Effet de l'ajustement du processus de production d'oxygène PSA sur l'effet de la production d'oxygène dans un environnement de plateau

Abstrait:

Sur la base du procédé amélioré de production d'oxygène PSA cyclique, un dispositif expérimental de production d'oxygène PSA avec des paramètres de procédé réglables a été établi. Les effets du temps d'adsorption, du temps d'égalisation de pression, du temps de nettoyage et du débit de gaz produit sur les performances de production d'oxygène dans les zones de plateau ont été étudiés expérimentalement et analysés théoriquement. Les résultats montrent qu'une prolongation appropriée du temps d'adsorption est propice à l'augmentation de la pression d'adsorption et à l'amélioration des performances du gaz produit, mais un temps d'adsorption trop long entraînera la pénétration du lit de tamis moléculaire, ce qui entraînera une forte baisse de la teneur en oxygène (fraction volumique) du gaz produit ; prolonger le temps d'égalisation de pression dans une certaine mesure augmente la pression d'adsorption, améliorant ainsi les performances du gaz produit ; l'effet de production d'oxygène est meilleur sous un temps de nettoyage faible, et un temps de nettoyage trop long n'améliorera pas davantage la pureté du gaz produit, mais entraînera une grande quantité de déchets de gaz de haute pureté ; un débit de gaz produit élevé aide à éliminer l'accumulation de gaz produit de haute pureté au sommet de la tour d'adsorption et empêche l'oxygène de refluer vers la zone de transfert de masse. Les résultats de la recherche fourniront des orientations théoriques pour l’optimisation de l’effet de production d’oxygène PSA dans les zones de haute altitude et son application pratique.

Idées d'optimisation pour le procédé de production d'oxygène PSA dans les zones de plateau

Avec l'augmentation de l'altitude, la pression atmosphérique diminue et le volume d'échappement du compresseur diminue également en conséquence. À ce stade, le temps d'adsorption est prolongé pour augmenter la pression de travail dans la tour d'adsorption, améliorer l'efficacité du tamis moléculaire producteur d'oxygène et obtenir une plus grande quantité d'adsorption d'azote, ce qui peut avoir pour effet d'augmenter la teneur en oxygène du produit et la production d'oxygène. Plus l'altitude est élevée, plus la pression correspondante dans la tour d'adsorption à la fin du processus d'adsorption est basse et plus la pression initiale obtenue par la tour d'adsorption dans l'étape d'égalisation de pression après décompression et désorption est basse. En prolongeant de manière appropriée le temps d'égalisation de pression, davantage de gaz d'égalisation de pression peut entrer dans la tour d'adsorption, augmenter la pression d'adsorption initiale et la quantité d'adsorption d'azote du tamis moléculaire d'oxygène correspondante augmentera en conséquence, et l'indice de teneur en oxygène du produit augmentera également. Il convient de noter que le temps d'égalisation de pression ne peut pas être prolongé indéfiniment. S'il est trop long, l'azote s'échappera du tamis moléculaire d'oxygène saturé et entrera dans la tour d'adsorption terminée par désorption. Avec l'augmentation de l'altitude, plus la pression ambiante de désorption est basse, plus le degré de désorption de la tour d'adsorption est élevé et la demande en gaz de nettoyage diminuera à ce moment-là. Le volume de nettoyage doit être progressivement réduit à mesure que l'altitude augmente. Le volume de nettoyage réduit est évacué sous forme de gaz de produit, ce qui est bénéfique pour augmenter la production d'oxygène et la teneur en oxygène. La pression maximale correspondante de la tour d'adsorption augmentera avec la réduction du volume de nettoyage, ce qui est bénéfique pour l'amélioration de la teneur en oxygène du produit et de l'efficacité de production d'oxygène du tamis moléculaire. Dans les conditions de fonctionnement de faible débit de gaz de produit, la quantité d'oxygène accumulée sur le dessus du lit peut être libérée en augmentant le débit de gaz de nettoyage, ce qui peut ralentir les effets néfastes du mélange en retour de l'oxygène ; la pression d'adsorption peut être réduite en réduisant le débit de gaz d'égalisation de pression, ce qui peut ralentir l'accumulation d'oxygène dans le lit ; le dispositif d'alimentation en gaz à faible consommation d'énergie peut être remplacé pour réduire de manière appropriée le débit d'admission et réduire les coûts de production. Dans les conditions de fonctionnement de débit de gaz de produit élevé, l'effet de régénération du lit peut être amélioré en augmentant le débit de gaz de nettoyage.

Conclusion

L'équipe de R&D de NEWTEK a étudié l'influence de différents paramètres de processus (temps d'adsorption, temps d'égalisation de pression, temps de nettoyage et débit de gaz produit) de production d'oxygène sur l'effet de production d'oxygène dans un environnement de plateau, et a résumé les méthodes d'optimisation et de réglage du système de production d'oxygène, qui peuvent fournir des références importantes pour la direction d'optimisation et la stratégie d'ajustement du processus de production d'oxygène de plateau, et les principales conclusions suivantes ont été tirées.
(1) Avec le changement d'altitude, il existe un paramètre de temps d'adsorption optimal. Si le temps d'adsorption est trop court, l'efficacité de production d'oxygène du tamis moléculaire diminuera. Si le temps d'adsorption est trop long, la tour d'adsorption sera pénétrée par l'azote.
(2) Si le temps d'égalisation de pression est trop court, la pression initiale de la tour d'adsorption sera réduite, ce qui affectera la quantité finale d'azote adsorbée par le tamis moléculaire. Si le temps d'égalisation de pression est trop long, l'ammoniac dans la zone de saturation de transfert de masse de la couche d'adsorption du tamis moléculaire sera désorbé et entrera dans la tour d'adsorption qui vient d'être désorbée, ce qui entraînera une diminution de la teneur en oxygène produite.
(3) À la même altitude, la teneur en oxygène du produit augmente d'abord puis diminue avec le temps de nettoyage. Il existe un temps de nettoyage optimal. Plus l'altitude est élevée, plus la pression de désorption est faible, plus le degré de désorption du tamis moléculaire producteur d'oxygène est élevé et plus le temps de nettoyage optimal requis est court.
(4) Le débit optimal d'oxygène du gaz produit diminue à mesure que l'altitude augmente. À la même altitude, lorsque le débit d'oxygène du produit est faible, l'oxygène à haute teneur accumulé au sommet de la tour ne peut pas être évacué à temps, ce qui entraîne une pression partielle d'oxygène élevée dans la zone de transfert de masse supérieure de la tour d'adsorption, ce qui inhibe l'adsorption de l'azote par le tamis moléculaire producteur d'oxygène ; lorsque le débit d'oxygène du produit est trop important, l'ammoniac pénètre dans le lit d'adsorption, ce qui entraîne une forte baisse de la teneur en oxygène du produit.