Küçük Ölçekli Basınç Salınımlı Adsorpsiyon Oksijen Üretim Teknolojisi Testi

 Küçük ölçekli basınç salınımlı adsorpsiyon oksijen üretim teknolojisi
 

Küçük basınç salınımlı adsorpsiyon (PSA) oksijen üretim teknolojisi, fiziksel adsorpsiyon yoluyla oksijen üretmek için hammadde olarak havayı kullanır ve tek enerji kaynağı elektriktir. Cihaz açıldıktan birkaç dakika sonra, tıbbi bakım standartlarını karşılayan, %90'ın üzerinde oksijen içeriğine sahip tıbbi oksijeni sürekli olarak üretebilir. Bu teknoloji, basit kullanım, güvenilirlik, uzun süreli oksijen temini ve maliyet etkinliği gibi avantajlar sunar.

Küçük PSA oksijen konsantratörleri hastanelerde, evlerde, otellerde, oksijen barlarında ve diğer halka açık yerlerde boyut, ağırlık, gürültü ve enerji tüketimi açısından sıkı gereksinimlerle yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu talepleri karşılamak için yoğunlaştırıcıların kompakt, hafif, taşınabilir, sessiz ve enerji açısından verimli olması gerekir. Küçük PSA oksijen jeneratörünün performansını daha da artırmak için bu çalışma, moleküler elek seçimi, anahtarlama süresi, basınç dengeleme adımlarının optimizasyonu ve oksijen depolama tankı kapasitesi dahil olmak üzere oksijen üretimini etkileyen faktörleri araştırıyor. Amaç, bu optimizasyonlar yoluyla oksijen üretim verimliliğini artırmak, enerji tüketimini azaltmak ve ekipmanın hizmet ömrünü uzatmaktır.

 

 

 

Süreç akışı

Basınç salınımlı adsorpsiyon (PSA) oksijen üretimi, zeolit ​​moleküler eleklerin değişen basınçlar altında oksijen ve nitrojen için farklı adsorpsiyon kapasitelerine dayanır. Yüksek basınçta nitrojen adsorbe edilerek oksijeni zenginleştirirken, düşük basınçta nitrojen adsorbe edilerek oksijen açısından zengin gaz elde edilir. Sürekli oksijen üretimi için birden fazla adsorpsiyon yatağı sırayla değiştirilir. Yaygın PSA işlemleri, atmosferik desorpsiyonlu (PSA) yüksek basınçlı adsorpsiyonu, vakumlu desorpsiyonlu basınçlı adsorpsiyonu (VPSA) ve vakumlu desorpsiyonlu atmosferik adsorpsiyonu (VSA) içerir.

PSA işlemi, basitliği ve düşük yatırımı nedeniyle küçük ölçekli oksijen üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır, ancak yüksek enerji tüketimi, enerji açısından daha verimli VPSA işlemine olan ilgiyi artırmıştır. Son yıllarda VPSA teknolojisi, yurtdışında piyasaya sürülen ürünlerle küçük ölçekli uygulamalarda ilgi görmeye başladı.

Gaz geri kazanımını, oksijen saflığını iyileştirmek ve enerji tüketimini azaltmak için basınç dengeleme (PE) adımı uygulamaya konuldu. Bu adım, iki adsorpsiyon kulesini birbirine bağlayarak, gazın yüksek basınç kulesinden alçak basınç kulesine akmasına ve basınçlarının dengelenmesine olanak tanır. Mekanik enerjinin bu şekilde geri kazanılması ve gaz konsantrasyonu dağıtımının optimizasyonu, enerji verimliliğini ve geri kazanım oranlarını artırır.

Çalışmalar, PE'li PSA işleminin, enerji verimliliğini ve gaz geri kazanımını artırırken, anahtarlama basınçlarını, kompresör güç kaybını ve yatak güç kaybını önemli ölçüde azalttığını göstermektedir. PE, büyük ölçekli sistemlerde yaygın olarak uygulansa da, teknik ve maliyet sınırlamaları nedeniyle küçük ölçekli cihazlarda kullanımı daha az yaygındır. Küçük ölçekli PSA oksijen üretiminde PE, adsorpsiyon kulesinin girişinde, çıkışında veya her iki ucunda uygulanarak performansı, verimliliği ve enerji tasarrufunu artırabilir.

 

 

Test süreci

1-filtre; 2-kompresör; 3-daha soğuk; 4-basınç göstergesi; 5-iki konumlu beş yollu solenoid valf; 6-susturucu; 7-adsorpsiyon kulesi; 8-basınç dengeleme solenoid valfı; 9-gaz kelebeği valfi; 10-üç yollu vana; 11-çek valf; 12-gaz depolama tankı; 13-basınç sınırlama valfi;
14-akış ölçer; 15-kontrol paneli

Deney cihazı, iki konumlu beş yollu solenoid valfi ve basınç dengeleme solenoid valfini yönetmek için bir kontrol paneli kullanır ve üç proses konfigürasyonuna olanak tanır: basınç dengeleme yok, hava girişinde basınç dengeleme ve adsorpsiyonun her iki ucunda basınç dengeleme kule. Sistem, bu işlemler arasında geçiş yapmak için basınç dengeleme süresini ve hava girişi bağlantı süresini ayarlar.

Hava, ayırma için zeolit ​​moleküler elek ile adsorpsiyon kulesine girmeden önce arıtılır, sıkıştırılır ve soğutulur. Ayrılan oksijen bir gaz depolama tankına akarken, kalan nitrojen havalandırılır. Oksijen akışı bir akış ölçer ile kontrol edilir ve anahtarlama süresi kontrol paneli aracılığıyla ayarlanır. Oksijen içeriği, bakır amonyak çözeltisi yöntemi ve YHL akıllı oksijen ölçer kullanılarak ölçülür.

Bu deney, moleküler elek tipi, anahtarlama süresi, basınç dengeleme adımları, adsorpsiyon kulesi oranı ve depolama tankı hacmi gibi faktörlerin oksijen üretimi üzerindeki etkisine odaklanmaktadır. Performans üzerindeki etkilerinin daha net analiz edilebilmesi için bazı parametreler boyutsuzdur.

Çözüm
 

Farklı türdeki moleküler eleklerin oksijen üretim verimliliği üzerinde önemli etkileri vardır; LiX moleküler elek en iyi performansı gösterir. LiX'in kullanılması, adsorpsiyon kulesinin boyutunu büyük ölçüde azaltabilir, oksijen/hava oranını düşürebilir ve genel makine performansını artırabilir.

Anahtarlama süresi, basınç salınımlı adsorpsiyon (PSA) oksijen üretiminde önemli bir parametredir. Belirli bir sistem için en uygun anahtarlama süresi deneme yoluyla belirlenmelidir.

Bir basınç dengeleme (PE) adımının uygulamaya konulması, oksijen içeriğini ve geri kazanım oranını etkili bir şekilde artırarak enerji tasarrufuna yol açabilir. Tek bir PE adımının eklenmesi, hem oksijen konsantrasyonunu hem de geri kazanım oranını önemli ölçüde artırır. Bu nedenle küçük ölçekli PSA oksijen üretim sistemleri için basit, tek adımlı bir PE işlemi yaygın olarak kullanılır.

Adsorpsiyon kulesinin yükseklik/çap oranının arttırılması, küçük ölçekli PSA sistemlerinde oksijen üretim performansının iyileştirilmesine yardımcı olur. Ancak aşırı yüksek oranlar moleküler eleklerin kullanımını azaltabilir ve önemli duvar etkilerine neden olabilir, bu da oksijen üretim verimliliğini olumsuz yönde etkiler.

Gaz depolama tankının kapasitesinin arttırılması, oksijen içeriğinin iyileştirilmesine ve oksijen kaynağındaki dalgalanmaların azaltılmasına yardımcı olur.