PSA:n hapentuotantoprosessin säädön vaikutus hapentuotantoon tasankoympäristössä

Abstrakti:

Parannetun syklisen PSA-hapen tuotantoprosessin perusteella perustettiin PSA-hapentuotannon kokeellinen laite säädettävillä prosessiparametreilla. Adsorptioajan, paineentasausajan, puhdistusajan ja tuotekaasun virtausnopeuden vaikutuksia hapentuotannon suorituskykyyn tasangolla tutkittiin ja analysoitiin teoreettisesti. Tulokset osoittavat, että adsorptioajan asianmukainen pidentäminen lisää adsorptiopainetta ja parantaa tuotteen kaasun suorituskykyä, mutta liian pitkä adsorptioaika aiheuttaa molekyyliseulakerroksen tunkeutumisen, jolloin happipitoisuus (tilavuusosuus) laskee jyrkästi. tuotteen kaasu; paineentasausajan pidentäminen tietyssä määrin lisää adsorptiopainetta, mikä parantaa tuotteen kaasun suorituskykyä; hapentuotantovaikutus on parempi alhaisella puhdistusajalla, eikä liian pitkä puhdistusaika paranna tuotekaasun puhtautta entisestään, mutta johtaa suureen määrään erittäin puhdasta kaasujätettä; korkea tuotekaasun virtausnopeus auttaa eliminoimaan erittäin puhtaan tuotekaasun kerääntymisen adsorptiotornin yläosaan ja estämään hapen palautumisen massansiirtoalueelle. Tutkimustulokset antavat teoreettista ohjausta PSA:n hapentuotantovaikutuksen optimointiin korkeilla alueilla ja sen käytännön soveltamiseen.

Optimointiideoita PSA-hapen tuotantoprosessiin tasangolla

Korkeuden kasvaessa ilmanpaine laskee ja myös kompressorin pakokaasutilavuus pienenee vastaavasti. Tällä hetkellä adsorptioaikaa pidennetään adsorptiotornin työpaineen lisäämiseksi, happea tuottavan molekyyliseulan tehokkuuden parantamiseksi ja suuremman typen adsorptiomäärän saamiseksi, mikä voi saavuttaa tuotteen happipitoisuuden lisäämisen ja hapen tuotanto. Mitä korkeampi on, sitä pienempi on vastaava paine adsorptiotornissa adsorptioprosessin lopussa ja sitä pienempi on adsorptiotornin paineentasausvaiheessa saavuttama alkupaine dekompression ja desorption jälkeen. Pidentämällä sopivasti paineentasausaikaa, enemmän painetta tasaavaa kaasua voi päästä adsorptiotorniin, lisätä alkuperäistä adsorptiopainetta ja vastaava happimolekyyliseula typen adsorptiomäärä kasvaa vastaavasti, ja myös tuotteen happipitoisuusindeksi kasvaa. On huomattava, että paineentasausaikaa ei voida pidentää loputtomiin. Jos se on liian pitkä, typpi karkaa kyllästetystä hapen molekyyliseulasta ja tulee desorptiovalmiiseen adsorptiotorniin. Korkeuden kasvaessa mitä pienempi desorptioympäristön paine on, sitä korkeampi on adsorptiotornin desorptioaste ja puhdistuskaasun tarve vähenee tällä hetkellä. Puhdistusmäärää tulee vähentää vähitellen korkeuden kasvaessa. Vähentynyt puhdistustilavuus puretaan tuotekaasuna, mikä lisää happituotantoa ja happipitoisuutta. Vastaava adsorptiotornin maksimipaine kasvaa puhdistustilavuuden pienentyessä, mikä on hyödyllistä tuotteen happipitoisuuden ja molekyyliseulan hapentuottotehokkuuden paranemisen kannalta. Alhaisen tuotekaasuvirtauksen käyttöolosuhteissa pedin päälle kertynyt happimäärä voidaan vapauttaa lisäämällä puhdistuskaasuvirtausta, mikä voi hidastaa hapen takaisinsekoittumisen haitallisia vaikutuksia; adsorptiopainetta voidaan vähentää vähentämällä paineentasauskaasun virtausta, mikä voi hidastaa hapen kertymistä petiin; pienemmän energiankulutuksen kaasunsyöttölaite voidaan vaihtaa imuvirtauksen pienentämiseksi ja tuotantokustannusten pienentämiseksi. Korkean tuotekaasuvirran käyttöolosuhteissa pedin regeneraatiovaikutusta voidaan parantaa lisäämällä puhdistuskaasuvirtausta.

Johtopäätös

NEWTEKin T&K-tiimi tutki hapentuotannon eri prosessiparametrien (adsorptioaika, paineentasausaika, puhdistusaika ja tuotekaasuvirtaus) vaikutusta hapen tuotantovaikutukseen tasangolla ja teki yhteenvedon hapentuotantojärjestelmän optimointi- ja säätömenetelmistä, jotka voivat tarjota tärkeitä referenssejä tasangon hapen tuotantoprosessin optimointisuuntaan ja säätöstrategiaan, ja niistä tehtiin seuraavat keskeiset johtopäätökset.
(1) Korkeuden muutoksella on optimaalinen adsorptioaikaparametri. Jos adsorptioaika on liian lyhyt, molekyyliseulan hapentuotannon tehokkuus laskee. Jos adsorptioaika on liian pitkä, typpi läpäisee adsorptiotornin.
(2) Jos paineentasausaika on liian lyhyt, adsorptiotornin alkupainetta pienennetään, mikä vaikuttaa lopulliseen typen adsorptiomäärään molekyyliseulalla. Jos paineentasausaika on liian pitkä, ammoniakki molekyyliseula-adsorptiokerroksen massansiirron kyllästysvyöhykkeellä desorboituu ja joutuu juuri desorboituun adsorptiotorniin, jolloin hapentuotantopitoisuus vähenee.
(3) Samalla korkeudella tuotteen happipitoisuus ensin kasvaa ja sitten laskee puhdistusajan myötä. Siivousaika on optimaalinen. Mitä korkeampi korkeus, sitä pienempi desorptiopaine, sitä korkeampi on happea tuottavan molekyyliseulan desorptioaste ja sitä lyhyempi vaadittu optimaalinen puhdistusaika.
(4) Optimaalinen tuotekaasun happivirtaus laskee korkeuden kasvaessa. Samalla korkeudella, kun tuotteen hapen virtausnopeus on alhainen, tornin huipulle kerääntynyttä runsaasti happea ei voida poistaa ajoissa, mikä johtaa korkeaan hapen osapaineeseen adsorptiotornin ylemmässä massansiirtovyöhykkeessä, joka estää typen adsorption happea tuottavassa molekyyliseulassa; kun tuotteen hapen virtausnopeus on liian suuri, ammoniakki tunkeutuu adsorptiopediin, jolloin tuotteen happipitoisuus laskee jyrkästi.