Mažo masto slėgio svyravimo adsorbcijos deguonies gamybos technologijos bandymas

 Mažo masto slėgio svyravimo adsorbcijos deguonies gamybos technologija
 

Mažo slėgio svyravimo adsorbcijos (PSA) deguonies gamybos technologija naudoja orą kaip žaliavą deguoniui gaminti fizinės adsorbcijos būdu, o elektra yra vienintelis energijos šaltinis. Per kelias minutes nuo įjungimo įranga gali nuolat gaminti medicininį deguonį, kurio deguonies kiekis yra didesnis nei 90%, atitinkantis medicininės priežiūros standartus. Ši technologija suteikia tokių privalumų kaip paprastas veikimas, patikimumas, ilgalaikis deguonies tiekimas ir ekonomiškumas.

Maži PSA deguonies koncentratoriai plačiai naudojami ligoninėse, namuose, viešbučiuose, deguonies baruose ir kitose viešose vietose, taikant griežtus dydžio, svorio, triukšmo ir energijos suvartojimo reikalavimus. Kad atitiktų šiuos reikalavimus, koncentratoriai turi būti kompaktiški, lengvi, nešiojami, tylūs ir taupantys energiją. Siekiant toliau pagerinti mažo PSA deguonies generatoriaus veikimą, šiame tyrime nagrinėjami veiksniai, turintys įtakos deguonies gamybai, įskaitant molekulinio sieto pasirinkimą, perjungimo laiką, slėgio išlyginimo žingsnių optimizavimą ir deguonies rezervuaro talpą. Šiuo optimizavimu siekiama pagerinti deguonies gamybos efektyvumą, sumažinti energijos sąnaudas ir pailginti įrangos tarnavimo laiką.

 

 

 

Proceso eiga

Slėgio svyravimo adsorbcijos (PSA) deguonies gamyba priklauso nuo skirtingų ceolito molekulinių sietų deguonies ir azoto adsorbcijos pajėgumų esant įvairiems slėgiams. Esant aukštam slėgiui, azotas yra adsorbuojamas, praturtindamas deguonį, o esant žemam slėgiui, azotas desorbuojamas ir susidaro deguonies turtingos dujos. Kelios adsorbcijos sluoksniai yra perjungiami iš eilės, kad būtų galima nuolat gaminti deguonį. Įprasti PSA procesai apima aukšto slėgio adsorbciją su atmosferos desorbcija (PSA), slėginę adsorbciją su vakuumine desorbcija (VPSA) ir atmosferos adsorbciją su vakuumine desorbcija (VSA).

PSA procesas yra plačiai naudojamas nedidelio masto deguonies gamyboje dėl savo paprastumo ir mažų investicijų, tačiau dėl didelio energijos suvartojimo atsirado susidomėjimas energiją taupančiu VPSA procesu. Pastaraisiais metais VPSA technologija tapo populiaresnė mažose programose, o produktai jau buvo pristatyti užsienyje.

Siekiant pagerinti dujų regeneravimą, deguonies grynumą ir sumažinti energijos suvartojimą, buvo įvestas slėgio išlyginimo (PE) žingsnis. Šis žingsnis sujungia du adsorbcijos bokštus, leidžiančius dujoms iš aukšto slėgio bokšto tekėti į žemo slėgio bokštą ir subalansuoti jų slėgį. Šis mechaninės energijos atgavimas ir dujų koncentracijos paskirstymo optimizavimas padidina energijos vartojimo efektyvumą ir regeneravimo greitį.

Tyrimai rodo, kad PSA procesas su PE žymiai sumažina perjungimo slėgį, kompresoriaus galios praradimą ir lovos galios praradimą, tuo pačiu pagerindamas energijos vartojimo efektyvumą ir dujų regeneravimą. Nors PE buvo plačiai taikomas didelės apimties sistemose, jo naudojimas mažo masto įrenginiuose yra rečiau paplitęs dėl techninių ir sąnaudų apribojimų. Mažos apimties PSA deguonies gamyboje PE gali būti naudojamas adsorbcijos bokšto įėjime, išleidimo angoje arba abiejuose galuose, pagerinant našumą, efektyvumą ir taupant energiją.

 

 

Bandymo procesas

1-filtras; 2-kompresorius; 3-aušintuvas; 4-slėgio matuoklis; 5-dviejų padėčių penkių krypčių solenoidinis vožtuvas; 6-duslintuvas; 7-adsorbcijos bokštas; 8-slėgį išlyginantis solenoidinis vožtuvas; 9-droselinis vožtuvas; 10-trijų krypčių vožtuvas; 11-atbulinis vožtuvas; 12-dujų bakas; 13-slėgį ribojantis vožtuvas;
14-srauto matuoklis; 15-valdymo skydelis

Eksperimentiniame įrenginyje naudojamas valdymo skydelis, skirtas valdyti dviejų padėčių penkių krypčių solenoidinį vožtuvą ir slėgio išlyginimo solenoidinį vožtuvą, leidžiantį naudoti tris proceso konfigūracijas: nėra slėgio išlyginimo, slėgio išlyginimas oro įleidimo angoje ir slėgio išlyginimas abiejuose adsorbcijos galuose. bokštas. Sistema reguliuoja slėgio išlyginimo laiką ir oro įleidimo jungties laiką, kad perjungtų šiuos procesus.

Oras išvalomas, suspaudžiamas ir atšaldomas prieš patenkant į adsorbcijos bokštą su ceolito molekuliniu sietu, kad būtų galima atskirti. Atskirtas deguonis patenka į dujų rezervuarą, o likęs azotas išleidžiamas. Deguonies srautas valdomas srauto matuokliu, o perjungimo laikas reguliuojamas valdymo pultu. Deguonies kiekis matuojamas naudojant vario amoniako tirpalo metodą ir YHL išmanųjį deguonies matuoklį.

Šiame eksperimente dėmesys sutelkiamas į tokių veiksnių kaip molekulinio sieto tipas, perjungimo laikas, slėgio išlyginimo žingsniai, adsorbcijos bokšto santykis ir rezervuaro tūris, įtaką deguonies gamybai. Kai kurie parametrai yra be matmenų, kad būtų aiškesnė jų poveikio našumui analizė.

Išvada
 

Įvairių tipų molekuliniai sietai turi didelį poveikį deguonies gamybos efektyvumui, o LiX molekuliniai sietai veikia geriausiai. Naudojant LiX galima žymiai sumažinti adsorbcijos bokšto dydį, sumažinti deguonies ir oro santykį ir pagerinti bendrą mašinos našumą.

Perjungimo laikas yra pagrindinis slėgio svyravimo adsorbcijos (PSA) deguonies gamybos parametras. Optimalus konkrečios sistemos perjungimo laikas turi būti nustatytas eksperimentuojant.

Slėgio išlyginimo (PE) žingsnis gali efektyviai padidinti deguonies kiekį ir regeneravimo greitį, todėl sutaupoma energijos. Pridėjus vieną PE žingsnį, žymiai pagerėja deguonies koncentracija ir regeneravimo greitis. Todėl mažos apimties PSA deguonies gamybos sistemoms dažniausiai naudojamas paprastas vieno etapo PE procesas.

Adsorbcijos bokšto aukščio ir skersmens santykio padidinimas padeda pagerinti deguonies gamybos efektyvumą mažose PSA sistemose. Tačiau per dideli santykiai gali sumažinti molekulinių sietų panaudojimą ir sukelti didelį sienelių poveikį, kuris neigiamai veikia deguonies gamybos efektyvumą.

Dujų rezervuaro talpos padidinimas padeda pagerinti deguonies kiekį ir sumažinti deguonies tiekimo svyravimus.