Z razvojem gospodarstva in družbe se zahteve ljudi po gospodinjski vodi, industrijski vodi in vodnem okolju iz dneva v dan povečujejo, kar postavlja višje zahteve za različne procesne tehnologije čiščenja vode pri oskrbi z vodo in odvajanju.
Postopek proizvodnje kisika z nihajočo adsorpcijo (PSA) se pogosto uporablja v aplikacijah za oskrbo z vodo zaradi njegovih izjemnih prednosti, kot so nizka poraba energije pri proizvodnji kisika, hiter zagon in zaustavitev, majhne težave pri delovanju in majhne naložbe v opremo. Pri različnih praktičnih projektih oskrbe z vodo in odvodnjavanja, zlasti dezinfekcije in sterilizacije ter oksidacijske obdelave onesnaževal, je še posebej pomembno.
Proces proizvodnje kisika PSA je postal pomembna tehnična komponenta različnih procesov čiščenja vode pri oskrbi in odvajanju vode, prav tako pa je pomemben del, ki ga ne gre prezreti pri razvoju in aplikativnih raziskavah novih tehnologij in novih procesov na področju voda zdravljenje. Relevantne raziskave procesa pridobivanja kisika PSA so postale nova raziskovalna smer za znanstvene in tehnološke delavce na področju oskrbe z vodo in odvajanja. Z izboljšavo in uporabo zeolitnih molekularnih sit na osnovi litija (LiLSX) z nizkim razmerjem med silicijem in aluminijem ter visokim koeficientom ločevanja kisika in dušika je proces proizvodnje kisika PSA postal najpomembnejša proizvodna tehnologija za proizvodnjo kisika nevisoke čistosti ( čistost<95%).
Raziskave procesa proizvodnje kisika NEWTEK PSA se osredotočajo predvsem na razvoj molekularnih sit za proizvodnjo kisika, izboljšanje zasnove strukture adsorberja in optimizacijo poteka procesa. Programska simulacija in raziskave na majhnih eksperimentalnih napravah so postale pomembna sredstva za optimizacijo procesa proizvodnje kisika z adsorpcijo zaradi nihanja tlaka. Z optimizacijo procesa je mogoče izboljšati stopnjo rekuperacije kisika in čistost ter zmanjšati porabo energije pri proizvodnji kisika. Poleg tega se v napravah za proizvodnjo kisika PSA uporabljajo tudi bolj inteligentni avtomatski nadzorni sistemi za zmanjšanje porabe energije.
Raziskava optimizacije procesa proizvodnje kisika PSA s pomočjo programske simulacije in majhnih eksperimentalnih naprav ima na splošno razmeroma kratek cikel, omejene pridobljene podatke in ima določeno odstopanje od dejanskega delovanja velikih naprav za proizvodnjo kisika PSA. Za objekt raziskave smo vzeli delujočo obsežno adsorpcijsko napravo za proizvodnjo kisika s nihanjem tlaka, pridobili podatke o delovanju procesa naprave za več kot eno leto prek Aspen Process Data in izračunali porabo energije za proizvodnjo enote prostornine kisika na podlagi procesne podatke. Proučeno je bilo razmerje med glavnimi vplivnimi dejavniki na delovanje naprave in porabo energije pri proizvodnji kisika. Ugotovljeno je bilo, da ko se je vhodna temperatura naprave povečala s -5 stopinj na 35 stopinj, se je začetna poraba energije za proizvodnjo kisika najprej zmanjšala in nato povečala, in obstajala je očitna kvadratna povezava med začetno porabo energije za proizvodnjo kisika in vstopno temperaturo. Previsoka ali prenizka vstopna temperatura bo povzročila povečanje začetne porabe energije za proizvodnjo kisika. Vhodna temperatura z najnižjo začetno porabo energije za proizvodnjo kisika je 16,2 stopinje. Za vsako 1 stopinjo povečanja ali znižanja vstopne temperature glede na 16,2 stopinje se poraba energije pri proizvodnji kisika poveča za približno 7,4463*10-5kwh/Nm3. Ko se čistost kisika spremeni v kratkem času, višja kot je čistost kisika, večja je začetna poraba energije pri proizvodnji kisika. Obstaja linearna povezava med začetno porabo energije pri proizvodnji kisika in čistostjo kisika. Za vsak 1-odstotni porast čistosti kisika se začetna poraba energije pri proizvodnji kisika poveča za približno 0.0{{20}}71~0,0074kwh/Nm3. Hkrati, ko se čistost kisika spremeni za enako amplitudo, je povečanje začetne porabe energije za proizvodnjo kisika, ki ga povzroči povečanje čistosti med spremembo iz nizke na visoko čistost kisika, večje od zmanjšanja začetne porabe energije za proizvodnjo kisika, ki ga povzroči z zmanjšanjem čistosti med spremembo iz visoke na nizko čistost kisika. Med ciklom spreminjanja diferenčnega tlaka filtra za dovod zraka je očitno linearno razmerje med začetno porabo energije za proizvodnjo kisika (tj. popravljeno porabo energije za proizvodnjo kisika) in diferenčnim tlakom filtra za dovod zraka po korekciji temperature in pretvorbi čistosti. Če korekcija temperature in pretvorba čistosti nista izvedeni, razmerje med začetno porabo energije za proizvodnjo kisika in diferenčnim tlakom filtra za dovod zraka ni očitno in se celo zdi v nasprotju z osnovnim načelom, da povečanje upora dovoda zraka povzroči povečano poraba energije. To nadalje kaže, da sta korekcija temperature vstopnega zraka in pretvorba čistosti razumni in potrebni ter lahko zadostita potrebam analize in izračuna. Za vsak 1 mbar povečanja diferenčnega tlaka filtra za dovod zraka se poraba energije za proizvodnjo kisika (tj. popravljena poraba energije za proizvodnjo kisika) poveča za približno 0,0008kwh/Nm3. Po določitvi vpliva drugih večjih vplivnih dejavnikov na porabo energije za proizvodnjo kisika med delovanjem naprave za proizvodnjo kisika PSA je bil Design Expert 10.0.4 uporabljen za izvedbo analize odzivne površine o vplivu časa koraka procesa cikla PSA na končna poraba energije za proizvodnjo kisika.
Kot vplivni dejavniki so bili uporabljeni čas treh procesnih korakov "dovod zraka", "dovod zraka/proizvodnja kisika" in "zagotavljanje čiščenja", kot vrednosti odziva pa sta bili uporabljeni končna poraba energije pri proizvodnji kisika in stopnja pretoka kisika. za načrtovanje eksperimenta osrednje kombinacije. V skladu z izdelano eksperimentalno shemo je bila naprava prilagojena in izveden poskus delovanja za izračun začetne porabe energije za proizvodnjo kisika v pogojih različnih časovnih parametrov koraka procesa. V skladu s popravljenim razmerjem med začetno porabo energije za proizvodnjo kisika in vstopno temperaturo, čistostjo kisika in popravljeno porabo energije za proizvodnjo kisika ter diferenčnim tlakom sesalnega filtra, določenim v prejšnjem poglavju, je poraba energije za proizvodnjo kisika (tj. končna proizvodnja kisika poraba energije) pri enaki temperaturi dovoda, čistosti izdelka in referenčnih pogojih diferenčnega tlaka dovodnega filtra. Model končne porabe električne energije za proizvodnjo kisika je bil dobljen z regresijo. Z analizo variance je bilo ugotovljeno, da je bil regresijski model končne porabe energije pri proizvodnji kisika zelo pomemben (P Manjši ali enak 0,0001) in statistično pomemben. Pomanjkanje prileganja modela ni bilo pomembno. Imel je zadostno razlikovalno natančnost v območju načrtovanih vplivnih faktorjev. Preostala porazdelitev modela prilagajanja je bila približno ravna črta, kar je nadalje pokazalo, da je bil učinek prilagajanja modela dober in bi ga lahko uporabili za zamenjavo dejanskih eksperimentalnih točk za analizo rezultatov. Z analizo dvodimenzionalne konturne karte in tridimenzionalne odzivne površine je bil določen vpliv treh preučevanih delovnih korakov na končno porabo energije pri proizvodnji kisika.
The order of significance is: "air blasting" time> "purge" time>čas "vsesanja zraka/proizvodnje kisika".
Rešeni so optimalni procesni časovni parametri, ki minimizirajo končno porabo energije za proizvodnjo kisika. Optimalen čas postopka je:
Čas koraka "pihanje zraka" je 7,8 s, čas koraka "dovod zraka/proizvodnja kisika" je 4.0s in čas koraka "splakovanje" je 3,6 s. Naprava dejansko deluje z optimalnimi časovnimi parametri koraka procesa in izračuna se ustrezna končna poraba energije za proizvodnjo kisika. Relativno odstopanje med vrednostjo napovedi modela in povprečno vrednostjo končne porabe energije za proizvodnjo kisika pri več dejanskih operacijah je le 3,02 %, kar nadalje kaže, da ima regresijski model končne porabe energije za proizvodnjo kisika dobro natančnost in praktičnost. Poleg tega, da se ta model uporablja za analizo vpliva časa koraka procesa na končno porabo energije za proizvodnjo kisika v procesu proizvodnje kisika PSA, se lahko uporabi tudi za oceno končne porabe energije za proizvodnjo kisika v različnih časih korakov procesa. V primerjavi s porabo energije za proizvodnjo kisika pri prvotni zasnovi naprave se je poraba energije na standardni kubični meter proizvodnje kisika po optimizaciji časa koraka postopka zmanjšala za približno 5,42 %. Z optimizacijo delovanja je mogoče učinkovito zmanjšati porabo energije pri proizvodnji kisika in tako ustvariti pomembne gospodarske koristi. Metoda, ki jo uporablja NEWTEK za analizo dejavnikov, ki vplivajo na porabo energije za proizvodnjo kisika in optimizacijo delovanja naprave, lahko doseže namen zmanjšanja porabe energije za proizvodnjo kisika v napravi za proizvodnjo kisika PSA in lahko zagotovi osnovo in metodo za energijo ocena porabe in optimizacija delovanja adsorpcijske naprave za proizvodnjo kisika z nihanjem tlaka. Lahko bolje zagotovi prvovrstno opremo za svet.
Priljubljena oznake: industrijski kisikov stroj, proizvajalci, dobavitelji industrijskih kisikovih naprav na Kitajskem
