Ujian Teknologi Pengeluaran Oksigen Penjerapan Tekanan Swing Tekanan Kecil

 Teknologi pengeluaran oksigen penjerapan ayunan tekanan berskala kecil
 

Teknologi pengeluaran oksigen small pressure swing adsorption (PSA) menggunakan udara sebagai bahan mentah untuk menghasilkan oksigen melalui penjerapan fizikal, dengan tenaga elektrik sebagai satu-satunya sumber tenaganya. Dalam beberapa minit selepas dihidupkan, peralatan boleh terus menghasilkan oksigen perubatan dengan kandungan oksigen lebih daripada 90%, memenuhi piawaian penjagaan perubatan. Teknologi ini menawarkan kelebihan seperti operasi mudah, kebolehpercayaan, bekalan oksigen jangka panjang dan keberkesanan kos.

Penumpu oksigen PSA kecil digunakan secara meluas di hospital, rumah, hotel, bar oksigen, dan tempat awam lain, dengan keperluan yang ketat untuk saiz, berat, bunyi dan penggunaan tenaga. Untuk memenuhi permintaan ini, penumpu mestilah padat, ringan, mudah alih, senyap dan cekap tenaga. Untuk meningkatkan lagi prestasi penjana oksigen PSA kecil, kajian ini meneroka faktor yang mempengaruhi pengeluaran oksigen, termasuk pemilihan ayak molekul, masa penukaran, pengoptimuman langkah penyamaan tekanan, dan kapasiti tangki simpanan oksigen. Matlamatnya adalah untuk meningkatkan kecekapan pengeluaran oksigen, mengurangkan penggunaan tenaga, dan memanjangkan hayat perkhidmatan peralatan melalui pengoptimuman ini.

 

 

 

Aliran proses

Pengeluaran oksigen penjerapan ayunan tekanan (PSA) bergantung pada kapasiti penjerapan berbeza penapis molekul zeolit ​​untuk oksigen dan nitrogen di bawah tekanan yang berbeza-beza. Pada tekanan tinggi, nitrogen diserap, memperkaya oksigen, manakala pada tekanan rendah, nitrogen dinyahserap, menghasilkan gas kaya oksigen. Katil penjerapan berbilang ditukar mengikut urutan untuk pengeluaran oksigen berterusan. Proses PSA biasa termasuk penjerapan tekanan tinggi dengan nyahjerapan atmosfera (PSA), penjerapan bertekanan dengan nyahjerapan vakum (VPSA), dan penjerapan atmosfera dengan nyahjerapan vakum (VSA).

Proses PSA digunakan secara meluas dalam pengeluaran oksigen berskala kecil kerana kesederhanaan dan pelaburan yang rendah, tetapi penggunaan tenaga yang tinggi telah mendorong minat dalam proses VPSA yang lebih cekap tenaga. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, teknologi VPSA telah mendapat daya tarikan dalam aplikasi berskala kecil, dengan produk telah pun dilancarkan di luar negara.

Untuk meningkatkan pemulihan gas, ketulenan oksigen, dan mengurangkan penggunaan tenaga, langkah penyamaan tekanan (PE) telah diperkenalkan. Langkah ini menghubungkan dua menara penjerapan, membenarkan gas dari menara tekanan tinggi mengalir ke menara tekanan rendah, mengimbangi tekanan mereka. Pemulihan tenaga mekanikal dan pengoptimuman pengagihan kepekatan gas ini meningkatkan kecekapan tenaga dan kadar pemulihan.

Kajian menunjukkan bahawa proses PSA dengan PE dengan ketara mengurangkan tekanan pensuisan, kehilangan kuasa pemampat dan kehilangan kuasa katil sambil meningkatkan kecekapan tenaga dan pemulihan gas. Walaupun PE telah digunakan secara meluas dalam sistem berskala besar, penggunaannya dalam peranti berskala kecil adalah kurang biasa disebabkan oleh had teknikal dan kos. Dalam pengeluaran oksigen PSA berskala kecil, PE boleh dilaksanakan di salur masuk, alur keluar atau kedua-dua hujung menara penjerapan, meningkatkan prestasi, kecekapan dan penjimatan tenaga.

 

 

Proses ujian

1-penapis; 2-pemampat; 3-lebih sejuk; 4-tolok tekanan; 5-injap solenoid lima hala dua kedudukan; 6-peredam; 7-menara penjerapan; 8-injap solenoid penyamaan tekanan; 9-injap pendikit; 10-injap tiga hala; 11-injap sehala; 12-tangki simpanan gas; 13-injap pengehad tekanan;
14-meter aliran; 15-panel kawalan

Peranti eksperimen menggunakan panel kawalan untuk mengurus injap solenoid lima hala dua kedudukan dan injap solenoid penyama tekanan, membolehkan tiga konfigurasi proses: tiada penyamaan tekanan, penyamaan tekanan pada salur masuk udara dan penyamaan tekanan pada kedua-dua hujung penjerapan menara. Sistem melaraskan masa penyamaan tekanan dan masa sambungan masuk udara untuk bertukar antara proses ini.

Udara ditulenkan, dimampatkan dan disejukkan sebelum memasuki menara penjerapan dengan penapis molekul zeolit ​​untuk diasingkan. Oksigen yang dipisahkan mengalir ke dalam tangki simpanan gas, manakala baki nitrogen dibuang. Aliran oksigen dikawal oleh meter aliran, dan masa pensuisan diselaraskan melalui panel kawalan. Kandungan oksigen diukur menggunakan kaedah larutan ammonia kuprum dan meter oksigen pintar YHL.

Percubaan ini memberi tumpuan kepada kesan faktor seperti jenis penapis molekul, masa pensuisan, langkah penyamaan tekanan, nisbah menara penjerapan dan isipadu tangki simpanan ke atas pengeluaran oksigen. Sesetengah parameter tidak berdimensi untuk analisis yang lebih jelas tentang kesannya terhadap prestasi.

Kesimpulan
 

Jenis penapis molekul yang berbeza mempunyai kesan yang ketara ke atas kecekapan pengeluaran oksigen, dengan penapis molekul LiX berprestasi terbaik. Menggunakan LiX boleh mengurangkan saiz menara penjerapan, merendahkan nisbah oksigen-ke-udara, dan meningkatkan prestasi mesin secara keseluruhan.

Masa bertukar adalah parameter utama dalam pengeluaran oksigen penjerapan ayunan tekanan (PSA). Masa pensuisan optimum untuk sistem tertentu mesti ditentukan melalui percubaan.

Memperkenalkan langkah penyamaan tekanan (PE) secara berkesan boleh meningkatkan kandungan oksigen dan kadar pemulihan, yang membawa kepada penjimatan tenaga. Penambahan satu langkah PE dengan ketara meningkatkan kedua-dua kepekatan oksigen dan kadar pemulihan. Oleh itu, untuk sistem pengeluaran oksigen PSA berskala kecil, proses PE satu langkah yang mudah biasanya digunakan.

Meningkatkan nisbah ketinggian kepada diameter menara penjerapan membantu meningkatkan prestasi pengeluaran oksigen dalam sistem PSA berskala kecil. Walau bagaimanapun, nisbah yang terlalu tinggi boleh mengurangkan penggunaan penapis molekul dan menyebabkan kesan dinding yang ketara, yang memberi kesan negatif terhadap kecekapan pengeluaran oksigen.

Meningkatkan kapasiti tangki simpanan gas membantu meningkatkan kandungan oksigen dan mengurangkan turun naik dalam bekalan oksigen.