PSA Oksijen Üretim Süreci Ayarlamasının Plato Ortamında Oksijen Üretim Etkisi Üzerindeki Etkisi

Soyut:

Geliştirilmiş döngüsel PSA oksijen üretim sürecine dayanarak, ayarlanabilir işlem parametrelerine sahip bir PSA oksijen üretim deneysel cihazı kuruldu. Plato alanlarında oksijen üretim performansı üzerinde adsorpsiyon süresi, basınç dengeleme süresi, temizleme süresi ve ürün gaz akış hızının etkileri deneysel olarak incelendi ve teorik olarak analiz edildi. Sonuçlar, adsorpsiyon süresinin uygun şekilde uzatılmasının adsorpsiyon basıncını artırmaya ve ürün gaz performansını iyileştirmeye yardımcı olduğunu, ancak çok uzun adsorpsiyon süresinin moleküler elek yatağının nüfuz etmesine neden olacağını ve bunun sonucunda ürün gazının oksijen içeriğinde (hacim kesri) keskin bir düşüşe neden olacağını; basınç dengeleme süresinin belirli bir ölçüde uzatılmasının adsorpsiyon basıncını artırarak ürün gaz performansını iyileştireceğini; oksijen üretim etkisinin düşük temizleme süresi altında daha iyi olduğunu ve çok uzun temizleme süresinin ürün gazının saflığını daha fazla iyileştirmeyeceğini, ancak büyük miktarda yüksek saflıkta gaz atığına yol açacağını; yüksek ürün gaz akış hızının, yüksek saflıkta ürün gazının adsorpsiyon kulesinin tepesinde birikmesini ortadan kaldırmaya ve oksijenin kütle transfer alanına geri akmasını önlemeye yardımcı olduğunu göstermektedir. Araştırma sonuçları, yüksek rakımlı alanlarda PSA oksijen üretim etkisinin optimizasyonu ve pratik uygulama operasyonu için teorik rehberlik sağlayacaktır.

Plato alanlarında PSA oksijen üretim süreci için optimizasyon fikirleri

Yükseklik arttıkça, atmosfer basıncı azalır ve kompresörün egzoz hacmi de buna göre azalır. Bu sırada, adsorpsiyon kulesindeki çalışma basıncını artırmak, oksijen üreten moleküler elek verimliliğini iyileştirmek ve ürün oksijen içeriğini ve oksijen üretimini artırma etkisini elde edebilen daha büyük bir nitrojen adsorpsiyon miktarı elde etmek için adsorpsiyon süresi uzatılır. Yükseklik ne kadar yüksekse, adsorpsiyon işleminin sonunda adsorpsiyon kulesindeki karşılık gelen basınç o kadar düşük olur ve basınç dengeleme adımında dekompresyon ve desorpsiyondan sonra adsorpsiyon kulesi tarafından elde edilen başlangıç ​​basıncı o kadar düşük olur. Basınç dengeleme süresini uygun şekilde uzatarak, daha fazla basınç dengeleyici gaz adsorpsiyon kulesine girebilir, başlangıç ​​adsorpsiyon basıncını artırabilir ve karşılık gelen oksijen moleküler elek nitrojen adsorpsiyon miktarı buna göre artacak ve ürün oksijen içeriği endeksi de artacaktır. Basınç dengeleme süresinin sonsuza kadar uzatılamayacağı unutulmamalıdır. Çok uzun olursa, nitrojen doymuş oksijen moleküler elekten kaçacak ve desorpsiyon tamamlanmış adsorpsiyon kulesine girecektir. Yükseklik arttıkça, desorpsiyon ortam basıncı ne kadar düşük olursa, adsorpsiyon kulesinin desorpsiyon derecesi o kadar yüksek olur ve bu sırada temizleme gazına olan talep azalır. Yükseklik arttıkça temizleme hacmi kademeli olarak azaltılmalıdır. Azalan temizleme hacmi, oksijen üretimi ve oksijen içeriğini artırmak için faydalı olan ürün gazı olarak boşaltılır. Adsorpsiyon kulesinin karşılık gelen maksimum basıncı, temizleme hacminin azaltılmasıyla artacaktır, bu da ürün oksijen içeriğinin ve moleküler eleğin oksijen üretim verimliliğinin iyileştirilmesi için faydalıdır. Düşük ürün gazı akışının çalışma koşulları altında, yatağın üstünde biriken oksijen miktarı, oksijen geri karışımının olumsuz etkilerini yavaşlatabilen temizleme gazı akışını artırarak serbest bırakılabilir; adsorpsiyon basıncı, basınç dengeleme gazı akışını azaltarak azaltılabilir, bu da yataktaki oksijen birikimini yavaşlatabilir; daha düşük enerji tüketimine sahip gaz besleme cihazı, giriş akışını uygun şekilde azaltmak ve üretim maliyetlerini düşürmek için değiştirilebilir. Yüksek ürün gazı akışının çalışma koşulları altında, temizleme gazı akışını artırarak yatağın rejenerasyon etkisi iyileştirilebilir.

Çözüm

NEWTEK Ar-Ge ekibi, plato ortamında oksijen üretiminin farklı proses parametrelerinin (adsorpsiyon süresi, basınç dengeleme süresi, temizleme süresi ve ürün gaz akışı) oksijen üretimi üzerindeki etkisini incelemiş ve plato oksijen üretim sisteminin optimizasyon ve ayarlama yöntemlerini özetlemiştir. Bu, plato oksijen üretim prosesinin optimizasyon yönü ve ayarlama stratejisi için önemli referanslar sağlayabilir ve aşağıdaki ana sonuçlar çıkarılmıştır.
(1) Yükseklik değişikliğiyle birlikte, optimum bir adsorpsiyon süresi parametresi vardır. Adsorpsiyon süresi çok kısaysa, moleküler eleğin oksijen üretim verimliliği azalacaktır. Adsorpsiyon süresi çok uzunsa, adsorpsiyon kulesi azot tarafından delinecektir.
(2) Basınç dengeleme süresi çok kısaysa, adsorpsiyon kulesinin başlangıç ​​basıncı düşecek ve moleküler elek tarafından azotun son adsorpsiyon miktarı etkilenecektir. Basınç dengeleme süresi çok uzunsa, moleküler elek adsorpsiyon tabakasının kütle transferi doygunluk bölgesindeki amonyak desorbe edilecek ve yeni desorbe edilmiş olan adsorpsiyon kulesine girecek ve bunun sonucunda oksijen üretim içeriğinde azalma meydana gelecektir.
(3) Aynı rakımda, ürün oksijen içeriği önce artar ve ardından temizleme süresiyle azalır. Optimum bir temizleme süresi vardır. Rakım ne kadar yüksekse, desorpsiyon basıncı o kadar düşük, oksijen üreten moleküler eleğin desorpsiyon derecesi o kadar yüksek ve gerekli optimum temizleme süresi o kadar kısadır.
(4) Optimum ürün gazı oksijen akış hızı artan irtifa ile azalır. Aynı irtifada, ürün oksijen akış hızı düşük olduğunda, kulenin tepesinde biriken yüksek içerikli oksijen zamanında boşaltılamaz ve bu da adsorpsiyon kulesinin üst kütle transfer bölgesinde yüksek bir oksijen kısmi basıncına neden olur ve bu da oksijen üreten moleküler elek tarafından nitrojenin adsorpsiyonunu engeller; ürün oksijen akış hızı çok büyük olduğunda, amonyak adsorpsiyon yatağına nüfuz ederek ürün oksijen içeriğinin keskin bir şekilde düşmesine neden olur.