Numerical Study of the Dynamics of Air Separation Process by Pressure Swing Adsorption

Аннотация

С использованием математического моделирования и метода конечных элементов проведены вычислительные эксперименты по исследованию системных связей и закономерностей процесса короткоцикловой безнагревной адсорбции при разделении воздуха и концентрирования (получения) кислорода. Проведено изучение влияния режимных и конструктивных переменных на динамику и технологические показатели эффективности данного процесса, а именно: 1) входных переменных (состава и температуры атмосферного воздуха, давления воздуха на выходе компрессора) на выходные переменные (степень извлечения, чистоту кислорода, производительность установки и т.п.) объекта исследования в широком диапазоне варьирования управляющих переменных (длительности цикла адсорбция-десорбция, отношения давлений на стадиях адсорбции и десорбции и коэффициента обратного потока воздуха, обогащенного кислородом); 2) конструктивных параметров (высоты слоя, диаметра частиц и предельного адсорбционного объема адсорбента) на величину адсорбции, равновесной текущей концентрации адсорбтива в потоке газовой смеси на внешней поверхности гранул адсорбента, значение кинетического коэффициента адсорбции (коэффициента внешней массоотдачи адсорбтива (преимущественно азота) из газовой фазы в адсорбент). В ходе анализа результатов вычислительных экспериментов установлены наиболее перспективные режимные и конструктивные параметры для оптимального проектирования установок обогащения воздуха кислородом методом короткоцикловой адсорбции с изменяющимся давлением.