PSA oksijen jeneratörünün hikayesi

Basınç salınımlı adsorpsiyon (PSA) yeni bir süreç değildir ve çoğu iyi buluş gibi, geriye dönüp bakmanın avantajıyla birlikte prensip açık görünmektedir. Tüm adsorpsiyonlu ayırma proseslerinde olduğu gibi, temel gereksinim, tercihen karma bir beslemeden bir bileşeni (veya ilgili bileşenlerin bir ailesini) adsorbe eden bir adsorbandır. Bu seçicilik, adsorpsiyon dengesindeki bir farklılığa veya emme oranlarındaki bir farklılığa (kinktik seçicilik) bağlı olabilir. Bazı durumlarda oranlar arasındaki fark o kadar büyük olabilir ki daha yavaş yayılan türler gerçekte adsorbanın tamamen dışında tutulur (boyut seçici eleme) ve bu durumda çok etkili bir ayırma açıkça başarılabilir.

Tüm adsorpsiyonlu ayırma işlemleri iki temel adımı içerir:

(1) tercihen adsorbe edilen taneciklerin beslemeden toplandığı adsorplama;
(2) bu türlerin adsorbandan uzaklaştırıldığı, böylece adsorbanın bir sonraki döngüde kullanılmak üzere "yeniden oluşturulduğu" rejenerasyon veya desorpsiyon. adsorpsiyon veya rejenerasyon adımlarından veya her iki adımdan elde edilen faydalı ürünler. Adsorplama adımı sırasında çıkan atık, tercihen adsorbe edilmiş parçacıkların uzaklaştırıldığı saflaştırılmış rafinat ürünüdür. Yenileme adımı sırasında geri kazanılan desorbat, konsantre formda (beslemeye göre) daha güçlü adsorbe edilmiş spesifik maddeleri içerir ve bazen denir. "özü" ürünü.

Bir PSA işleminin temel özelliği, rejenerasyon aşaması sırasında, tercihen adsorbe edilen türlerin, sıcaklığın yükseltilmesi veya yer değiştiren bir maddeyle temizlenmesi yerine, toplam basıncın düşürülmesiyle uzaklaştırılmasıdır.

Bir PSA prosesinin konsepti.(a)Pressure ile denge yüklemesi.(h)Örnek iki yataklı bir PSA prosesinde güçlü bir şekilde emilmeyen spccc'ler için adsorbe faz cnceirasyon profilinin birbirine yakınlığını gösteren merkezileştirilmiş çizim.

(her ne kadar düşük basınçlı bir temizleme adımı genellikle döngüye dahil edilse de) Proses yaklaşık olarak izotermal koşullar altında çalışır, böylece faydalı kapasite aynı izoterm üzerinde besleme ve rejenerasyon basınçlarına karşılık gelen iki nokta arasındaki yükleme farkıdır. Şekil 1.1(a)l. Şekil 1.1(b), yüksek basınçlı besleme ve düşük basınçlı rejenerasyon adımları sırasında konsantrasyon profillerinin hareketini şematik olarak gösterir. Besleme adımı normalde, daha güçlü bir şekilde adsorbe edilen bileşen yatağın içinden geçmeden önce sonlandırılır, rejenerasyon adımı genellikle yatak tamamen desorbe edilmeden önce sonlandırılır. Döngüsel kararlı durumda profil bu nedenle yatakta ortalama bir konum etrafında salınır.

 

Psa Oksijen Gazı Jeneratörü

Psa Medikal Oksijen Jeneratörü

PSA Medikal Oksijen Tesisi

Termal salınım gibi diğer adsorpsiyon proseslerine göre PSA'nın önemli bir avantajı, basıncın sıcaklıktan çok daha hızlı değiştirilebilmesidir, böylece PSA prosesinin çok daha hızlı bir döngüde çalıştırılmasına olanak sağlanır ve böylece ısıl salınım artar. adsorban yatak hacmi başına birim başına. En büyük sınırlama, PSA işlemlerinin çok güçlü bir şekilde adsorbe edilmeyen bileşenlerle sınırlı olmasıdır. Tercihli olarak adsorbe edilen türler çok güçlü bir şekilde adsorbe edilirse, rejenerasyon sırasında desorpsiyonu etkilemek için ekonomik olmayan derecede yüksek bir vakum gerekir. Bu nedenle, çok güçlü bir şekilde adsorbe edilen bileşenler için termal salınım genellikle tercih edilen seçenektir, çünkü sıcaklıktaki ılımlı bir değişiklik genel olarak gaz-katı adsorpsiyon karnilibrum sabitinde nispeten büyük bir değişiklik üretir.

PSA işlemleri, geleneksel ayırma işlemlerinin çoğundan daha karmaşık değildir, ancak bir temel özellik bakımından farklıdırlar: PTOCess, geçici koşullar altında çalışır, oysa absorpsiyon, ekstraksiyon ve distitasyon gibi çoğu işlem, kararlı durum koşulları altında çalışır.

Sonuç olarak hem kavramsal çerçeve hem de tasarım prosedürleri oldukça farklıdır. Bu fark en iyi şekilde matematiksel terimlerle açıklanabilir. Bir kararlı durum süreci, sıradan bir diferansiyel denklem (veya bir dizi sıradan diferansiyel denklem) ile matematiksel olarak tanımlanabilir ve işlem değişkenleri ile süreç performansı arasındaki ilişkiyi elde etmek için yalnızca Buna karşılık, geçici bir süreç kısmi diferansiyel denklemlerle tanımlanır ve bu daha karmaşık bir çözüm prosedürü gerektirir. Sonuç olarak süreç performansı ile operasyonel değişkenler arasındaki ilişki genellikle daha az açıktır. PSA ünitelerinin prosedürleri veya tasarımı ve hesaplamaları çoğunlukla açık literatürde mevcuttur. Ancak bunlar henüz normal kimya mühendisliği müfredatının bir parçası olarak genel olarak kabul edilmemiştir ve sonuç olarak belli bir gizem havası varlığını sürdürmektedir. .

Erken başlangıçlara rağmen, PSA süreçlerinin yaygın ticari kabul görmesi ancak 1980'lerde oldu. Bu, yıllara göre PSA süreçleriyle ilgili yıllık yayın ve ABD patent sayılarının bir grafiğini gösteren Şekil 1.2'de gösterilmektedir. Bu tür süreçlerin icadı ile ticarileştirilmesi arasındaki alışılmadık derecede uzun gecikmenin nedenleri tam olarak açık değildir, ancak kriyojenik gaz endüstrisindeki köklü çıkarların karşıtlığı ile uygulamacı mühendisler arasında temel ilkelere aşina olmamalarının muhtemelen önemli olduğu görülmektedir. faktörler. 1970'lerde alternatif ayrıştırma Dro-cesses'e olan ilgi, artan ham petrol fiyatıyla ilişkili enerji maliyetlerinin artmasıyla canlandı. 1980'lerde enerji maliyetleri düşmüş olsa da, alternatif süreçleri inceleme ve teknolojiyi ürün spesifikasyonlarıyla eşleştirme dürtüsü devam etti.