Câu chuyện về máy tạo oxy PSA

Hấp phụ dao động áp suất (PSA) không phải là một quá trình mới và giống như hầu hết các phát minh tốt, với lợi thế là nhận thức muộn màng, nguyên lý này có vẻ rõ ràng. Như Trong tất cả các quy trình tách hấp phụ, yêu cầu thiết yếu là chất hấp phụ hấp phụ ưu tiên một thành phần (hoặc một họ các thành phần liên quan) từ nguồn cấp dữ liệu đã trộn. Độ chọn lọc này có thể phụ thuộc vào sự khác biệt về cân bằng hấp phụ hoặc vào tốc độ hấp thụ khác nhau (độ chọn lọc động học). Trong một số trường hợp, sự khác biệt về tốc độ có thể lớn đến mức loại IsS khuếch tán chậm hơn hoàn toàn khỏi chất hấp phụ (sàng lọc chọn lọc kích thước), và trong trường hợp này, rõ ràng có thể đạt được sự phân tách rất hiệu quả.

Tất cả các quá trình tách hấp phụ bao gồm hai bước chính:

(1) chất hấp phụ, trong đó các hạt được hấp phụ ưu tiên sẽ được tách ra khỏi nguyên liệu;
(2) tái sinh hoặc giải hấp, trong đó các loài này được loại bỏ khỏi chất hấp phụ, do đó "tái sinh" chất hấp phụ để sử dụng trong chu kỳ tiếp theo. sản phẩm hữu ích từ các bước hấp phụ hoặc tái sinh hoặc từ cả hai bước. Nước thải trong bước hấp phụ là sản phẩm tinh khiết đã được tinh chế từ đó các chất được hấp phụ ưu tiên đã được loại bỏ. Chất giải hấp được thu hồi trong bước tái sinh chứa các chất được hấp phụ mạnh hơn ở dạng cô đặc (so với nguyên liệu) và đôi khi được gọi là “rút” sản phẩm.

Đặc điểm cơ bản của quy trình PSA LÀ, trong bước tái sinh, các chất được hấp phụ ưu tiên sẽ được loại bỏ bằng cách giảm áp suất tổng, thay vì tăng nhiệt độ hoặc làm sạch bằng thiết bị dịch chuyển.

Khái niệm về một quy trình PSA. (a) Tải cquilibrum bằng prcsure. (h) bản phác thảo được chuẩn hóa cho thấy sự khác biệt giữa hồ sơ gia công cnc adorheu phse cho các vật liệu bị hấp thụ mạnh trong quy trình PSA hai giường đơn giản.

tác nhân (mặc dù bước thanh lọc áp suất thấp thường được bao gồm trong chu trình) Quá trình này hoạt động trong các điều kiện gần như đẳng nhiệt sao cho công suất hữu ích là sự chênh lệch tải giữa hai điểm, tương ứng với áp suất nạp và áp suất tái sinh, trên cùng một đường đẳng nhiệt [ Hình 1.1(a)l.Hình 1.1(b) thể hiện dưới dạng sơ đồ sự chuyển động của các đường cong nồng độ trong các bước cấp liệu áp suất cao và tái sinh áp suất thấp. Bước cấp liệu thường kết thúc trước khi thành phần hấp phụ mạnh hơn phá vỡ lớp đệm, trong khi bước tái sinh thường kết thúc trước khi lớp được giải hấp hoàn toàn. Do đó, ở trạng thái ổn định theo chu kỳ, cấu hình dao động về một vị trí trung bình trên lớp

 

Máy tạo khí oxy Psa

Máy tạo oxy y tế Psa

Nhà máy oxy y tế PSA

Ưu điểm chính của PSA, so với các loại quá trình hấp phụ khác như dao động nhiệt, là áp suất có thể thay đổi nhanh hơn nhiều so với nhiệt độ, do đó có thể vận hành quy trình PSA theo chu kỳ nhanh hơn nhiều, do đó làm tăng xuyên suốt trên một đơn vị thể tích lớp hấp phụ. Hạn chế chính là các quy trình PSA bị hạn chế ở các thành phần không bị hấp phụ quá mạnh. Nếu các chất được hấp phụ ưu tiên bị hấp phụ quá mạnh thì cần có chân không cao không kinh tế để giải hấp trong quá trình tái sinh bước.Vì vậy, đối với các thành phần được hấp phụ rất mạnh, dao động nhiệt thường là opton được ưa thích vì sự thay đổi nhiệt độ khiêm tốn tạo ra, nói chung, một sự thay đổi tương đối lớn trong hằng số cauilibrum hấp phụ khí-rắn.

Các quy trình PSA không phức tạp hơn hầu hết các quy trình phân tách thông thường, nhưng chúng khác nhau ở một đặc điểm cơ bản: PTOCess Hoạt động trong các điều kiện thoáng qua, trong khi hầu hết các quy trình như hấp thụ, chiết xuất và phân tán đều hoạt động trong các điều kiện ổn định.

Kết quả là cả khung khái niệm và quy trình thiết kế đều khá khác nhau. Sự khác biệt này có thể được giải thích tốt nhất bằng thuật ngữ toán học. Một quá trình ở trạng thái ổn định có thể được mô tả bằng toán học bằng một phép tính vi phân thông thường (hoặc một tập hợp các phương trình vi phân thông thường) và để thu được mối quan hệ giữa các biến vận hành và hiệu suất quá trình chỉ có sự tích hợp của bộ phương trình này. Ngược lại, một quá trình nhất thời được mô tả bằng một loạt các phương trình vi phân từng phần và điều này đòi hỏi một quy trình giải phức tạp hơn. Kết quả là mối quan hệ giữa hiệu suất quá trình và khả năng vận hành nói chung là ít rõ ràng hơn. Các quy trình hoặc thiết kế và tính toán của các khối PSA phần lớn có sẵn trong tài liệu mở. Tuy nhiên, chúng vẫn chưa được chấp nhận rộng rãi như một phần của chương trình giảng dạy kỹ thuật hóa học thông thường và do đó, một bầu không khí bí ẩn nhất định vẫn tồn tại. .

Tuy mới bắt đầu từ rất sớm, nhưng thực sự chỉ trong những năm 1980, quy trình PSA mới được chấp nhận thương mại rộng rãi. Điều này được minh họa trong Hình 1.2, biểu thị số lượng công bố hàng năm và số bằng sáng chế Hoa Kỳ liên quan đến quy trình PSA trong năm. Lý do cho sự chậm trễ bất thường của ông giữa việc phát minh và thương mại hóa các quy trình như vậy không hoàn toàn rõ ràng, nhưng có vẻ như sự phản đối lợi ích cố hữu trong ngành công nghiệp khí cryogentc và sự thiếu hiểu biết về các nguyên tắc cơ bản của các kỹ sư hành nghề có lẽ là đáng kể. các nhân tố. Trong những năm 1970, sự quan tâm đến các thiết bị phân tách thay thế Dro-cesses được kích thích bởi sự leo thang của chi phí năng lượng liên quan đến giá dầu thô tăng. Mặc dù chi phí năng lượng đã giảm trong những năm 1980, động lực để kiểm tra các quy trình thay thế và làm cho công nghệ phù hợp với thông số kỹ thuật của sản phẩm Đã tiếp tục.