Pienen mittakaavan paineswing-adsorption hapentuotantoteknologian testi

 Pienen mittakaavan painevaihteluadsorptiohapen tuotantotekniikka
 

Pienen painevaihteluadsorption (PSA) hapentuotantotekniikka käyttää raaka-aineena ilmaa hapen tuottamiseksi fyysisen adsorption kautta, ja sähkö on sen ainoa energialähde. Muutaman minuutin kuluessa virran kytkemisestä laite pystyy jatkuvasti tuottamaan lääketieteellistä happea, jonka happipitoisuus on yli 90 %, joka täyttää sairaanhoidon standardit. Tämä tekniikka tarjoaa etuja, kuten yksinkertaisen käytön, luotettavuuden, pitkän aikavälin hapensyötön ja kustannustehokkuuden.

Pieniä PSA-happikonsentraattoreita käytetään laajalti sairaaloissa, kodeissa, hotelleissa, happibaareissa ja muissa julkisissa paikoissa, ja niissä on tiukat vaatimukset koolle, painolle, melulle ja energiankulutukselle. Näiden vaatimusten täyttämiseksi rikastimien on oltava kompakteja, kevyitä, kannettavia, hiljaisia ​​ja energiatehokkaita. Pienen PSA-happigeneraattorin suorituskyvyn parantamiseksi tässä tutkimuksessa tutkitaan hapentuotantoon vaikuttavia tekijöitä, mukaan lukien molekyyliseulan valinta, kytkentäaika, paineentasausvaiheiden optimointi ja happisäiliön kapasiteetti. Tavoitteena on parantaa hapen tuotannon tehokkuutta, vähentää energiankulutusta ja pidentää laitteiden käyttöikää näillä optimoinnilla.

 

 

 

Prosessin kulku

Pressure swing adsorption (PSA) hapen tuotanto perustuu zeoliittimolekyyliseulojen erilaisiin adsorptiokapasiteettiin happea ja typpeä varten vaihtelevissa paineissa. Korkeassa paineessa typpi adsorboituu rikastaen happea, kun taas matalassa paineessa typpi desorboituu, jolloin syntyy happirikasta kaasua. Useita adsorptiokerroksia vaihdetaan peräkkäin jatkuvaa hapentuotantoa varten. Yleisiä PSA-prosesseja ovat korkeapaineadsorptio ilmakehän desorptiolla (PSA), paineadsorptio tyhjiödesorptiolla (VPSA) ja ilmakehän adsorptio tyhjiödesorptiolla (VSA).

PSA-prosessia käytetään laajalti pienimuotoisessa hapen tuotannossa sen yksinkertaisuuden ja vähäisten investointien vuoksi, mutta sen korkea energiankulutus on herättänyt kiinnostusta energiatehokkaampaan VPSA-prosessiin. Viime vuosina VPSA-teknologia on saanut vetovoimaa pienimuotoisissa sovelluksissa, ja tuotteita on jo lanseerattu ulkomaille.

Kaasun talteenoton, hapen puhtauden ja energiankulutuksen vähentämiseksi on otettu käyttöön paineentasausvaihe (PE). Tämä vaihe yhdistää kaksi adsorptiotornia, jolloin korkeapainetornista tuleva kaasu pääsee virtaamaan matalapainetorniin tasapainottaen niiden paineita. Tämä mekaanisen energian talteenotto ja kaasupitoisuuden jakautumisen optimointi lisää energiatehokkuutta ja talteenottoastetta.

Tutkimukset osoittavat, että PE:tä sisältävä PSA-prosessi vähentää merkittävästi kytkentäpaineita, kompressorin tehohäviötä ja petitehohäviötä ja parantaa samalla energiatehokkuutta ja kaasun talteenottoa. Vaikka PE:tä on käytetty laajalti suurissa järjestelmissä, sen käyttö pienimuotoisissa laitteissa on harvinaisempaa teknisten ja kustannusrajoitusten vuoksi. Pienimuotoisessa PSA-hapen tuotannossa PE voidaan toteuttaa adsorptiotornin sisääntulossa, ulostulossa tai molemmissa päissä, mikä parantaa suorituskykyä, tehokkuutta ja energiansäästöä.

 

 

Testausprosessi

1-suodatin; 2-kompressori; 3-jäähdytin; 4-painemittari; 5-kaksiasentoinen viisitiemagneettiventtiili; 6-äänenvaimennin; 7-adsorptiotorni; 8-painetta tasaava solenoidiventtiili; 9-kaasuventtiili; 10-kolmitieventtiili; 11-takaiskuventtiili; 12-kaasusäiliö; 13-paineenrajoitusventtiili;
14-virtausmittari; 15-ohjauspaneeli

Kokeellinen laite käyttää ohjauspaneelia kaksiasentoisen viisitiemagneettiventtiilin ja paineentasausmagneettiventtiilin hallintaan, mikä mahdollistaa kolme prosessikonfiguraatiota: ei paineen tasausta, paineen tasaus ilman tuloaukossa ja paineentasaus adsorption molemmissa päissä. torni. Järjestelmä säätää paineentasausaikaa ja ilman tuloliitäntäaikaa vaihtaakseen näiden prosessien välillä.

Ilma puhdistetaan, puristetaan ja jäähdytetään ennen kuin se menee adsorptiotorniin zeoliittimolekyyliseulalla erotusta varten. Erottunut happi virtaa kaasusäiliöön, kun taas jäljelle jäänyt typpi poistetaan. Happivirtausta ohjataan virtausmittarilla ja kytkentäaikaa säädetään ohjauspaneelista. Happipitoisuus mitataan kupariammoniakiliuosmenetelmällä ja YHL:n älykkäällä happimittarilla.

Tämä koe keskittyy tekijöiden, kuten molekyyliseulan tyypin, kytkentäajan, paineentasausvaiheiden, adsorptiotornisuhteen ja varastosäiliön tilavuuden vaikutukseen hapen tuotantoon. Jotkin parametrit ovat mittaamattomia, jotta niiden tehokkuusvaikutukset voidaan analysoida selkeämmin.

Johtopäätös
 

Erityyppisillä molekyyliseuloilla on merkittäviä vaikutuksia hapentuotannon tehokkuuteen, ja LiX-molekyyliseula toimii parhaiten. LiX:n käyttö voi pienentää suuresti adsorptiotornin kokoa, alentaa happi-ilma-suhdetta ja parantaa koneen yleistä suorituskykyä.

Kytkentäaika on keskeinen parametri painevaihteluadsorption (PSA) hapen tuotannossa. Tietyn järjestelmän optimaalinen kytkentäaika on määritettävä kokeilemalla.

Paineentasausvaiheen (PE) käyttöönotto voi tehokkaasti lisätä happipitoisuutta ja talteenottonopeutta, mikä johtaa energiansäästöön. Yhden PE-vaiheen lisääminen parantaa merkittävästi sekä happipitoisuutta että talteenottonopeutta. Siksi pienimuotoisissa PSA-hapen tuotantojärjestelmissä käytetään yleisesti yksinkertaista yksivaiheista PE-prosessia.

Adsorptiotornin korkeuden ja halkaisijan suhteen lisääminen auttaa parantamaan hapentuotannon suorituskykyä pienimuotoisissa PSA-järjestelmissä. Liian suuret suhteet voivat kuitenkin vähentää molekyyliseulojen käyttöä ja aiheuttaa merkittäviä seinävaikutuksia, jotka vaikuttavat negatiivisesti hapen tuotannon tehokkuuteen.

Kaasusäiliön kapasiteetin lisääminen auttaa parantamaan happipitoisuutta ja vähentämään hapensyötön vaihteluita.