Staidéar Ar Scéim Feabhsúcháin Asaithe Swing Brú

Réamhrá

Le forbairt go mear ar thionsclaíocht agus ar uirbiú, tá ról tábhachtach ag teicneolaíocht scaradh gáis agus íonú i go leor réimsí. Tá aird fhorleathan tarraingthe aird fhorleathan ar asaithe luascáin brú (PSA), mar theicneolaíocht deighilte gáis éifeachtach, mar gheall ar a oibriú simplí, tomhaltas íseal fuinnimh agus raon feidhme leathan11-2. Tá roinnt teorainneacha fós ag an bpróiseas PSA traidisiúnta maidir le héifeachtúlacht deighilte agus úsáid fuinnimh, rud a spreag taighdeoirí chun modhanna feabhsaithe a lorg go leanúnach chun a fheidhmíocht a fheabhsú. Molann an páipéar seo modh feabhsaithe bunaithe ar theicneolaíocht PSA, arb é is aidhm leis an bpróiseas traidisiúnta PSA a bharrfheabhsú agus a éifeachtúlacht iarratais a fheabhsú i réimse na scaradh agus an íonú gáis. Trí leas iomlán a bhaint as adsorbents, coigeartú paraiméadair oibriúcháin agus dearadh feistí asaithe nua, tá sé tiomanta d'éifeachtúlacht idirscartha níos airde agus tomhaltas fuinnimh níos ísle a bhaint amach, rud a chuirfidh forbairt bhreise ar theicneolaíocht PSA chun cinn.

 

 

 

 

1 Prionsabal agus próiseas traidisiúnta asaithe swing brú
Is teicneolaíocht é asaithe swing brú (PSA) a bhaineann scaradh gáis amach bunaithe ar shaintréithe asaithe roghnacha adsorbents ar mhóilíní gáis. Is é an bunphrionsabal ná an difríocht i gcumas asaithe an adsorbent a úsáid le haghaidh gáis de chomhpháirteanna éagsúla ag brúnna éagsúla, agus an próiseas asaithe agus dí-asaithe gáis a bhaint amach trí bhrú [13-4] a choigeartú. Sa phróiseas PSA, de ghnáth déantar an meascán gáis trí leaba adsorber a líonadh le adsorbent oiriúnach. Sa chéim ardbhrú, déanfar an sprioc-chomhpháirt sa mheascán gáis a adsorbú ag an adsorbent, agus rachaidh an chomhpháirt neamh-sprioc tríd an leaba adsorbent agus a urscaoileadh ón gcóras tar éis íonú. Ina dhiaidh sin, sa chéim íseal-bhrú, trí bhrú a laghdú, déanfar an sprioc-chomhpháirt san adsorbent a dhí-asú agus a bhailiú chun spriocghás íonaithe a fháil.
Cuimsíonn próiseas traidisiúnta PSA na céimeanna seo a leanas de ghnáth: asaithe, scaoileadh brú, íonú, athchúrsáil agus méadú brú.
1) asaithe: Sa chéim ardbhrú, téann an meascán gáis tríd an leaba adsorber, tá an comhpháirt adsorbed go roghnach ag an adsorbent, agus téann an chomhpháirt neamh-sprioc tríd an leaba adsorbent.
2) Scaoileadh brú: Tar éis na céime asaithe, tosaíonn an sprioc-chomhpháirt ag dí-asú trí bhrú an leaba asaithe a laghdú, rud a bhaint amach dí-asú na comhpháirte sprice.
3) íonú: Déantar an sprioc-chomhpháirt dí-asorbed a phróiseáil tuilleadh ag an bhfeiste íonúcháin chun spriocghás ard-íonachta a fháil.
4) Athchúrsaíocht: Is féidir an spriocghás íonaithe a ath-instealladh isteach sa chóras chun deis ath-asaithe a sholáthar.
5) Méadú brú: Trí bhrú an leaba adsorber a mhéadú, cuirtear an adsorbent ar ais go stát asaithe ard chun ullmhú don chéad timthriall eile.
Tá roinnt fadhbanna ann maidir le cur i bhfeidhm praiticiúil an phróisis PSA traidisiúnta, rud a chuireann teorainn le feabhas breise ar a fheidhmíocht agus ar a éifeachtúlacht. Gcéad dul síos, tá am timthriall fada ag an bpróiseas PSA traidisiúnta, rud a fhágann go bhfuil timthriall táirgthe fada agus cumas táirgthe teoranta. Ní hamháin go n-ardóidh an t-am asaithe fada tomhaltas fuinnimh an chórais, ach cuireann sé teorainn lena chur i bhfeidhm ar scála mór i dtáirgeadh tionsclaíoch. Ar an dara dul síos, tá fadhb ama neamhchothromaithe sa phróiseas traidisiúnta PSA15-6 do gach céim oibríochta. Mar thoradh ar leithdháileadh ama míréasúnta na gcéimeanna éagsúla beidh éifeachtacht íseal an chórais agus laghdófar an éifeacht idirscartha agus éifeachtúlacht íonú. Ina theannta sin, tá tionchar áirithe ag dearadh an struchtúir adsorber agus an modh cúrsaíochta sa phróiseas traidisiúnta PSA ar fheidhmíocht an chórais. Beidh droch-sreabhadh gáis mar thoradh ar an struchtúr adsorber míréasúnta agus beidh tionchar aige ar an éifeacht scaradh. D'fhéadfadh fadhbanna a bheith ag an modh cúrsaíochta traidisiúnta mar luaineachtaí brú mór agus tomhaltas ardfhuinnimh.
Go hachomair, tá fadhbanna ag an bpróiseas traidisiúnta PSA ar nós am timthriall fada, am céim oibríochta neamhchothrom, agus struchtúr adsorber míréasúnta agus dearadh modh timthriall, rud a chuireann teorainn ar a éifeachtúlacht iarratais i réimse na scaradh agus an íonú gáis. Dá bhrí sin, tá sé riachtanach agus tá tábhacht mhór le feabhas a chur ar theicneolaíocht PSA.

 

 

 

 

2 leas iomlán a bhaint adsorbent
2.1 Roghnú adsorbent agus meastóireacht feidhmíochta
Is comhpháirt ríthábhachtach é adsorbent sa chóras PSA, agus tá ról lárnach ag a roghnú agus a fheidhmíocht in éifeacht deighilte agus tomhaltas fuinnimh an chórais. Maidir le roghnú adsorbent, is gá fachtóirí cosúil le hairíonna fisiceacha agus ceimiceacha an gháis sprice, cumas asaithe agus roghnaíocht an adsorbent a mheas. I measc adsorbents a úsáidtear go coitianta tá carbón gníomhachtaithe, rilleáin mhóilíneacha, etc.
Chun feidhmíocht an adsorbent a mheas, is féidir modhanna cosúil le turgnamh isotherm asaithe agus turgnamh asaithe dinimiciúil a úsáid. Is féidir leis an turgnamh isotherm asaithe méid asaithe na ngás comhábhair éagsúla a thomhas ag an adsorbent agus an cuar isotherm asaithe a fháil. Is féidir leis an turgnamh asaithe dinimiciúil insamhail a dhéanamh ar fheidhmíocht asaithe an adsorbent faoi choinníollacha próiseas iarbhír, lena n-áirítear táscairí mar ráta asaithe agus roghnaíocht.
2.2 Teicneolaíocht modhnú dromchla adsorbent
Tá modhnú dromchla adsorbents ar cheann de na modhanna tábhachtacha chun a bhfeidhmíocht asaithe a fheabhsú. Trí airíonna ceimiceacha agus struchtúr pore an dromchla adsorbent a athrú, is féidir a limistéar dromchla a mhéadú, is féidir an méid pore a choigeartú, agus is féidir an cumas asaithe agus an roghnaíocht a fheabhsú.
Áirítear le teicnící modhnú dromchla asaithe a úsáidtear go coitianta tuile, sil-leagan, malartú ian agus modhnú ceimiceach [17-8]. Is é an modh tuile ná an adsorbent a thumadh i dtuaslagán ar leith, agus airíonna dromchla an adsorbent a athrú trí imoibriú ceimiceach nó asaithe fisiceach idir an adsorbent agus an tsubstaint sa tuaslagán. Is é an modh taiscí ná sraith de shubstaintí sonracha, mar shampla ocsaídí miotail nó comhdhúile feidhmiúla orgánacha, a thaisceadh ar dhromchla an adsorbent chun gníomhaíocht agus roghnaíocht an adsorbent a mhéadú. Tugann an modh malairte ian isteach iain shonracha ar dhromchla an adsorbent chun na hairíonna muirear dromchla a athrú, rud a rialaíonn roghnaíocht an adsorbent. Is éard atá i gceist le modhnú ceimiceach ná grúpaí feidhmiúla ceimiceacha a thabhairt isteach ar dhromchla an adsorbent chun a n-airíonna ceimiceacha agus a chleamhnas a athrú.
2.3 Dearadh agus sintéis na n-asaithe nua
Chomh maith le feabhas a chur ar fheidhmíocht adsorbents traidisiúnta, is féidir feidhmíocht na gcóras PSA a fheabhsú freisin trí adsorbents nua a dhearadh agus a shintéisiú. Is féidir le adsorbents nua a bheith ina n-ábhar nuálacha bunaithe ar phrionsabail agus ábhair éagsúla. Mar shampla, is cineál nua adsorbent iad Creataí Miotail-Orgánacha (MOFanna) le porosity ard agus struchtúr inchoigeartaithe. Tá achar dromchla ollmhór agus toirt pore ag MOFanna, ar féidir leo níos mó suíomhanna asaithe a sholáthar, cumas asaithe agus roghnaíocht a fheabhsú9-101. Ina theannta sin, léiríonn nana-ábhair cosúil le nanafeadáin charbóin agus graphene luach iarratais féideartha mar adsorbents. Éilíonn dearadh agus sintéis na n-asaithe nua breithniú cuimsitheach ar fhachtóirí mar fheidhmíocht asaithe, cobhsaíocht, agus costas ullmhúcháin. Is féidir adsorbents nua le feidhmíocht asaithe den scoth a fháil trí leas iomlán a bhaint struchtúrach, modhnú feidhmiúil, agus feabhas a chur ar phróisis ullmhúcháin.
Trí roghnú agus feidhmíocht adsorbents a bharrfheabhsú, lena n-áirítear roghnú agus meastóireacht feidhmíochta adsorbents, teicneolaíocht modhnú dromchla adsorbent, agus dearadh agus sintéis adsorbents nua, is féidir éifeachtúlacht scaradh agus éifeacht íonú na gcóras PSA a fheabhsú go suntasach, ag cur chun cinn tuilleadh forbartha. na teicneolaíochta PSA. Pléifidh an chéad chuid eile an éifeacht a bhaineann le barrfheabhsú na bparaiméadar oibriúcháin ar fheidhmíocht na gcóras PSA.