Effect van aanpassing van het PSA-zuurstofproductieproces op het effect van zuurstofproductie onder een plateauomgeving

Samenvatting:

Op basis van het verbeterde cyclische PSA-zuurstofproductieproces werd een experimenteel PSA-zuurstofproductieapparaat met instelbare procesparameters vastgesteld. De effecten van adsorptietijd, drukvereffeningstijd, reinigingstijd en productgasstroomsnelheid op zuurstofproductieprestaties in plateaugebieden werden experimenteel bestudeerd en theoretisch geanalyseerd. De resultaten tonen aan dat het op de juiste manier verlengen van de adsorptietijd bevorderlijk is voor het verhogen van de adsorptiedruk en het verbeteren van de productgasprestaties, maar een te lange adsorptietijd zal ervoor zorgen dat het moleculaire zeefbed doordringt, wat resulteert in een scherpe daling van het zuurstofgehalte (volumefractie) van het productgas; het verlengen van de drukvereffeningstijd tot op zekere hoogte verhoogt de adsorptiedruk, waardoor de productgasprestaties worden verbeterd; het zuurstofproductie-effect is beter bij een lage reinigingstijd, en een te lange reinigingstijd zal de zuiverheid van het productgas niet verder verbeteren, maar zal leiden tot een grote hoeveelheid afval van gas met een hoge zuiverheid; een hoge productgasstroomsnelheid helpt de ophoping van productgas met een hoge zuiverheid boven in de adsorptietoren te elimineren en voorkomt dat zuurstof terugvloeit naar het massatransfergebied. De onderzoeksresultaten zullen theoretische richtlijnen opleveren voor de optimalisatie van het PSA-zuurstofproductie-effect in hooggelegen gebieden en de praktische toepassing ervan.

Optimalisatie-ideeën voor het PSA-zuurstofproductieproces in plateaugebieden

Met de toename van de hoogte neemt de atmosferische druk af en neemt het uitlaatvolume van de compressor dienovereenkomstig af. Op dit moment wordt de adsorptietijd verlengd om de werkdruk in de adsorptietoren te verhogen, de efficiëntie van de zuurstofproducerende moleculaire zeef te verbeteren en een grotere hoeveelheid stikstofadsorptie te verkrijgen, wat het effect kan bereiken van het verhogen van het productzuurstofgehalte en de zuurstofproductie. Hoe hoger de hoogte, hoe lager de corresponderende druk in de adsorptietoren aan het einde van het adsorptieproces en hoe lager de initiële druk die door de adsorptietoren wordt verkregen in de drukvereffeningsstap na decompressie en desorptie. Door de drukvereffeningstijd op de juiste manier te verlengen, kan meer drukvereffenend gas de adsorptietoren binnenkomen, de initiële adsorptiedruk verhogen en de corresponderende hoeveelheid zuurstofmoleculaire zeefstikstofadsorptie dienovereenkomstig toenemen en de productzuurstofgehalte-index zal ook toenemen. Opgemerkt moet worden dat de drukvereffeningstijd niet onbeperkt kan worden verlengd. Als het te lang is, zal stikstof ontsnappen uit de verzadigde zuurstofmoleculaire zeef en de desorptie-voltooide adsorptietoren binnengaan. Met toenemende hoogte, hoe lager de desorptie-omgevingsdruk, hoe hoger de desorptiegraad van de adsorptietoren, en de vraag naar reinigingsgas zal op dit moment afnemen. Het reinigingsvolume moet geleidelijk worden verminderd naarmate de hoogte toeneemt. Het verminderde reinigingsvolume wordt afgevoerd als productgas, wat gunstig is voor het verhogen van de zuurstofproductie en het zuurstofgehalte. De overeenkomstige maximale druk van de adsorptietoren zal toenemen met de vermindering van het reinigingsvolume, wat gunstig is voor de verbetering van het productzuurstofgehalte en de zuurstofproductie-efficiëntie van de moleculaire zeef. Onder de bedrijfsomstandigheden van een lage productgasstroom kan de hoeveelheid zuurstof die zich op de bovenkant van het bed verzamelt, worden vrijgegeven door de reinigingsgasstroom te verhogen, wat de nadelige effecten van zuurstofterugmenging kan vertragen; de adsorptiedruk kan worden verlaagd door de drukvereffeningsgasstroom te verminderen, wat de ophoping van zuurstof in het bed kan vertragen; het gastoevoerapparaat met lager energieverbruik kan worden vervangen om de inlaatstroom op passende wijze te verminderen en productiekosten te verlagen. Onder de bedrijfsomstandigheden van hoge productgasstroom kan het regeneratie-effect van het bed worden verbeterd door de reinigingsgasstroom te verhogen.

Conclusie

Het R&D-team van NEWTEK heeft de invloed van verschillende procesparameters (adsorptietijd, drukvereffeningstijd, reinigingstijd en productgasstroom) van zuurstofproductie op het zuurstofproductie-effect in een plateauomgeving onderzocht en de optimalisatie- en aanpassingsmethoden van het zuurstofproductiesysteem samengevat, die belangrijke referentiepunten kunnen bieden voor de optimalisatierichting en aanpassingsstrategie van het plateauzuurstofproductieproces. Hieruit zijn de volgende hoofdconclusies getrokken.
(1) Met de verandering van hoogte is er een optimale adsorptietijdparameter. Als de adsorptietijd te kort is, zal de zuurstofproductie-efficiëntie van de moleculaire zeef afnemen. Als de adsorptietijd te lang is, zal de adsorptietoren door stikstof worden doordrongen.
(2) Als de drukvereffeningstijd te kort is, zal de begindruk van de adsorptietoren worden verlaagd, wat de uiteindelijke adsorptiehoeveelheid stikstof door de moleculaire zeef beïnvloedt. Als de drukvereffeningstijd te lang is, zal ammoniak in de massaoverdrachtsverzadigingszone van de moleculaire zeefadsorptielaag worden gedesorbeerd en de adsorptietoren binnengaan die net is gedesorbeerd, wat resulteert in een afname van het zuurstofproductiegehalte.
(3) Op dezelfde hoogte neemt het zuurstofgehalte van het product eerst toe en neemt vervolgens af met de reinigingstijd. Er is een optimale reinigingstijd. Hoe hoger de hoogte, hoe lager de desorptiedruk, hoe hoger de desorptiegraad van de zuurstofproducerende moleculaire zeef en hoe korter de vereiste optimale reinigingstijd.
(4) De optimale productgas zuurstofstroomsnelheid neemt af met toenemende hoogte. Op dezelfde hoogte, wanneer de product zuurstofstroomsnelheid laag is, kan de zuurstof met een hoog gehalte die zich boven in de toren heeft verzameld niet op tijd worden afgevoerd, wat resulteert in een hoge zuurstofpartiële druk in de bovenste massatransferzone van de adsorptietoren, wat de adsorptie van stikstof door de zuurstofproducerende moleculaire zeef verhindert; wanneer de product zuurstofstroomsnelheid te groot is, zal ammoniak het adsorptiebed binnendringen, waardoor het product zuurstofgehalte scherp daalt.