DOI: https://doi.org/10.18198/j.ind.gases.2013.0695

ВОЛНОВОЙ ПОДХОД К МОДЕЛИРОВАНИЮ ПРОЦЕССОВ КОРОТКОЦИКЛОВОЙ АДСОРБЦИИ

М. Б. Кравченко

Аннотация


Многие компании производят установки короткоцикловой адсорбции (КЦА) для извлечения кислорода, азота, водорода и других газов из воздуха и различных смесей. Несмотря на это, не существует надёжной методики описания происходящих в КЦА-установках процессов. Предложена новая методика расчёта процессов короткоцикловой безнагревной адсорбции (КЦА), основанная на волновом подходе к описанию нестационарных периодических процессов тепломассообмена. Приводится анализ решений для установок, предназначенных для получения кислорода из воздуха. Сформулированы условия, необходимые для высокоэффективной работы установок КЦА. Приведены результаты расчетов для различных марок цеолитов, позволяющие оптимизировать выбор цеолита для заданных условий работы. 


Ключевые слова


Волновая адсорбция; Короткоцикловая адсорбция; Кислород; Азот; Адсорбент

Полный текст:

PDF

Литература


Yang R.T. (1987). Gas separation by adsorption processes. — Butterworths: Boston. — 328 p.

Ruthven, D.M., Farooq, S., Knaebel, K.S. (1994). Pressure Swing Adsorption. — New York: VCH Publishers Inc.— 189 p.

Glupanov V.N., Shmulyatskiy Yu.I., Seregin Yu.A., Brehner S.A. (1991). Production of the oxygen and nitrogen adsorption air separation. Review. Series XM-14. Out-of TSINTIHIMNEFTEMASH. — 45 p. (Rus.).

Hayashi S., Kawai M., Kaneko T. (1996). Dynamics of high purity oxygen PSA// Gas Separation & Purification. — V. 1. — No. 10. P. 19-23.

Jee J.-G., Lee J.-S., Lee C.-H. (2001). Air separation by a small-scale two-bed medical O2 Pressure Swing Adsorption// Industrial & Engineering Chemical Research. — V. 40. — P. 3647-3658.

Ruthven D.M., Xu Z. (1993). Diffusion of Oxygen and Nitrogen in 5A Zeolite Crystals and Commercial 5A Pellets// Chemical Engineering Science. — No. 48. — P. 3307-3312.

Sherman J. D. (1999). Synthetic zeolites and other microporous oxide molecular sieves// Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — V. 7. — No. 96. — P. 3471-3478.

Cruz P., Santos J. C., Magalhães F. D., Mendes A. (2003). Cyclic adsorption separation processes: Analysis strategy and optimization procedure// Chemical Engineering Science. — V. 14. — No. 58. — P. 3143-3158.

Santos J.C., Portugal A.F., Magalhães F.D., Mendes A. (2004). Simulation and optimization of small oxygen pressure swing adsorption units// Industrial & Engineering Chemistry Research. — V. 26. — No. 43. — P. 8328-8338.

Teague K.G., Edgar T. F. (1999). Predictive dynamic model of a small pressure swing adsorption air separation unit// Industrial & Engineering Chemical Research. — V. 10. — No. 38. — P. 3761-3775.

Farooq S., Ruthven D. M., Boniface H. A. (1989). Numerical-Simulation of a Pressure Swing Adsorption Oxygen Unit// Chemical Engineering Science. — V. 12. — No. 44. — P. 2809-2816.

Kravchenko M.B. (2011). Wave adsorption. Analytical description and analysis of the processes// Tekhnicheskie Gazy. [Industrial Gases].— № 5. — P. 49-59. (Rus.).

Kravchenko M.B. (2012). Wave adsorption. The influence of grain size of the adsorbent for pressure swing adsorption processes// Holodilnaya tehnika i tehnologiya. [Refrigeration and technology]. — № 3. — P. 63-74. (Rus.).

Hutson N. D., Rege S.U., Yang R.T. (1999) Mixed Cation Zeolites: LiAg-X as a Superior Adsorbent for Air Separation// AIChE Journal. — V. 45. — No. 4. — P. 724-734.

Do D. D. (1998). Adsorption Analysis: Equlibria and Kinetics. — London: Imperial College Press. — 889 p.

Dreisbach F., Lusch H.W., Harting P. (2002). Highest Pressure Adsorption Equilibria Data: Measurement with Magnetic Suspension Balance and Analysis with a New Adsorbent/ Adsorbate-volume// Adsorption. — V. 2. — No. 8. — P. 95-109.

Hutson N.D., Zajic S.C., Yang R.T. (2000). Influence of residual water on the adsorption of atmospheric gases in Li-X zeolite: Experiment and simulation// Industrial & Engineering Chemistry Research. — V. 6. — No. 39. — P. 1775-1780.

Chou C.T., Huang W.C. (1994). Incorporation of a Valve Equation into the Simulation of a Pressure Swing Adsorption Process// Chemical Engineering Science. — V. 1. — No. 49. — P. 75-84.


Пристатейная библиография ГОСТ


1. Yang R.T. Gas separation by adsorption processes. — Butterworths: Boston, 1987. — P. 328.

2. Ruthven D.M., Farooq S., Knaebel, K.S. Pressure Swing Adsorption. — New-York: VCH Publishers Inc., 1994. — 189 p.

3. Глупанов В.Н., Шмуляцкий Ю.И., Серегин Ю.А., Брехнер С.А. Получение кислорода и азота адсорбционным разделением воздуха. Обзорная информация. Серия ХМ-14. — М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1991. — 45 с.

4. Hayashi S., Kawai M., Kaneko T. Dynamics of high purity oxygen PSA// Gas Separation & Purification. — 1996. — V. 1. — No. 10. — P. 19-23.

5. Jee J.-G., Lee J.-S., Lee C.-H. Air separation by a small-scale two-bed medical O2 Pressure Swing Adsorption// Industrial & Engineering Chemical Research. — 2001. — V. 40. — P. 3647-3658.

6. Ruthven D.M., Xu Z. Diffusion of Oxygen and Nitrogen in 5A Zeolite Crystals and Commercial 5A Pellets// Chemical Engineering Science. — 1993. — V. 18.— No. 48. — P. 3307-3312.

7. Sherman J. D. Synthetic zeolites and other microporous oxide molecular sieves// Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — 1999. — V. 7. — No. 96. — P. 3471-3478.

8. Cruz P., Santos J. C., Magalhaães F. D., Mendes A.  Cyclic adsorption separation processes: Analysis strategy and optimization procedure// Chemical Engineering Science. — 2003. — V. 14. — No. 58. — P. 3143-3158.

9. Santos J.C., Portugal A.F., Magalhaes F.D., Mendes A. Simulation and optimization of small oxygen pressure swing adsorption units// Industrial & Engineering Chemistry Research. — 2004. — V. 26. — No. 43. — P. 8328-8338.

10. Teague K.G., Edgar T. F. Predictive dynamic model of a small pressure swing adsorption air separation unit// Industrial & Engineering Chemical Research. — 1999. — V. 10. — No. 38. — P. 3761-3775.

11. Farooq S., Ruthven D. M., Boniface H. A. Numerical-Simulation of a Pressure Swing Adsorption Oxygen Unit// Chemical Engineering Science. — 1989. — V. 12. — No. 44. — P. 2809-2816.

12. Кравченко М.Б. Волновая адсорбция. Аналитическое описание и анализ процессов// Технические газы. — 2011. — № 5. — С. 49-59.

13. Кравченко М.Б. Волновая адсорбция. Влияние размера зёрен адсорбента на процессы короткоцикловой адсорбции// Холодильная техника и технология. — 2012. — № 3. — С. 63-74.

14. Hutson N. D., Rege S.U., Yang R.T. Mixed Cation Zeolites: Li Ag-X as a Superior Adsorbent for Air Separation// AIChE Journal. — V. 45. — No. 4. — P. 724-734.

15. Do D. D. Adsorption Analysis: Equlibria and Kinetics.  — London: Imperial College Press. 1998. — 889 p.

16. Dreisbach F., Lusch H.W., Harting P. Highest Pressure Adsorption Equilibria Data: Measurement with Magnetic Suspension Balance and Analysis with a New Adsorbent/ Adsorbate-volume// Adsorption. — 2002. — V. 2. — No. 8. — P. 95-109.

17. Hutson N.D., Zajic S.C., Yang R.T. Influence of residual water on the adsorption of atmospheric gases in Li-X zeolite: Experiment and simulation// Industrial &Engineering Chemistry Research. — 2000. — V. 6, — No. 39. — P. 1775-1780.

18. Chou C.T., Huang W.C. Incorporation of a Valve Equation into the Simulation of a Pressure Swing Adsorption Process// Chemical Engineering Science. — 1994. — V. 1. — No. 49. — P. 75-84.





Flag Counter