تأثير تعديل عملية إنتاج الأكسجين PSA على تأثير إنتاج الأكسجين في بيئة الهضبة

خلاصة:

بناءً على عملية إنتاج الأكسجين الدورية المحسنة PSA، تم إنشاء جهاز تجريبي لإنتاج الأكسجين PSA بمعلمات عملية قابلة للتعديل. تمت دراسة تأثيرات وقت الامتصاص ووقت معادلة الضغط ووقت التنظيف ومعدل تدفق غاز المنتج على أداء إنتاج الأكسجين في مناطق الهضبة تجريبياً وتحليلها نظريًا. تظهر النتائج أن تمديد وقت الامتصاص بشكل مناسب يساعد على زيادة ضغط الامتصاص وتحسين أداء غاز المنتج، ولكن وقت الامتصاص الطويل جدًا سيؤدي إلى اختراق فراش المنخل الجزيئي، مما يؤدي إلى انخفاض حاد في محتوى الأكسجين (الكسر الحجمي) لغاز المنتج؛ يؤدي إطالة وقت معادلة الضغط إلى حد معين إلى زيادة ضغط الامتصاص، وبالتالي تحسين أداء غاز المنتج؛ يكون تأثير إنتاج الأكسجين أفضل في ظل وقت التنظيف المنخفض، ولن يؤدي وقت التنظيف الطويل جدًا إلى تحسين نقاء غاز المنتج بشكل أكبر، ولكنه سيؤدي إلى كمية كبيرة من نفايات الغاز عالية النقاء؛ يساعد معدل تدفق غاز المنتج العالي على التخلص من تراكم غاز المنتج عالي النقاء في الجزء العلوي من برج الامتصاص ومنع الأكسجين من الارتداد إلى منطقة نقل الكتلة. ستوفر نتائج البحث إرشادات نظرية لتحسين تأثير إنتاج الأكسجين PSA في المناطق المرتفعة وتشغيله العملي.

أفكار لتحسين عملية إنتاج الأكسجين PSA في المناطق المرتفعة

مع زيادة الارتفاع، ينخفض ​​الضغط الجوي، وينخفض ​​حجم العادم للضاغط وفقًا لذلك. في هذا الوقت، يتم تمديد وقت الامتصاص لزيادة ضغط العمل في برج الامتصاص، وتحسين كفاءة المنخل الجزيئي لإنتاج الأكسجين، والحصول على كمية امتصاص نيتروجين أكبر، والتي يمكن أن تحقق تأثير زيادة محتوى الأكسجين في المنتج وإنتاج الأكسجين. كلما ارتفع الارتفاع، انخفض الضغط المقابل في برج الامتصاص في نهاية عملية الامتصاص، وانخفض الضغط الأولي الذي حصل عليه برج الامتصاص في خطوة معادلة الضغط بعد إزالة الضغط والامتصاص. من خلال تمديد وقت معادلة الضغط بشكل مناسب، يمكن أن يدخل المزيد من غاز معادلة الضغط إلى برج الامتصاص، مما يزيد من ضغط الامتصاص الأولي، وستزداد كمية امتصاص النيتروجين في المنخل الجزيئي للأكسجين المقابلة وفقًا لذلك، كما سيزداد مؤشر محتوى الأكسجين في المنتج. تجدر الإشارة إلى أنه لا يمكن تمديد وقت معادلة الضغط إلى أجل غير مسمى. إذا كانت طويلة جدًا، فسوف يهرب النيتروجين من المنخل الجزيئي المشبع بالأكسجين ويدخل برج الامتزاز المكتمل بالامتصاص. مع زيادة الارتفاع، كلما انخفض ضغط المحيط بالامتصاص، زادت درجة الامتصاص لبرج الامتزاز، وسوف ينخفض ​​الطلب على غاز التنظيف في هذا الوقت. يجب تقليل حجم التنظيف تدريجيًا مع زيادة الارتفاع. يتم تفريغ حجم التنظيف المنخفض كغاز منتج، وهو أمر مفيد لزيادة إنتاج الأكسجين ومحتوى الأكسجين. سيزداد الضغط الأقصى المقابل لبرج الامتزاز مع تقليل حجم التنظيف، وهو أمر مفيد لتحسين محتوى الأكسجين في المنتج وكفاءة إنتاج الأكسجين للمنخل الجزيئي. في ظل ظروف تشغيل تدفق غاز المنتج المنخفض، يمكن إطلاق كمية الأكسجين المتراكمة في الجزء العلوي من السرير عن طريق زيادة تدفق غاز التنظيف، مما قد يبطئ الآثار الضارة لخلط الأكسجين؛ يمكن تقليل ضغط الامتزاز عن طريق تقليل تدفق غاز معادلة الضغط، مما قد يبطئ تراكم الأكسجين في السرير؛ يمكن استبدال جهاز إمداد الغاز الذي يستهلك طاقة أقل لتقليل تدفق السحب بشكل مناسب وتقليل تكاليف الإنتاج. في ظل ظروف التشغيل لتدفق غاز المنتج العالي، يمكن تحسين تأثير تجديد السرير عن طريق زيادة تدفق غاز التنظيف.

خاتمة

قام فريق البحث والتطوير في NEWTEK بدراسة تأثير معلمات العملية المختلفة (وقت الامتصاص، ووقت معادلة الضغط، ووقت التنظيف وتدفق غاز المنتج) لإنتاج الأكسجين على تأثير إنتاج الأكسجين في بيئة الهضبة، ولخص طرق التحسين والتعديل لنظام إنتاج الأكسجين، والتي يمكن أن توفر مراجع مهمة لاتجاه التحسين واستراتيجية التعديل لعملية إنتاج الأكسجين في الهضبة، وتم استخلاص الاستنتاجات الرئيسية التالية.
(1) مع تغيير الارتفاع، توجد معلمة وقت الامتصاص الأمثل. إذا كان وقت الامتصاص قصيرًا جدًا، فسوف تنخفض كفاءة إنتاج الأكسجين للمنخل الجزيئي. إذا كان وقت الامتصاص طويلًا جدًا، فسوف يخترق النيتروجين برج الامتصاص.
(2) إذا كان وقت معادلة الضغط قصيرًا جدًا، فسيتم تقليل الضغط الأولي لبرج الامتصاص، مما يؤثر على كمية الامتصاص النهائية للنيتروجين بواسطة المنخل الجزيئي. إذا كان وقت معادلة الضغط طويلًا جدًا، فسيتم امتصاص الأمونيا الموجودة في منطقة تشبع نقل الكتلة لطبقة امتصاص المنخل الجزيئي وتدخل برج الامتصاص الذي تم امتصاصه للتو، مما يؤدي إلى انخفاض محتوى إنتاج الأكسجين.
(3) على نفس الارتفاع، يزداد محتوى الأكسجين في المنتج أولاً ثم ينخفض ​​مع وقت التنظيف. يوجد وقت تنظيف مثالي. كلما ارتفع الارتفاع، انخفض ضغط الامتصاص، وارتفعت درجة الامتصاص للمنخل الجزيئي المنتج للأكسجين، وقصر وقت التنظيف الأمثل المطلوب.
(4) ينخفض ​​معدل تدفق غاز الأكسجين الأمثل للمنتج مع زيادة الارتفاع. على نفس الارتفاع، عندما يكون معدل تدفق الأكسجين للمنتج منخفضًا، لا يمكن تفريغ الأكسجين عالي المحتوى المتراكم في الجزء العلوي من البرج في الوقت المناسب، مما يؤدي إلى ارتفاع الضغط الجزئي للأكسجين في منطقة نقل الكتلة العلوية لبرج الامتصاص، مما يمنع امتصاص النيتروجين بواسطة المنخل الجزيئي المنتج للأكسجين؛ عندما يكون معدل تدفق الأكسجين للمنتج كبيرًا جدًا، فإن الأمونيا سوف تخترق فراش الامتصاص، مما يتسبب في انخفاض محتوى الأكسجين في المنتج بشكل حاد.