PSA-happigeneraattorin tarina

Painevaihteluadsorptio (PSA) ei ole uusi prosessi, ja kuten useimmat hyvät keksinnöt, jälkikäteen ajatellen periaate näyttää ilmeiseltä. Kuten kaikissa adsorptioerotusprosesseissa, olennainen vaatimus on adsorptioaine, joka ensisijaisesti adsorboi yhden komponentin (tai yhden samankaltaisten komponenttien perheen) sekoitetuista syötteistä. Tämä selektiivisyys voi riippua erosta adsorptiotasapainossa tai erosta imsorptionopeudessa (kinktinen selektiivisyys). Tietyissä tapauksissa ero nopeuksissa voi olla niin suuri, että hitaammin diffuusioituvat lajit IsS itse asiassa jäävät kokonaan adsorbentin ulkopuolelle (kokoselektiivinen seulonta), ja tässä tilanteessa voidaan ilmeisesti saavuttaa erittäin tehokas erotus.

Kaikki adsorptioerotusprosessit sisältävät kaksi päävaihetta:

(1) adsorptio-tton, jonka aikana ensisijaisesti adsorboituneet täplät poimitaan u syötteestä;
(2) regenerointi tai desorptio, jonka aikana nämä lajikkeet poistetaan adsorptioaineesta, jolloin adsorbentti "regeneroidaan" käytettäväksi seuraavassa syklissä. hyödyllisiä tuotteita joko adsorptio- tai regenerointivaiheista tai molemmista vaiheista. Adsorptiovaiheen jätevesi on puhdistettua rafinaattituotetta, josta ensisijaisesti adsorboituneet sDeciest on poistettu. Regenerointivaiheessa talteen otettu desorbaatti sisältää voimakkaammin adsorboituneet lajit tiivistetyssä muodossa (syötteeseen nähden) ja sitä kutsutaan joskus nimellä "uute" tuote.

PSA-prosessin olennainen ominaisuus ON, että regenerointivaiheessa ensisijaisesti adsorboituneet lajikkeet poistetaan alentamalla kokonaispainetta sen sijaan, että nostetaan lämpötilaa tai puhdistetaan syrjäyttämällä.

PSA-prosessin käsite.(a)Chinge m cquilibrum loading with prcsure.(h)idcalized sketch, joka näyttää adsorheuphse cnceiration-profiilin mtwementin nore voimakkaasti udsorboituneille spcciesille yksinkertaisessa kaksikerroksisessa PSA-prosessissa.

aine (vaikka sykliin sisältyy yleensä matalapaineinen tyhjennysvaihe) Prosessi toimii suunnilleen isotermisissä olosuhteissa, joten hyödyllinen kapasiteetti on ero kuormituksessa kahden pisteen välillä, mikä vastaa syöttö- ja regenerointipainetta, samassa isotermissä[ Kuva 1.1(a)l. Kuva 1.1(b) esittää kaavamaisesti pitoisuusprofiilien liikkeen korkeapainesyötön ja matalapaineisen regenerointivaiheen aikana. Syöttövaihe päätetään yleensä ennen kuin voimakkaammin adsorboitunut komponentti murtuu kerroksen läpi, kun taas regenerointivaihe päätetään yleensä ennen kuin peti on täysin desorboitunut. Syklisessä vakaassa tilassa profiili värähtelee siksi keskimääräisen asennon ympäri pedissä

 

Psa-happikaasugeneraattori

Psa lääketieteellinen happigeneraattori

PSA:n lääketieteellinen happitehdas

PSA:n suuri etu, joka liittyy muihin adsorptioprosesseihin, kuten lämpöheilahdus, on se, että painetta voidaan muuttaa paljon nopeammin kuin lämpötilaa, mikä mahdollistaa PSA-prosessin käyttämisen paljon nopeammalla syklillä, mikä lisää kauttaaltaan adsorptiokerroksen tilavuusyksikköä kohti. Suurin rajoitus on, että PSA-prosessit rajoittuvat komponentteihin, jotka eivät ole liian voimakkaasti adsorboituneita. Jos ensisijaisesti adsorboitu laji on liian voimakkaasti adsorboitu, tarvitaan epätaloudellisen korkea tyhjiö desorption aikaansaamiseksi regeneroinnin aikana. Täten erittäin voimakkaasti adsorboituneille komponenteille lämpöheilahdus on yleensä edullinen vaihtoehto, koska vaatimaton lämpötilan muutos tuottaa yleensä suhteellisen suuren muutoksen kaasu-kiintoaine-adsorption cauliibrumivakioon.

PSA-prosessit eivät ole monimutkaisempia kuin useimmat tavanomaiset erotusprosessit, mutta ne eroavat yhden olennaisen ominaisuuden osalta: PTOCess toimii transenttiolosuhteissa, kun taas useimmat prosessit, kuten absorptio, uutto ja tislaus, toimivat vakaan tilan olosuhteissa.

Tämän seurauksena sekä käsitteellinen kehys että suunnittelumenettelyt ovat melko erilaisia. Tämä ero voidaan selittää parhaiten matemaattisin termein. Vakaan tilan prosessi voidaan kuvata matemaattisesti tavallisella differentiaaliarvolla (tai joukolla tavallisia differentiaaliyhtälöitä), ja toimintamuuttujien ja prosessin suorituskyvyn välisen suhteen saamiseksi tarvitaan vain Tämän yhtälöjoukon integrointi. Sitä vastoin ohimenevää prosessia kuvataan osittaisilla differentiaaliyhtälöillä, ja tämä vaatii monimutkaisempaa ratkaisumenettelyä. Tämän seurauksena prosessin suorituskyvyn ja toiminnallisten muuttujien välinen suhde on yleensä vähemmän ilmeinen. Proseduurit tai PSA-yksiköiden suunnittelu ja scalcup ovat suurimmaksi osaksi saatavilla avoimesta kirjallisuudesta. Niitä ei kuitenkaan ole vielä yleisesti hyväksytty osaksi normaalia kemiantekniikan opetussuunnitelmaa, ja sen seurauksena tietty mysteeri on edelleen olemassa. .

Desptte therr alkuvaiheessa, PSA-prosessit saivat laajan kaupallisen hyväksynnän vasta 1980-luvulla. Tämä näkyy kuvassa 1.2, joka esittää kaavion PSA-prosesseihin liittyvien julkaisujen ja US-patenttien vuosittaisesta määrästä vuotta vastaan. Syyt hänen epätavallisen pitkälle viiveelle keksimisen ja tällaisten prosessien kaupallistamisen välillä eivät ole täysin selviä, mutta näyttää todennäköiseltä, että kryogeenikaasuteollisuuden vakiintuneiden etujen vastustus ja perusperiaatteiden tuntemattomuus toimivien insinöörien keskuudessa oli todennäköisesti merkittävää. tekijät. 1970-luvulla kiinnostusta vaihtoehtoisiin erotteluihin Dro-cesses-kiinnityksellä vauhditti energiakustannusten nousu, joka liittyy raakaöljyn hinnannousuun. Vaikka energiakustannukset laskivat 1980-luvulla, sysäyksenä vaihtoehtoisten prosessien tutkimiseen ja teknologian sovittamiseen tuotteen spesifikaatioiden mukaiseksi. on jatkunut.