مقدمه
هوای محیط دارای 21 درصد اکسیژن، 78 درصد نیتروژن، 0.9 درصد آرگون و 0.1 درصد گازهای کمیاب است. در این میان، تولید گاز اکسیژن با خلوص بالا به عنوان یکی از مهم‌ترین گازهای صنعتی که مصرف قابل توجهی دارد از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
اصولاً دو روش رایج برای تولید اکسیژن وجود دارد:
روش اول تولید به کمک سرمایش عمیق یا اصطلاحا کرایوژنیک است که این روش برای خلوص خیلی بالا و تولید اکسیژن مایع مورد استفاده قرار می‌گیرد.
روش دوم جذب نوسان فشار (PSA) است که روشی کاربردی برای تولید اکسیژن در محل مصرف است.
شرح فرآیند
هوا در دمای محیط و فشار 1.4 بار به پکیج تولید اکسیژن وارد میشود. دبی هوا 75 لیتر بر دقیقه (معادل 0/05 مول بر ثانیه) میباشد. در شبیه سازی این پکیج صرفا اکسیژن (%21) و نیتروژن ( %79 ) در نظر گرفته شده است.
پکیج تولید اکسیژن شامل 2 بستر زئولیتی به طول 25 سانتی متر و طول /25 5 سانتی متر می باشد.
مشخصات بستر در شکل 1 نشان داده شده است.
به منظور تخمین ضرایب جذب از نتایج آزمایشگاهی استفاده شده است که در شکل 2 نشان داده شده است:
نحوه محاسبه ضرایب جذب
لازم بذکر است که در این سیستم ضرایب انتقال جرم مشخص نمی‌باشد و بایستی بر اساس سیستم های مشابه مقادیر آنها را تعیین کرد و یا اینکه به صورت سعی و خطا به منظور رسیدن به نتایج آزمایشگاهی آنها را تغییر داد.
همچنین می‌توان فرآیند جذب را دما ثابت فرض نمود و با توجه به فشار پایین سیستم می‌توان از فرض گاز ایده‌آل برای محاسبات اضافه نمود.
همانند سایر پکیج های PSA، این پکیج نیز شامل دو بستر میباشد که یکی در حال جذب و دیگری در حال احیا میباشد. جاذب های این پکیج توانایی جذب نیتروژن را دارند از این رو، خروجی بستر شامل اکسیژن غنی میباشد.
مدت زمان مرحله جذب 3/8 ثانیه میباشد. بخشی از اکسیژن خروجی از بستر در حال جذب صرف احیای بستر دیگر میشود. لازم بذکر است که مقدار این جریان مشخص نبوده و باید به صورت سعی و خطا تعیین شود.
مابقی جریان اکسیژن وارد تانک محصول میشود. این تانک در ابتدا حاوی هوا بوده و با ورود اکسیژن با خلوص بالا به مرور غلظت اکسیژن در آن افزایش مییابد. حجم تانک محصول حدود 4-^10 × 3.6 میباشد.
پس از گذشت 3/8 ثانیه شیر ورودی به بستر اول قطع شده و شیر ورودی به بستر دوم باز می شود و مجددا بخشی از اکسیژن تولیدی صرف احیای بستر اول شده و مابقی آن وارد تانک محصول میشود.
گاز خروجی از بستر در حال احیا به اتمسفر تخلیه میشود.
نتایج آزمایشگاهی
نتایج آزمایشگاهی دستگاه به قرار زیر می باشد:
نحوه عملکر د این پکیج
به منظور شفاف شدن نحوه عملکرد این پکیج به شکل زیر توجه کنید:
برای شبیه سازی این پکیج از یک بستر استفاده شده است که بتوان مقادیر مجهول در شبیه سازی را به نحوی بدست آورد که نتایج آن با نتایج آزمایشگاهی همخوانی داشته باشد.
نتیجه‌گیری
شبیه‌سازی پکیج تولید اکسیژن در Aspen Adsim
شرکت APIPCO واحد پکیج تولید اکسیژن را در نرم افزار ADSIM شبیه سازی کرده است. این پروژه همراه با آموزش میباشد. جهت خرید پروژه و یا کسب اطلاعات بیشتر در مورد آن، از طریق لینک زیر اقدام نمایید.