ผลของการปรับกระบวนการผลิตออกซิเจน PSA ต่อผลของการผลิตออกซิเจนภายใต้สภาพแวดล้อมที่ราบสูง

เชิงนามธรรม:

จากกระบวนการผลิตออกซิเจน PSA แบบวงจรที่ได้รับการปรับปรุง จึงได้มีการสร้างอุปกรณ์ทดลองการผลิตออกซิเจน PSA ที่มีพารามิเตอร์กระบวนการที่ปรับได้ ผลของเวลาในการดูดซับ เวลาในการปรับความดัน เวลาในการทำความสะอาด และอัตราการไหลของก๊าซผลิตภัณฑ์ที่มีต่อประสิทธิภาพการผลิตออกซิเจนในพื้นที่ราบได้ถูกศึกษาวิจัยในเชิงทดลองและวิเคราะห์ทางทฤษฎี ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าการขยายเวลาการดูดซับอย่างเหมาะสมจะช่วยเพิ่มความดันในการดูดซับและปรับปรุงประสิทธิภาพของก๊าซผลิตภัณฑ์ แต่หากเวลาในการดูดซับนานเกินไป จะทำให้ชั้นตะแกรงโมเลกุลแทรกซึมเข้าไป ส่งผลให้ปริมาณออกซิเจน (เศษส่วนปริมาตร) ของก๊าซผลิตภัณฑ์ลดลงอย่างรวดเร็ว การยืดเวลาการปรับความดันออกไปในระดับหนึ่งจะเพิ่มความดันในการดูดซับ ส่งผลให้ประสิทธิภาพของก๊าซผลิตภัณฑ์ดีขึ้น ผลของการผลิตออกซิเจนจะดีขึ้นภายใต้ระยะเวลาการทำความสะอาดที่ต่ำ และหากเวลาในการทำความสะอาดนานเกินไป จะไม่ทำให้ก๊าซผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์มากขึ้น แต่จะทำให้เกิดของเสียจากก๊าซที่มีความบริสุทธิ์สูงจำนวนมาก อัตราการไหลของก๊าซผลิตภัณฑ์ที่สูงจะช่วยขจัดการสะสมของก๊าซผลิตภัณฑ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงที่ด้านบนของหอดูดซับ และป้องกันไม่ให้ออกซิเจนไหลย้อนไปยังพื้นที่ถ่ายเทมวล ผลการวิจัยจะให้แนวทางเชิงทฤษฎีสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพของผลการผลิตออกซิเจน PSA ในพื้นที่สูง และการใช้งานจริง

แนวคิดการเพิ่มประสิทธิภาพสำหรับกระบวนการผลิตออกซิเจน PSA ในพื้นที่ที่ราบสูง

เมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น ความดันบรรยากาศจะลดลง และปริมาณไอเสียของคอมเพรสเซอร์ก็ลดลงตามไปด้วย ในเวลานี้ เวลาการดูดซับจะขยายออกไปเพื่อเพิ่มความดันการทำงานในหอคอยการดูดซับ ปรับปรุงประสิทธิภาพของตะแกรงโมเลกุลที่ผลิตออกซิเจน และรับปริมาณการดูดซับไนโตรเจนที่มากขึ้น ซึ่งสามารถบรรลุผลในการเพิ่มปริมาณออกซิเจนของผลิตภัณฑ์และการผลิตออกซิเจน ยิ่งระดับความสูงสูงขึ้น ความดันที่สอดคล้องกันในหอคอยการดูดซับในตอนท้ายของกระบวนการดูดซับก็จะยิ่งลดลง และความดันเริ่มต้นที่ได้รับจากหอคอยการดูดซับในขั้นตอนการปรับสมดุลความดันหลังจากการคลายตัวและการดูดซับก็จะยิ่งลดลง เมื่อขยายเวลาการปรับสมดุลความดันอย่างเหมาะสม ก๊าซปรับสมดุลความดันจะเข้าสู่หอคอยการดูดซับได้มากขึ้น เพิ่มความดันการดูดซับเริ่มต้น และปริมาณการดูดซับไนโตรเจนในตะแกรงโมเลกุลออกซิเจนที่สอดคล้องกันจะเพิ่มขึ้นตามลำดับ และดัชนีปริมาณออกซิเจนของผลิตภัณฑ์ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ควรสังเกตว่าเวลาการปรับสมดุลความดันไม่สามารถขยายออกไปได้อย่างไม่มีกำหนด หากนานเกินไป ไนโตรเจนจะหนีออกจากตะแกรงโมเลกุลออกซิเจนอิ่มตัวและเข้าสู่หอคอยการดูดซับที่คลายตัวเสร็จสิ้น เมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น ความดันบรรยากาศในการดูดซับจะลดลง ระดับการดูดซับของหอคอยการดูดซับก็จะสูงขึ้น และความต้องการก๊าซทำความสะอาดจะลดลงในเวลานี้ ปริมาณการทำความสะอาดควรลดลงทีละน้อยเมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น ปริมาณการทำความสะอาดที่ลดลงจะถูกปล่อยออกมาเป็นก๊าซผลิตภัณฑ์ ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการเพิ่มการผลิตออกซิเจนและปริมาณออกซิเจน ความดันสูงสุดที่สอดคล้องกันของหอคอยการดูดซับจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณการทำความสะอาดที่ลดลง ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการปรับปรุงปริมาณออกซิเจนของผลิตภัณฑ์และประสิทธิภาพการผลิตออกซิเจนของตะแกรงโมเลกุล ภายใต้สภาวะการทำงานของการไหลของก๊าซผลิตภัณฑ์ต่ำ ปริมาณออกซิเจนที่สะสมอยู่ด้านบนของชั้นสามารถปลดปล่อยได้โดยการเพิ่มการไหลของก๊าซทำความสะอาด ซึ่งสามารถชะลอผลกระทบเชิงลบของการผสมออกซิเจนกลับ ความดันการดูดซับสามารถลดลงได้โดยการลดการไหลของก๊าซปรับความดัน ซึ่งสามารถชะลอการสะสมของออกซิเจนในชั้น อุปกรณ์จ่ายก๊าซที่มีการใช้พลังงานต่ำสามารถเปลี่ยนได้เพื่อลดการไหลของไอดีอย่างเหมาะสมและลดต้นทุนการผลิต ภายใต้สภาวะการทำงานของการไหลของก๊าซผลิตภัณฑ์สูง สามารถปรับปรุงผลการฟื้นฟูของชั้นได้โดยการเพิ่มการไหลของก๊าซทำความสะอาด

บทสรุป

ทีมวิจัยและพัฒนาของ NEWTEK ศึกษาอิทธิพลของพารามิเตอร์กระบวนการต่างๆ (เวลาการดูดซับ เวลาปรับความดันให้เท่ากัน เวลาการทำความสะอาด และอัตราการไหลของก๊าซผลิตภัณฑ์) ของการผลิตออกซิเจนต่อผลกระทบของการผลิตออกซิเจนภายใต้สภาพแวดล้อมที่ราบสูง และได้สรุปวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพและการปรับแต่งระบบการผลิตออกซิเจน ซึ่งสามารถให้ข้อมูลอ้างอิงสำคัญสำหรับทิศทางการเพิ่มประสิทธิภาพและกลยุทธ์การปรับแต่งของกระบวนการผลิตออกซิเจนที่ราบสูง และได้สรุปข้อสรุปหลักๆ ดังต่อไปนี้
(1) เมื่อระดับความสูงเปลี่ยนแปลง จะมีพารามิเตอร์เวลาการดูดซับที่เหมาะสมที่สุด หากเวลาการดูดซับสั้นเกินไป ประสิทธิภาพการผลิตออกซิเจนของตะแกรงโมเลกุลจะลดลง หากเวลาการดูดซับนานเกินไป หอคอยการดูดซับจะถูกไนโตรเจนเจาะทะลุ
(2) หากเวลาในการปรับสมดุลความดันสั้นเกินไป ความดันเริ่มต้นของหอดูดซับจะลดลง ส่งผลต่อปริมาณการดูดซับไนโตรเจนขั้นสุดท้ายโดยตะแกรงโมเลกุล หากเวลาในการปรับสมดุลความดันนานเกินไป แอมโมเนียในโซนการถ่ายเทมวลของชั้นการดูดซับของตะแกรงโมเลกุลจะถูกแยกออกและเข้าสู่หอดูดซับที่เพิ่งถูกแยกออก ส่งผลให้ปริมาณการผลิตออกซิเจนลดลง
(3) ที่ระดับความสูงเดียวกัน ปริมาณออกซิเจนของผลิตภัณฑ์จะเพิ่มขึ้นก่อนแล้วจึงลดลงตามระยะเวลาในการทำความสะอาด มีเวลาทำความสะอาดที่เหมาะสมที่สุด ยิ่งระดับความสูงสูงขึ้น แรงดันการดูดซับก็จะยิ่งต่ำลง ระดับการดูดซับของตะแกรงโมเลกุลที่ผลิตออกซิเจนก็จะสูงขึ้น และระยะเวลาทำความสะอาดที่เหมาะสมที่สุดที่จำเป็นก็จะสั้นลง
(4) อัตราการไหลของออกซิเจนของก๊าซผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมจะลดลงตามระดับความสูงที่เพิ่มขึ้น ที่ระดับความสูงเดียวกัน เมื่ออัตราการไหลของออกซิเจนของผลิตภัณฑ์ต่ำ ออกซิเจนที่มีปริมาณสูงที่สะสมอยู่ด้านบนของหอคอยจะไม่สามารถระบายออกได้ทันเวลา ส่งผลให้มีแรงดันบางส่วนของออกซิเจนสูงในโซนการถ่ายเทมวลส่วนบนของหอคอยการดูดซับ ซึ่งจะยับยั้งการดูดซับไนโตรเจนโดยตะแกรงโมเลกุลที่ผลิตออกซิเจน เมื่ออัตราการไหลของออกซิเจนของผลิตภัณฑ์สูงเกินไป แอมโมเนียจะทะลุชั้นการดูดซับ ทำให้ปริมาณออกซิเจนของผลิตภัณฑ์ลดลงอย่างรวดเร็ว