עם התפתחות הכלכלה והחברה, הדרישות של אנשים למים ביתיים, מים תעשייתיים וסביבת מים עולות מיום ליום, מה שמציב דרישות גבוהות יותר לטכנולוגיות שונות לטיפול במים באספקת מים וניקוז.
תהליך ייצור החמצן בתנופת לחץ (PSA) נמצא בשימוש נרחב ביישומי אספקת מים בשל יתרונותיו הבולטים כגון צריכת אנרגיה נמוכה לייצור חמצן, התחלה ועצירה מהירים, קושי תפעול נמוך והשקעה נמוכה בציוד. בפרויקטים מעשיים שונים של אספקת מים וניקוז, במיוחד חיטוי ועיקור וטיפול בחמצון מזהמים, זה משמעותי במיוחד.
תהליך הפקת חמצן PSA הפך למרכיב טכני חשוב בתהליכי טיפול במים שונים באספקת מים וניקוז, והוא גם חלק חשוב שאי אפשר להתעלם ממנו בפיתוח ומחקר יישומי של טכנולוגיות חדשות ותהליכים חדשים בתחום המים יַחַס. המחקר הרלוונטי על תהליך הפקת חמצן PSA הפך לכיוון מחקרי חדש עבור עובדים מדעיים וטכנולוגיים בתחום אספקת מים וניקוז. עם השיפור והיישום של מסננות מולקולריות זאוליט על בסיס ליתיום (LiLSX) עם יחס סיליקון-אלומיניום נמוך ומקדם הפרדת חמצן-חנקן גבוה, תהליך ייצור החמצן PSA הפך לטכנולוגיית הייצור החשובה ביותר לייצור חמצן שאינו טוהר גבוה ( טוֹהַר<95%).
המחקר על תהליך ייצור החמצן של NEWTEK PSA מתמקד בעיקר בפיתוח של מסננות מולקולריות לייצור חמצן, שיפור עיצוב מבנה הסופחים ואופטימיזציה של זרימת התהליך. הדמיית תוכנה ומחקר על מכשירים ניסיוניים קטנים הפכו לאמצעי חשוב לייעול תהליך ייצור החמצן בספיחת תנודת הלחץ. באמצעות אופטימיזציה של תהליך, ניתן לשפר את קצב התאוששות החמצן והטוהר, ולהפחית את צריכת האנרגיה של ייצור חמצן. בנוסף, מערכות בקרה אוטומטיות חכמות יותר משמשות גם במכשירי ייצור חמצן PSA להפחתת צריכת האנרגיה.
מחקר האופטימיזציה של תהליך ייצור חמצן PSA באמצעות סימולציית תוכנה והתקני ניסוי קטנים הוא בדרך כלל בעל מחזור קצר יחסית, נתונים מוגבלים המתקבלים, ויש לו סטייה מסוימת מהפעולה בפועל של התקני ייצור חמצן PSA בקנה מידה גדול. לקחנו את מכשיר ייצור החמצן לספיחת הלחץ בקנה מידה גדול כאובייקט המחקר, השגנו את נתוני פעולת התהליך של המכשיר במשך יותר משנה אחת באמצעות Aspen Process Data, וחישבנו את צריכת החשמל של ייצור יחידת נפח חמצן על בסיס נתוני התהליך. נחקר הקשר בין גורמי ההשפעה העיקריים בהפעלת המכשיר לבין צריכת החשמל של ייצור חמצן. נמצא שכאשר טמפרטורת הכניסה של המכשיר עלתה מ--5 מעלות ל-35 מעלות, צריכת החשמל הראשונית של ייצור החמצן ירדה ולאחר מכן עלתה, והיה קשר ריבועי ברור בין צריכת החשמל הראשונית לייצור חמצן לבין טמפרטורת הכניסה. טמפרטורת צריכה גבוהה מדי או נמוכה מדי תוביל לעלייה בצריכת החשמל הראשונית לייצור חמצן. טמפרטורת הצריכה עם צריכת החשמל הראשונית הנמוכה ביותר של ייצור חמצן היא 16.2 מעלות. על כל עלייה או ירידה של מעלה אחת בטמפרטורת הצריכה ביחס ל-16.2 מעלות, צריכת החשמל של ייצור החמצן עולה בכ-7.4463*10-5kWh/Nm3. כאשר טוהר החמצן משתנה תוך פרק זמן קצר, ככל שטוהר החמצן גבוה יותר, כך צריכת החשמל הראשונית של ייצור חמצן גבוהה יותר. קיים קשר ליניארי בין צריכת החשמל הראשונית לייצור חמצן לטוהר החמצן. על כל עלייה של 1% בטוהר החמצן, צריכת החשמל הראשונית של ייצור החמצן עולה בכ-0.0{{20}}71~0.0074kWh/Nm3. יחד עם זאת, כאשר טוהר החמצן משתנה באותה משרעת, העלייה בצריכת החשמל הראשונית של ייצור חמצן הנגרמת מהעלייה בטוהר במהלך השינוי מטוהר חמצן נמוך לגבוה, גדולה מהירידה בצריכת החשמל הראשונית של ייצור חמצן הנגרמת. על ידי הירידה בטוהר במהלך השינוי מטוהר חמצן גבוה לנמוך. במהלך מחזור שינוי הלחץ ההפרש של מסנן צריכת האוויר, הקשר הליניארי בין צריכת החשמל הראשונית של ייצור החמצן (כלומר, צריכת החשמל של הפקת חמצן מתוקנת) לבין לחץ ההפרש של מסנן צריכת האוויר לאחר תיקון הטמפרטורה והמרת הטוהר. כאשר לא מבוצעים תיקון טמפרטורה והמרת טוהר, הקשר בין צריכת החשמל הראשונית לייצור חמצן לבין לחץ ההפרש של מסנן כניסת האוויר אינו ברור, ואף נראה כמנוגד לעיקרון הבסיסי שלפיו העלייה בהתנגדות כניסת האוויר מביאה לעלייה צריכת אנרגיה. זה עוד מראה שתיקון טמפרטורת כניסת האוויר והמרת הטוהר הם סבירים והכרחיים, ויכולים לענות על צורכי הניתוח והחישוב. עבור כל עלייה של 1mbar בלחץ ההפרש של מסנן צריכת האוויר, צריכת החשמל של ייצור החמצן (כלומר, צריכת החשמל של הפקת חמצן מתוקנת) עולה בכ-0.0008kWh/Nm3. לאחר קביעת ההשפעה של גורמים משפיעים עיקריים אחרים על צריכת החשמל של ייצור החמצן במהלך פעולת מכשיר ייצור החמצן PSA, נעשה שימוש ב-Design Expert 10.0.4 לביצוע ניתוח משטח תגובה על השפעת זמן הצעד של תהליך מחזור ה-PSA על צריכת חשמל סופית לייצור חמצן.
הזמן של שלושת שלבי התהליך של "צריכת פיצוץ אוויר", "צריכת אוויר/ייצור חמצן" ו"הספקת טיהור" שימש כגורמים המשפיעים, וצריכת החשמל הסופית של הפקת חמצן וקצב זרימת החמצן שימשו כערכי התגובה לעצב את ניסוי השילוב המרכזי. על פי תכנית הניסוי שתוכננה, ההתקן הותאם וניסוי הפעולה בוצע כדי לחשב את צריכת החשמל הראשונית של ייצור חמצן בתנאים של פרמטרים שונים של זמן שלבי התהליך. על פי הקשר המתוקן בין צריכת החשמל הראשונית לייצור חמצן וטמפרטורת הצריכה, טוהר החמצן וצריכת החשמל המתוקנת של ייצור החמצן ולחץ ההפרש של מסנן הצריכה שנקבע בפרק הקודם, צריכת החשמל בייצור החמצן (כלומר, ייצור החמצן הסופי צריכת חשמל) תחת אותה תנאי טמפרטורת צריכה, טוהר המוצר ותנאי השוואת הפרש הלחץ של מסנן הצריכה. המודל של צריכת החשמל הסופית של ייצור חמצן התקבל על ידי רגרסיה. באמצעות ניתוח שונות, נמצא שמודל הרגרסיה של צריכת החשמל הסופית של ייצור חמצן היה מובהק ביותר (P פחות או שווה ל-0.0001) ומובהק סטטיסטית. חוסר ההתאמה של הדגם לא היה משמעותי. היה לו דיוק הבחנה מספיק בטווח של גורמי ההשפעה המתוכננים. ההתפלגות השיורית של מודל ההתאמה הייתה בערך קו ישר, מה שהראה עוד כי אפקט התאמת המודל היה טוב וניתן להשתמש בו כדי להחליף את נקודות הניסוי האמיתיות לניתוח התוצאות. באמצעות ניתוח של מפת קווי מתאר דו מימדית ומפת משטח תגובה תלת מימדית, נקבעה ההשפעה של שלושת שלבי הפעולה שנלמדו על צריכת החשמל הסופית של ייצור חמצן.
The order of significance is: "air blasting" time> "purge" time>זמן "צריכת אוויר/ייצור חמצן".
נפתרים פרמטרי זמן התהליך האופטימליים הממזערים את צריכת החשמל הסופית של ייצור חמצן. זמן שלב התהליך האופטימלי הוא:
זמן השלב "התפוצצות אוויר" הוא 7.8 שניות, זמן השלב "צריכת אוויר/ייצור חמצן" הוא 4.0 שניות, וזמן ה"טיהור" של השלב הוא 3.6 שניות. המכשיר מופעל למעשה עם פרמטרי זמן שלב התהליך האופטימליים ומחושבת צריכת החשמל הסופית של הפקת החמצן המתאימה. הסטייה היחסית בין ערך חיזוי המודל לבין הערך הממוצע של צריכת החשמל הסופית של ייצור חמצן של ריבוי פעולות בפועל היא רק 3.02%, מה שמראה עוד כי למודל הרגרסיה של צריכת החשמל הסופית של ייצור חמצן יש דיוק ומעשיות טובים. בנוסף לשימוש כדי לנתח את ההשפעה של זמן שלב התהליך על צריכת החשמל הסופית של ייצור חמצן בתהליך ייצור החמצן PSA, ניתן להשתמש במודל זה גם להערכת צריכת החשמל הסופית של ייצור החמצן בזמני שלבי תהליך שונים. בהשוואה לצריכת החשמל של הפקת חמצן בתכנון הראשוני של המכשיר, צריכת החשמל למטר מעוקב סטנדרטי של ייצור חמצן לאחר ייעול זמן שלב התהליך ירדה בכ-5.42%. באמצעות אופטימיזציה של הפעולה, ניתן להפחית ביעילות את צריכת החשמל של ייצור חמצן כדי לייצר יתרונות כלכליים משמעותיים. השיטה בה משתמש NEWTEK לניתוח הגורמים המשפיעים על צריכת החשמל של הפקת חמצן וייעול פעולת המכשיר יכולה להשיג את המטרה של הפחתת צריכת החשמל של הפקת חמצן במכשיר הפקת חמצן PSA, ויכולה לספק בסיס ושיטה לאנרגיה הערכת צריכה ואופטימיזציה של תפעול של מכשיר ייצור חמצן לספיחת נדנדת לחץ. זה יכול לספק טוב יותר ציוד מהשורה הראשונה לעולם.
תגיות פופולריות: מכונת חמצן תעשייתית, יצרנים, ספקים של מכונות חמצן תעשייתיות בסין
