Efecto del ajuste del proceso de producción de oxígeno PSA sobre el efecto de la producción de oxígeno en un entorno de meseta

Abstracto:

Basándose en el proceso mejorado de producción de oxígeno PSA cíclico, se estableció un dispositivo experimental de producción de oxígeno PSA con parámetros de proceso ajustables. Se estudiaron experimentalmente y analizaron teóricamente los efectos del tiempo de adsorción, el tiempo de ecualización de presión, el tiempo de limpieza y el caudal de gas producto sobre el rendimiento de la producción de oxígeno en áreas de meseta. Los resultados muestran que prolongar adecuadamente el tiempo de adsorción favorece el aumento de la presión de adsorción y la mejora del rendimiento del gas producto, pero un tiempo de adsorción demasiado prolongado hará que el lecho de tamiz molecular penetre, lo que dará como resultado una caída brusca del contenido de oxígeno (fracción de volumen) del gas producto; prolongar el tiempo de ecualización de presión hasta cierto punto aumenta la presión de adsorción, mejorando así el rendimiento del gas producto; el efecto de producción de oxígeno es mejor con un tiempo de limpieza bajo, y un tiempo de limpieza demasiado prolongado no mejorará aún más la pureza del gas producto, sino que provocará una gran cantidad de residuos de gas de alta pureza; un caudal alto de gas producto ayuda a eliminar la acumulación de gas producto de alta pureza en la parte superior de la torre de adsorción y evita que el oxígeno refluya al área de transferencia de masa. Los resultados de la investigación proporcionarán una guía teórica para la optimización del efecto de la producción de oxígeno del PSA en áreas de gran altitud y su funcionamiento práctico.

Ideas de optimización para el proceso de producción de oxígeno PSA en áreas de meseta

Con el aumento de la altitud, la presión atmosférica disminuye y el volumen de escape del compresor también disminuye en consecuencia. En este momento, el tiempo de adsorción se extiende para aumentar la presión de trabajo en la torre de adsorción, mejorar la eficiencia del tamiz molecular productor de oxígeno y obtener una mayor cantidad de adsorción de nitrógeno, lo que puede lograr el efecto de aumentar el contenido de oxígeno del producto y la producción de oxígeno. Cuanto mayor sea la altitud, menor será la presión correspondiente en la torre de adsorción al final del proceso de adsorción y menor será la presión inicial obtenida por la torre de adsorción en el paso de ecualización de presión después de la descompresión y la desorción. Al extender adecuadamente el tiempo de ecualización de presión, puede ingresar más gas de ecualización de presión en la torre de adsorción, aumentar la presión de adsorción inicial y la cantidad de adsorción de nitrógeno del tamiz molecular de oxígeno correspondiente aumentará en consecuencia, y el índice de contenido de oxígeno del producto también aumentará. Cabe señalar que el tiempo de ecualización de presión no se puede extender indefinidamente. Si es demasiado largo, el nitrógeno escapará del tamiz molecular de oxígeno saturado y entrará en la torre de adsorción completada por la desorción. Con el aumento de la altitud, cuanto menor sea la presión ambiental de desorción, mayor será el grado de desorción de la torre de adsorción y la demanda de gas de limpieza disminuirá en este momento. El volumen de limpieza debe reducirse gradualmente a medida que aumenta la altitud. El volumen de limpieza reducido se descarga como gas de producto, lo que es beneficioso para aumentar la producción de oxígeno y el contenido de oxígeno. La presión máxima correspondiente de la torre de adsorción aumentará con la reducción del volumen de limpieza, lo que es beneficioso para la mejora del contenido de oxígeno del producto y la eficiencia de producción de oxígeno del tamiz molecular. En las condiciones de funcionamiento de bajo flujo de gas de producto, la cantidad de oxígeno acumulado en la parte superior del lecho se puede liberar aumentando el flujo de gas de limpieza, lo que puede ralentizar los efectos adversos de la retromezcla de oxígeno; la presión de adsorción se puede reducir reduciendo el flujo de gas de ecualización de presión, lo que puede ralentizar la acumulación de oxígeno en el lecho; el dispositivo de suministro de gas con menor consumo de energía se puede reemplazar para reducir adecuadamente el flujo de entrada y reducir los costos de producción. En las condiciones de funcionamiento de alto flujo de gas de producto, el efecto de regeneración del lecho se puede mejorar aumentando el flujo de gas de limpieza.

Conclusión

El equipo de I+D de NEWTEK estudió la influencia de diferentes parámetros del proceso (tiempo de adsorción, tiempo de ecualización de presión, tiempo de limpieza y flujo de gas del producto) de la producción de oxígeno en el efecto de la producción de oxígeno en un entorno de meseta, y resumió los métodos de optimización y ajuste del sistema de producción de oxígeno, que pueden proporcionar referencias importantes para la dirección de optimización y la estrategia de ajuste del proceso de producción de oxígeno de meseta, y se extrajeron las siguientes conclusiones principales.
(1) Con el cambio de altitud, existe un parámetro de tiempo de adsorción óptimo. Si el tiempo de adsorción es demasiado corto, la eficiencia de producción de oxígeno del tamiz molecular disminuirá. Si el tiempo de adsorción es demasiado largo, la torre de adsorción será penetrada por nitrógeno.
(2) Si el tiempo de ecualización de presión es demasiado corto, la presión inicial de la torre de adsorción se reducirá, lo que afectará la cantidad final de nitrógeno adsorbido por el tamiz molecular. Si el tiempo de ecualización de presión es demasiado largo, el amoníaco en la zona de saturación de transferencia de masa de la capa de adsorción del tamiz molecular se desorberá y entrará en la torre de adsorción que acaba de desorberse, lo que dará como resultado una disminución en el contenido de producción de oxígeno.
(3) A la misma altitud, el contenido de oxígeno del producto aumenta primero y luego disminuye con el tiempo de limpieza. Existe un tiempo de limpieza óptimo. Cuanto mayor sea la altitud, menor será la presión de desorción, mayor será el grado de desorción del tamiz molecular productor de oxígeno y más corto será el tiempo de limpieza óptimo requerido.
(4) El caudal óptimo de oxígeno del gas producto disminuye con el aumento de la altitud. A la misma altitud, cuando el caudal de oxígeno del producto es bajo, el oxígeno de alto contenido acumulado en la parte superior de la torre no se puede descargar a tiempo, lo que da como resultado una alta presión parcial de oxígeno en la zona de transferencia de masa superior de la torre de adsorción, lo que inhibe la adsorción de nitrógeno por el tamiz molecular productor de oxígeno; cuando el caudal de oxígeno del producto es demasiado grande, el amoníaco penetrará en el lecho de adsorción, lo que hará que el contenido de oxígeno del producto caiga bruscamente.