Efeito do ajuste do processo de produção de oxigênio PSA no efeito da produção de oxigênio em ambiente de platô

Abstrato:

Com base no processo aprimorado de produção de oxigênio PSA cíclico, foi estabelecido um dispositivo experimental de produção de oxigênio PSA com parâmetros de processo ajustáveis. Os efeitos do tempo de adsorção, tempo de equalização de pressão, tempo de limpeza e vazão de gás do produto no desempenho da produção de oxigênio em áreas de platô foram estudados experimentalmente e analisados ​​teoricamente. Os resultados mostram que estender adequadamente o tempo de adsorção é propício para aumentar a pressão de adsorção e melhorar o desempenho do gás do produto, mas um tempo de adsorção muito longo fará com que o leito da peneira molecular penetre, resultando em uma queda acentuada no conteúdo de oxigênio (fração de volume) do gás do produto; prolongar o tempo de equalização de pressão até certo ponto aumenta a pressão de adsorção, melhorando assim o desempenho do gás do produto; o efeito da produção de oxigênio é melhor em tempo de limpeza baixo, e um tempo de limpeza muito longo não melhorará ainda mais a pureza do gás do produto, mas levará a uma grande quantidade de resíduos de gás de alta pureza; uma alta vazão de gás do produto ajuda a eliminar o acúmulo de gás do produto de alta pureza no topo da torre de adsorção e evita que o oxigênio reflua para a área de transferência de massa. Os resultados da pesquisa fornecerão orientação teórica para a otimização do efeito da produção de oxigênio do PSA em áreas de alta altitude e sua operação de aplicação prática.

Ideias de otimização para o processo de produção de oxigênio PSA em áreas de planalto

Com o aumento da altitude, a pressão atmosférica diminui e o volume de exaustão do compressor também diminui de acordo. Neste momento, o tempo de adsorção é estendido para aumentar a pressão de trabalho na torre de adsorção, melhorar a eficiência da peneira molecular produtora de oxigênio e obter uma maior quantidade de adsorção de nitrogênio, o que pode atingir o efeito de aumentar o teor de oxigênio do produto e a produção de oxigênio. Quanto maior a altitude, menor a pressão correspondente na torre de adsorção no final do processo de adsorção e menor a pressão inicial obtida pela torre de adsorção na etapa de equalização de pressão após descompressão e dessorção. Ao estender adequadamente o tempo de equalização de pressão, mais gás equalizador de pressão pode entrar na torre de adsorção, aumentar a pressão de adsorção inicial e a quantidade de adsorção de nitrogênio da peneira molecular de oxigênio correspondente aumentará de acordo, e o índice de teor de oxigênio do produto também aumentará. Deve-se observar que o tempo de equalização de pressão não pode ser estendido indefinidamente. Se for muito longo, o nitrogênio escapará da peneira molecular de oxigênio saturada e entrará na torre de adsorção concluída por dessorção. Com o aumento da altitude, quanto menor a pressão ambiente de dessorção, maior o grau de dessorção da torre de adsorção, e a demanda por gás de limpeza diminuirá neste momento. O volume de limpeza deve ser gradualmente reduzido conforme a altitude aumenta. O volume de limpeza reduzido é descarregado como gás de produto, o que é benéfico para aumentar a produção de oxigênio e o conteúdo de oxigênio. A pressão máxima correspondente da torre de adsorção aumentará com a redução do volume de limpeza, o que é benéfico para a melhoria do conteúdo de oxigênio do produto e a eficiência da produção de oxigênio da peneira molecular. Sob as condições operacionais de baixo fluxo de gás de produto, a quantidade de oxigênio acumulada no topo do leito pode ser liberada aumentando o fluxo de gás de limpeza, o que pode retardar os efeitos adversos da retromistura de oxigênio; a pressão de adsorção pode ser reduzida reduzindo o fluxo de gás de equalização de pressão, o que pode retardar o acúmulo de oxigênio no leito; o dispositivo de fornecimento de gás com menor consumo de energia pode ser substituído para reduzir adequadamente o fluxo de entrada e reduzir os custos de produção. Sob as condições operacionais de alto fluxo de gás de produto, o efeito de regeneração do leito pode ser melhorado aumentando o fluxo de gás de limpeza.

Conclusão

A equipe de P&D da NEWTEK estudou a influência de diferentes parâmetros de processo (tempo de adsorção, tempo de equalização de pressão, tempo de limpeza e fluxo de gás do produto) da produção de oxigênio no efeito da produção de oxigênio em ambiente de platô e resumiu os métodos de otimização e ajuste do sistema de produção de oxigênio, que podem fornecer referências importantes para a direção de otimização e estratégia de ajuste do processo de produção de oxigênio de platô, e as seguintes conclusões principais foram tiradas.
(1) Com a mudança de altitude, há um parâmetro de tempo de adsorção ótimo. Se o tempo de adsorção for muito curto, a eficiência de produção de oxigênio da peneira molecular diminuirá. Se o tempo de adsorção for muito longo, a torre de adsorção será penetrada por nitrogênio.
(2) Se o tempo de equalização de pressão for muito curto, a pressão inicial da torre de adsorção será reduzida, afetando a quantidade final de adsorção de nitrogênio pela peneira molecular. Se o tempo de equalização de pressão for muito longo, a amônia na zona de saturação de transferência de massa da camada de adsorção da peneira molecular será dessorvida e entrará na torre de adsorção que acabou de ser dessorvida, resultando em uma diminuição no conteúdo de produção de oxigênio.
(3) Na mesma altitude, o teor de oxigênio do produto primeiro aumenta e depois diminui com o tempo de limpeza. Há um tempo de limpeza ideal. Quanto maior a altitude, menor a pressão de dessorção, maior o grau de dessorção da peneira molecular produtora de oxigênio e menor o tempo de limpeza ideal necessário.
(4) A taxa de fluxo de oxigênio do gás do produto ideal diminui com o aumento da altitude. Na mesma altitude, quando a taxa de fluxo de oxigênio do produto é baixa, o oxigênio de alto teor acumulado no topo da torre não pode ser descarregado a tempo, resultando em uma alta pressão parcial de oxigênio na zona de transferência de massa superior da torre de adsorção, o que inibe a adsorção de nitrogênio pela peneira molecular produtora de oxigênio; quando a taxa de fluxo de oxigênio do produto é muito grande, a amônia penetrará no leito de adsorção, fazendo com que o teor de oxigênio do produto caia drasticamente.