Efecte de l'ajust del procés de producció d'oxigen del PSA sobre l'efecte de la producció d'oxigen sota l'entorn de la meseta

Resum:

A partir del procés de producció d'oxigen PSA cíclic millorat, es va establir un dispositiu experimental de producció d'oxigen PSA amb paràmetres de procés ajustables. Es van estudiar experimentalment i es van analitzar teòricament els efectes del temps d'adsorció, el temps d'igualització de pressió, el temps de neteja i el cabal de gas del producte sobre el rendiment de producció d'oxigen a les zones de l'altiplà. Els resultats mostren que allargar adequadament el temps d'adsorció és propici per augmentar la pressió d'adsorció i millorar el rendiment del gas del producte, però un temps d'adsorció massa llarg farà que el llit del tamís molecular penetri, donant lloc a una forta caiguda del contingut d'oxigen (fracció de volum). del gas del producte; allargar el temps d'equalització de pressió fins a cert punt augmenta la pressió d'adsorció, millorant així el rendiment del gas del producte; l'efecte de producció d'oxigen és millor amb un temps de neteja baix, i un temps de neteja massa llarg no millorarà encara més la puresa del gas del producte, però donarà lloc a una gran quantitat de residus de gas d'alta puresa; L'elevat cabal de gas de producte ajuda a eliminar l'acumulació de gas de producte d'alta puresa a la part superior de la torre d'adsorció i evita que l'oxigen arribi a la zona de transferència de massa. Els resultats de la investigació proporcionaran orientació teòrica per a l'optimització de l'efecte de producció d'oxigen de PSA a zones d'altitud i el seu funcionament d'aplicació pràctica.

Idees d'optimització per al procés de producció d'oxigen PSA a les zones de l'altiplà

Amb l'augment de l'altitud, la pressió atmosfèrica disminueix i el volum d'escapament del compressor també disminueix en conseqüència. En aquest moment, el temps d'adsorció s'allarga per augmentar la pressió de treball a la torre d'adsorció, millorar l'eficiència del tamís molecular productor d'oxigen i obtenir una quantitat d'adsorció de nitrogen més gran, que pot aconseguir l'efecte d'augmentar el contingut d'oxigen del producte i producció d'oxigen. Com més gran sigui l'altitud, menor serà la pressió corresponent a la torre d'adsorció al final del procés d'adsorció i menor serà la pressió inicial obtinguda per la torre d'adsorció en el pas d'igualització de pressió després de la descompressió i la desorció. En allargar adequadament el temps d'equalització de pressió, més gas d'igualització de pressió pot entrar a la torre d'adsorció, augmentar la pressió d'adsorció inicial i la quantitat d'adsorció de nitrogen del tamís molecular d'oxigen corresponent augmentarà en conseqüència, i l'índex de contingut d'oxigen del producte també augmentarà. Cal tenir en compte que el temps d'equalització de pressió no es pot allargar indefinidament. Si és massa llarg, el nitrogen s'escaparà del tamís molecular d'oxigen saturat i entrarà a la torre d'adsorció completada amb la desorció. Amb l'augment de l'altitud, com més baixa sigui la pressió ambiental de desorció, major serà el grau de desorció de la torre d'adsorció i la demanda de gas de neteja disminuirà en aquest moment. El volum de neteja s'ha de reduir gradualment a mesura que augmenta l'altitud. El volum de neteja reduït es descarrega com a gas de producte, cosa que és beneficiós per augmentar la producció d'oxigen i el contingut d'oxigen. La pressió màxima corresponent de la torre d'adsorció augmentarà amb la reducció del volum de neteja, la qual cosa és beneficiosa per a la millora del contingut d'oxigen del producte i l'eficiència de producció d'oxigen del tamís molecular. En condicions de funcionament de baix flux de gas de producte, la quantitat d'oxigen acumulada a la part superior del llit es pot alliberar augmentant el flux de gas de neteja, la qual cosa pot frenar els efectes adversos de la retromescla d'oxigen; la pressió d'adsorció es pot reduir reduint el flux de gas d'equalització de pressió, que pot frenar l'acumulació d'oxigen al llit; el dispositiu de subministrament de gas amb menor consum d'energia es pot substituir per reduir adequadament el cabal d'admissió i reduir els costos de producció. En condicions de funcionament d'un alt flux de gas de producte, l'efecte de regeneració del llit es pot millorar augmentant el flux de gas de neteja.

Conclusió

L'equip d'R+D de NEWTEK va estudiar la influència de diferents paràmetres de procés (temps d'adsorció, temps d'equalització de pressió, temps de neteja i flux de gas del producte) de la producció d'oxigen sobre l'efecte de producció d'oxigen en l'entorn de l'altiplà i va resumir els mètodes d'optimització i ajust del sistema de producció d'oxigen, que pot proporcionar referències importants per a la direcció d'optimització i l'estratègia d'ajust del procés de producció d'oxigen de l'altiplà, i es van extreure les principals conclusions següents.
(1) Amb el canvi d'altitud, hi ha un paràmetre de temps d'adsorció òptim. Si el temps d'adsorció és massa curt, l'eficiència de producció d'oxigen del tamís molecular disminuirà. Si el temps d'adsorció és massa llarg, la torre d'adsorció serà penetrada per nitrogen.
(2) Si el temps d'equalització de pressió és massa curt, la pressió inicial de la torre d'adsorció es reduirà, afectant la quantitat d'adsorció final de nitrogen pel tamís molecular. Si el temps d'equalització de pressió és massa llarg, l'amoníac a la zona de saturació de transferència de massa de la capa d'adsorció del tamís molecular es desorbirà i entrarà a la torre d'adsorció que s'acaba de desorbir, donant lloc a una disminució del contingut de producció d'oxigen.
(3) A la mateixa altitud, el contingut d'oxigen del producte primer augmenta i després disminueix amb el temps de neteja. Hi ha un temps de neteja òptim. Com més gran sigui l'altitud, menor serà la pressió de desorció, més gran serà el grau de desorció del tamís molecular productor d'oxigen i més curt serà el temps de neteja òptim necessari.
(4) El cabal òptim d'oxigen del gas del producte disminueix amb l'augment de l'altitud. A la mateixa altitud, quan el cabal d'oxigen del producte és baix, l'oxigen d'alt contingut acumulat a la part superior de la torre no es pot descarregar a temps, donant lloc a una pressió parcial d'oxigen elevada a la zona de transferència de massa superior de la torre d'adsorció, que inhibeix l'adsorció de nitrogen pel tamís molecular productor d'oxigen; quan el cabal d'oxigen del producte és massa gran, l'amoníac penetrarà al llit d'adsorció, fent que el contingut d'oxigen del producte caigui bruscament.