, to je veći stupanj desorpcije molekularnog sita koje proizvodi kisik i kraće je potrebno optimalno vrijeme čišćenja.
(4) Optimalna brzina protoka produkt plina kisika smanjuje se s povećanjem nadmorske visine. Na istoj nadmorskoj visini, kada je brzina protoka kisika u proizvodu niska, kisik s visokim sadržajem nakupljen na vrhu tornja ne može se isprazniti na vrijeme, što rezultira visokim parcijalnim tlakom kisika u gornjoj zoni prijenosa mase adsorpcijskog tornja, koji inhibira adsorpciju dušika pomoću molekularnog sita koje proizvodi kisik; kada je brzina protoka kisika u proizvodu prevelika, amonijak će prodrijeti u adsorpcijski sloj, uzrokujući nagli pad sadržaja kisika u proizvodu.