Maza mēroga spiediena svārstību adsorbcijas skābekļa ražošanas tehnoloģijas tests

 Maza mēroga spiediena svārstību adsorbcijas skābekļa ražošanas tehnoloģija
 

Maza spiediena svārstību adsorbcijas (PSA) skābekļa ražošanas tehnoloģija izmanto gaisu kā izejvielu, lai ražotu skābekli, izmantojot fizisko adsorbciju, un elektrība ir vienīgais enerģijas avots. Dažu minūšu laikā pēc ieslēgšanas iekārta var nepārtraukti ražot medicīnisko skābekli ar skābekļa saturu, kas pārsniedz 90%, atbilst medicīniskās aprūpes standartiem. Šī tehnoloģija piedāvā tādas priekšrocības kā vienkārša darbība, uzticamība, ilgstoša skābekļa padeve un izmaksu efektivitāte.

Mazie PSA skābekļa koncentratori tiek plaši izmantoti slimnīcās, mājās, viesnīcās, skābekļa bāros un citās sabiedriskās vietās ar stingrām prasībām attiecībā uz izmēru, svaru, troksni un enerģijas patēriņu. Lai apmierinātu šīs prasības, koncentratoriem jābūt kompaktiem, viegliem, pārnēsājamiem, klusiem un energoefektīviem. Lai vēl vairāk uzlabotu mazā PSA skābekļa ģeneratora veiktspēju, šajā pētījumā tiek pētīti faktori, kas ietekmē skābekļa ražošanu, tostarp molekulārā sieta izvēle, pārslēgšanas laiks, spiediena izlīdzināšanas soļu optimizācija un skābekļa uzglabāšanas tvertnes ietilpība. Mērķis ir uzlabot skābekļa ražošanas efektivitāti, samazināt enerģijas patēriņu un pagarināt iekārtas kalpošanas laiku, izmantojot šīs optimizācijas.

 

 

 

Procesa plūsma

Spiediena svārstību adsorbcijas (PSA) skābekļa ražošana ir atkarīga no ceolīta molekulāro sietu dažādajām adsorbcijas spējām skābeklim un slāpeklim dažādos spiedienos. Augstā spiedienā slāpeklis tiek adsorbēts, bagātinot skābekli, savukārt zemā spiedienā slāpeklis tiek desorbēts, iegūstot ar skābekli bagātu gāzi. Vairākas adsorbcijas gultas tiek pārslēgtas secīgi nepārtrauktai skābekļa ražošanai. Parastie PSA procesi ietver augstspiediena adsorbciju ar atmosfēras desorbciju (PSA), spiediena adsorbciju ar vakuuma desorbciju (VPSA) un atmosfēras adsorbciju ar vakuuma desorbciju (VSA).

PSA process tiek plaši izmantots maza mēroga skābekļa ražošanā tā vienkāršības un zemo investīciju dēļ, taču tā lielais enerģijas patēriņš ir izraisījis interesi par energoefektīvāku VPSA procesu. Pēdējos gados VPSA tehnoloģija ir guvusi panākumus maza mēroga lietojumos, un produkti jau ir laisti tirgū ārzemēs.

Lai uzlabotu gāzes atgūšanu, skābekļa tīrību un samazinātu enerģijas patēriņu, ir ieviests spiediena izlīdzināšanas (PE) solis. Šis solis savieno divus adsorbcijas torņus, ļaujot gāzei no augstspiediena torņa ieplūst zemspiediena tornī, līdzsvarojot to spiedienu. Šī mehāniskās enerģijas atgūšana un gāzes koncentrācijas sadalījuma optimizācija uzlabo energoefektivitāti un reģenerācijas ātrumu.

Pētījumi liecina, ka PSA process ar PE ievērojami samazina pārslēgšanas spiedienu, kompresora jaudas zudumus un gultas jaudas zudumus, vienlaikus uzlabojot energoefektivitāti un gāzes atgūšanu. Lai gan PE ir plaši izmantots liela mēroga sistēmās, tā izmantošana maza mēroga ierīcēs ir retāk izplatīta tehnisku un izmaksu ierobežojumu dēļ. Maza mēroga PSA skābekļa ražošanā PE var ieviest adsorbcijas torņa ieejā, izejā vai abos galos, uzlabojot veiktspēju, efektivitāti un enerģijas ietaupījumu.

 

 

Pārbaudes process

1-filtrs; 2-kompresors; 3-dzesētājs; 4-spiediena mērītājs; 5-divu pozīciju piecu virzienu solenoīda vārsts; 6-izpūtējs; 7-adsorbcijas tornis; 8-spiediena izlīdzināšanas solenoīda vārsts; 9-droseles vārsts; 10-trīsceļu vārsts; 11-pretvārsts; 12-gāzes uzglabāšanas tvertne; 13-spiediena ierobežošanas vārsts;
14-plūsmas mērītājs; 15-vadības panelis

Eksperimentālajā ierīcē tiek izmantots vadības panelis, lai pārvaldītu divu pozīciju piecceļu solenoīda vārstu un spiediena izlīdzināšanas solenoīda vārstu, nodrošinot trīs procesa konfigurācijas: bez spiediena izlīdzināšanas, spiediena izlīdzināšanu gaisa ieplūdē un spiediena izlīdzināšanu abos adsorbcijas galos. tornis. Sistēma pielāgo spiediena izlīdzināšanas laiku un gaisa ieplūdes savienojuma laiku, lai pārslēgtos starp šiem procesiem.

Gaiss tiek attīrīts, saspiests un atdzesēts pirms ievadīšanas adsorbcijas tornī ar ceolīta molekulāro sietu atdalīšanai. Atdalītais skābeklis ieplūst gāzes uzglabāšanas tvertnē, bet atlikušais slāpeklis tiek izvadīts. Skābekļa plūsmu kontrolē plūsmas mērītājs, un pārslēgšanas laiks tiek regulēts, izmantojot vadības paneli. Skābekļa saturu mēra, izmantojot vara amonjaka šķīduma metodi un YHL viedo skābekļa mērītāju.

Šis eksperiments koncentrējas uz tādu faktoru kā molekulārā sieta tips, pārslēgšanas laiks, spiediena izlīdzināšanas soļi, adsorbcijas torņa attiecība un uzglabāšanas tvertnes tilpums ietekmi uz skābekļa ražošanu. Daži parametri ir bezdimensiju, lai skaidrāk analizētu to ietekmi uz veiktspēju.

Secinājums
 

Dažādu veidu molekulārajiem sietiem ir būtiska ietekme uz skābekļa ražošanas efektivitāti, un LiX molekulārais siets darbojas vislabāk. LiX izmantošana var ievērojami samazināt adsorbcijas torņa izmēru, pazemināt skābekļa un gaisa attiecību un uzlabot kopējo mašīnas veiktspēju.

Pārslēgšanās laiks ir galvenais parametrs spiediena svārstību adsorbcijas (PSA) skābekļa ražošanā. Optimālais pārslēgšanās laiks konkrētai sistēmai ir jānosaka eksperimentējot.

Spiediena izlīdzināšanas (PE) soļa ieviešana var efektīvi palielināt skābekļa saturu un reģenerācijas ātrumu, tādējādi radot enerģijas ietaupījumu. Viena PE posma pievienošana ievērojami uzlabo gan skābekļa koncentrāciju, gan reģenerācijas ātrumu. Tāpēc maza mēroga PSA skābekļa ražošanas sistēmām parasti tiek izmantots vienkāršs vienpakāpes PE process.

Adsorbcijas torņa augstuma un diametra attiecības palielināšana palīdz uzlabot skābekļa ražošanas veiktspēju maza mēroga PSA sistēmās. Tomēr pārāk augstas attiecības var samazināt molekulāro sietu izmantošanu un izraisīt ievērojamu sienu efektu, kas negatīvi ietekmē skābekļa ražošanas efektivitāti.

Gāzes uzglabāšanas tvertnes jaudas palielināšana palīdz uzlabot skābekļa saturu un samazināt skābekļa padeves svārstības.