Vliv úpravy procesu produkce kyslíku PSA na účinek produkce kyslíku v prostředí plošiny

Abstraktní:

Na základě vylepšeného cyklického procesu výroby kyslíku PSA bylo založeno experimentální zařízení na výrobu PSA kyslíku s nastavitelnými parametry procesu. Experimentálně byly studovány a teoreticky analyzovány vlivy doby adsorpce, doby vyrovnání tlaku, doby čištění a průtoku plynného produktu na výkonnost produkce kyslíku v oblastech plošiny. Výsledky ukazují, že vhodné prodloužení doby adsorpce vede ke zvýšení adsorpčního tlaku a zlepšení výkonu plynného produktu, ale příliš dlouhá doba adsorpce způsobí pronikání lože molekulárního síta, což má za následek prudký pokles obsahu kyslíku (objemový podíl) produktového plynu; prodloužení doby vyrovnání tlaku do určité míry zvyšuje adsorpční tlak, čímž se zlepšuje výkon produktového plynu; efekt produkce kyslíku je lepší při nízké době čištění a příliš dlouhá doba čištění dále nezlepší čistotu plynného produktu, ale povede k velkému množství odpadu vysoce čistého plynu; vysoký průtok produkčního plynu pomáhá eliminovat hromadění vysoce čistého produkčního plynu v horní části adsorpční věže a zabraňuje zpětnému toku kyslíku do oblasti přenosu hmoty. Výsledky výzkumu poskytnou teoretický návod pro optimalizaci efektu produkce PSA kyslíku ve vysokohorských oblastech a jeho praktický aplikační provoz.

Nápady na optimalizaci procesu výroby kyslíku PSA v oblastech náhorní plošiny

S rostoucí nadmořskou výškou klesá atmosférický tlak a odpovídajícím způsobem klesá i výfukový objem kompresoru. V tomto okamžiku se doba adsorpce prodlouží, aby se zvýšil pracovní tlak v adsorpční věži, zlepšila se účinnost molekulového síta produkujícího kyslík a získalo se větší množství adsorpce dusíku, což může dosáhnout účinku zvýšení obsahu kyslíku v produktu a produkce kyslíku. Čím vyšší je nadmořská výška, tím nižší je odpovídající tlak v adsorpční věži na konci adsorpčního procesu a tím nižší je počáteční tlak získaný adsorpční věží v kroku vyrovnání tlaku po dekompresi a desorpci. Vhodným prodloužením doby vyrovnání tlaku může do adsorpční věže vstoupit více plynu vyrovnávajícího tlak, zvýšit počáteční adsorpční tlak a odpovídajícím způsobem se zvýší odpovídající množství adsorpce dusíku na kyslíkovém molekulovém sítu a také se zvýší index obsahu kyslíku v produktu. Je třeba poznamenat, že dobu vyrovnání tlaku nelze prodlužovat donekonečna. Pokud je příliš dlouhá, dusík unikne z molekulárního síta nasyceného kyslíku a dostane se do adsorpční věže s dokončenou desorpcí. S rostoucí nadmořskou výškou, čím nižší je desorpční okolní tlak, tím vyšší je desorpční stupeň adsorpční věže a poptávka po čisticím plynu se v tomto okamžiku sníží. Objem čištění by se měl postupně snižovat s rostoucí nadmořskou výškou. Snížený objem čištění je vypouštěn jako produktový plyn, což je výhodné pro zvýšení produkce kyslíku a obsahu kyslíku. Odpovídající maximální tlak adsorpční věže se zvýší se snížením objemu čištění, což je výhodné pro zlepšení obsahu kyslíku v produktu a účinnosti produkce kyslíku molekulárním sítem. Za provozních podmínek nízkého průtoku produktového plynu může být množství kyslíku nahromaděného na horní části lože uvolněno zvýšením průtoku čisticího plynu, což může zpomalit nepříznivé účinky zpětného míšení kyslíku; adsorpční tlak lze snížit snížením průtoku plynu pro vyrovnávání tlaku, což může zpomalit akumulaci kyslíku v loži; zařízení pro přívod plynu s nižší spotřebou energie může být vyměněno, aby se vhodně snížil sací průtok a snížily se výrobní náklady. Za provozních podmínek vysokého průtoku produkčního plynu lze zlepšit regenerační účinek lože zvýšením průtoku čisticího plynu.

Závěr

Výzkumný a vývojový tým společnosti NEWTEK studoval vliv různých procesních parametrů (doba adsorpce, doba vyrovnání tlaku, doba čištění a průtok plynného produktu) produkce kyslíku na účinek produkce kyslíku v prostředí plató a shrnul optimalizační a nastavovací metody systému výroby kyslíku, které mohou poskytnout důležité reference pro směr optimalizace a strategii přizpůsobení procesu výroby kyslíku v plošině, a byly vyvozeny následující hlavní závěry.
(1) Se změnou nadmořské výšky existuje optimální parametr doby adsorpce. Pokud je doba adsorpce příliš krátká, sníží se účinnost produkce kyslíku molekulárním sítem. Pokud je doba adsorpce příliš dlouhá, bude adsorpční věž pronikat dusíkem.
(2) Pokud je doba vyrovnání tlaku příliš krátká, sníží se počáteční tlak adsorpční věže, což ovlivní konečné adsorpční množství dusíku molekulárním sítem. Pokud je doba vyrovnání tlaku příliš dlouhá, amoniak v zóně nasycení přenosu hmoty adsorpční vrstvy molekulárního síta bude desorbován a vstoupí do adsorpční věže, která byla právě desorbována, což vede ke snížení obsahu produkce kyslíku.
(3) Ve stejné nadmořské výšce se obsah kyslíku v produktu nejprve zvyšuje a poté s dobou čištění klesá. Je zde optimální doba čištění. Čím vyšší je nadmořská výška, tím nižší je desorpční tlak, tím vyšší je desorpční stupeň molekulového síta produkujícího kyslík a tím kratší je požadovaná optimální doba čištění.
(4) Optimální průtok kyslíku produktu klesá s rostoucí nadmořskou výškou. Ve stejné nadmořské výšce, když je průtok kyslíku produktu nízký, nemůže být kyslík s vysokým obsahem nahromaděný v horní části věže včas vypuštěn, což má za následek vysoký parciální tlak kyslíku v horní zóně přenosu hmoty adsorpční věže, který inhibuje adsorpci dusíku molekulovým sítem produkujícím kyslík; když je průtok kyslíku produktu příliš velký, amoniak pronikne adsorpčním ložem a způsobí prudký pokles obsahu kyslíku produktu.