Қытай: қысымның ауытқуы адсорбциясы қалай жұмыс істейді? 

Бұл газды бөлу немесе өнеркәсіптік ауқымда кептіру кезінде жиі сұралатын нәрсе. Көптеген адамдар автоматтандыруы көп күрделі қондырғыларды бірден елестетеді, бірақ шын мәнінде негізгі принцип - циклдік, оның мәні.қысымның ауытқуы адсорбциясы. Ашығын айтқанда, бұл сиқыр емес, бақыланатын «ингаляция?» және ?дем шығару? адсорбент. Мен өзім цехқа жаңадан келгендердің инъекция қысымын десорбция қысымымен шатастыратынын байқадым, сондықтан өнімнің ылғалдылығы өзгереді. Оны жылтырақсыз түсінейік.

Процестің жүрегі: түйіршіктер мұнарасы ғана емес

Негізгі идея - цеолиттер немесе белсендірілген көмір сияқты кейбір материалдардың қысым астында молекулаларды бетінде таңдаулы түрде ұстау қабілетін пайдалану. Бірақ бүкіл трюк «айнымалыда». Бір адсорбер жұмыс істейдіадсорбция- мақсатты құрамдас бөлікті шикі ағыннан алады, ал екіншісі қысымды босату, жиі вакуумдау және тазарту арқылы қалпына келтіріледі. Бұл статикалық сүзу емес, бұл цикл. Қытайда көптеген сутегі өндіру зауыттарында немесе табиғи газды тазарту қондырғыларында бұл негіз болып табылады.

Жалпы қателік - адсорбциялық қысым неғұрлым жоғары болса, соғұрлым жақсы деп ойлау. Иә, сыйымдылық артады, бірақ белгілі бір шектеуден кейін қысуға арналған энергия шығындары барлық артықшылықтарды жейді. Біз баланс нүктесін іздеуіміз керек. Мен этиленді кептіруге арналған жоба есімде, мұнда қысым бастапқыда 12 барға орнатылды, ақырында, сынақтан кейін ол 9-ға дейін төмендеді. Адсорбция сәл баяу болды, бірақ молекулалық електердің қызмет ету мерзімі айтарлықтай артты, ал энергияны тұтыну үнемді болды.

Мен үнемі қарайтын негізгі параметр - қабаттағы адсорбциялық фронттың пішіні. Егер ол тым бұлыңғыр болса немесе, керісінше, өткір болса, бірақ үлкен қысымның төмендеуі болса, бірдеңе дұрыс емес. Түйіршіктер түйіршіктелген немесе бастапқы газда адсорбентті уландыратын қоспалар бар. Көрнекі түрде, әрине, сіз оны көрмейсіз, бірақ розеткадағы онлайн анализаторларға және қысымның төмендеуіне сәйкес бәрі анық болады.

Десорбция: негізгі жоғалтулар сол жерде

Регенерация кезеңі, қысымның босатылуы - бұл ең ауыр нәрсе. орын. Көптеген адамдар атмосфераға қысымды босату жеткілікті деп ойлайды, ал адсорбент дайын. Тәжірибеде бұл жолмен көп өнім (сутегі сияқты) жоғалады, ал адсорбенттің өзі нашар тазартылады. Сондықтан тиімді схема көп сатылы қысымды босату (тепе-теңдік десорбциясы), содан кейін тазарту болып табылады. Жиі қазірдің өзінде тазартылған өнімнің бір бөлігі тазарту үшін пайдаланылады, бұл жабық циклды жасайды.

Міне, нақты жағдай: ауадан азот өндіретін бір қондырғыда олар оны тұтынуды азайту арқылы тазарту газын үнемдеуге тырысты. Нәтижесінде цеолиттен ылғал толығымен жойылмады, бірнеше циклден кейін шығыстағы шық нүктесі көтерілді. Мен тоқтап, терең термиялық регенерацияны жүргізуге тура келді - тоқтау және жоғалтулар. Бұл оңтайландырудың классикалық қатесі.қысымның ауытқуы адсорбциясы.

Вакуумдық десорбция (VPSA) бар қызықты нүкте. Бұл көбінесе ауадан оттегін алудың ең жақсы тәсілі. Колоннадағы қысымды жоғары вакуумға дейін төмендету десорбцияның қозғаушы күшін күрт арттырады. Бірақ мұнда проблемалар бар - сізге жоғары сапалы вакуумдық сорғылар және жүйенің абсолютті тығыздығы қажет. Кішкене ағып кету және тиімділік көз алдымызда төмендейді. Мен айналмалы қалақшалы сорғыларды пайдаланатын қондырғылармен жұмыс істедім, сондықтан оларды негізгі өндірістік желіге қарағанда қатаң түрде кесте бойынша дерлік ұстау керек болды.

Материалдар маңызды: барлық цеолит бірдей емес

Адсорбентті таңдау табыстың 50% құрайды. Кептіру үшін - цеолит 3А немесе 4А. Ауа қоспасын азот пен оттегіге бөлу үшін – цеолит 5А немесе 13Х. Бірақ бұл да догма емес. Мысалы, қуаттылығы жақсартылған модификацияланған материалдар биогаздан СО2 алу үшін белсенді түрде сынақтан өтуде. Көптеген конструкторлық институттарды шикізатпен қамтамасыз ететін қытайлық адсорбент өндірушілері бұл мәселеде үлкен жетістіктерге жетті.

Материалды бағалау кезінде нені іздеймін? Статикалық қуат туралы деректермен зауыт паспортында ғана емес. Механикалық тозуға төзімділік маңызды. Тұрақты қысымның төмендеуімен циклдік режимде түйіршіктер бір-біріне және аппараттың қабырғаларына үйкеледі. Егер беріктігі төмен болса, алты айдан кейін түтіктер мен клапандарды бітеп тастайтын түйіршіктердің орнына шаң пайда болады. Бір қарағанда қымбат емес болып көрінетін цеолитпен қайғылы тәжірибе болды - 4000 циклден кейін шаңды жою апатты болды.

Тағы бір нюанс - түйіршіктердің пішіні. Цилиндрлік экструдталған немесе сфералық? Шарлар әдетте аз ағынға төзімділік пен біркелкі бөлуді қамтамасыз етеді, бірақ сонымен бірге қымбатырақ. Қысымның төмендеуі маңызды болып табылатын кейбір қолданбалар үшін бұл баға айырмашылығы компрессорлық энергияны үнемдеу есебінен өтеледі. Бұл технологиялық жобалау кезеңінде өңделетін бөлшектер.

Автоматтандыру және клапандар: жүйенің нервтері

Адсорбциялық-десорбциялық цикл минуттарға, кейде ондаған минуттарға созылады. Барлығы берілген бағдарламаға сәйкес пневматикалық немесе электромагниттік клапандармен басқарылады. Бұл клапандардың сенімділігі үздіксіз жұмыс істеудің кілті болып табылады. Ең жиі кездесетін ақау - ағынды ауыстырып-қосқыш клапанның жабысуы немесе баяу жұмысы. Осыған байланысты шикізат пен тазартылған газ араласып, өнімнің сапасы бірден төмендейді.

Сондықтан күрделі қондырғыларда олар жай ғана таймерді емес, адсорбциялық фронттың күйін бақылайтын жүйені (көбінесе температура сенсорын немесе композицияны талдауды пайдалана отырып) орнатады және цикл ұзақтығын реттей алады. Бұл енді негізгі PID контроллері емес, одан да күрделі логика. Біз мұны аммиак зауытына арналған сутегі тазарту қондырғысында іске асырдық – серпіліс сәтін дәлірек анықтаудың арқасында өнім шығымдылығын 3-5%-ға арттырдық.

Айтпақшы, серпіліс туралы. Бұл адсорбент қаныққан және тазартылған ағында мақсатты қоспа пайда болатын сәт. Ең дұрысы, циклды ауыстыру сәл ертерек болуы керек. Бірақ егер клапан бірнеше секунд кідіріспен жұмыс істесе, өнімдердің партиясы техникалық сипаттамаларға сәйкес келмеуі мүмкін. Жүйені резервпен конфигурациялау қажет, бұл адсорбент көлемін пайдаланудың жалпы тиімділігін төмендетеді. Қауіпсіздік пен экономика арасындағы мәңгілік ымыра.

Тәжірибеден: сызудан бастап іске қосуға дейін

Теория – теория, бірақ тәжірибе бәрін шешеді. Мысалы, осындай шешімдерге маманданған жобалау институтын алайық. АйталықChengdu Yizhi Technology Co.(олардың веб-сайтыhttps://www.yzkjhx.ru). Дәл осы құрылым химиялық технология компаниясынан шыққан және өнеркәсіптік зауыттарды жобалаумен айналысады. Олардың жұмысы адсорберді сату ғана емес, тапсырыс берушінің нақты тапсырмасы үшін толық технологиялық режимді есептеу болып табылады.

Олардың тәжірибесінде, әріптестермен әңгімелесуден түсінгенімдей, металлургия немесе химия үшін газды бөлу мәселелері жиі кездеседі. Мұнда барлық нәзіктіктер пайда боладықысымның ауытқуы адсорбциясы. Конвертер үшін оттегін алу керек делік. VPSA орнатуын алыңыз. Адсорберлердің саны есептеледі (көбінесе 2 немесе 3, біреуі резервте немесе толтыру/демпинг сатысында), 13X цеолит таңдалады, клапан схемасы мен басқару жүйесі жобаланады.

Бірақ қызық іске қосу кезінде басталады. Барлық есептеулер үлгі болып табылады. Шындығында, сайттағы ауаның құрамы ауытқуы мүмкін (ылғалдылық, CO2 мазмұны), ал қоршаған орта температурасы компрессор мен вакуумдық сорғының жұмысына әсер етеді. Сондықтан тюнерлер оңтайлы параметрлерді табуға апта жұмсайды: циклдің әрбір кезеңінің ұзақтығы, адсорбциялық қысым, десорбция кезіндегі вакуум дәрежесі, газды тазарту. Кейде олар тіпті бастапқы жобаланған клапанның ауысу ретін өзгертеді. Бұл ұзақ жылдар бойы 93-95% оттегінің тұрақты шығуын қамтамасыз ететін ауыр жұмыс.

Дәл осындай институттарда сіз оқулықтардан таба алмайтын практикалық тәжірибе жинақталған: циклдік жүктемелер кезінде фланецтерде қандай тығыздағыш материал жақсырақ сақталады, адсорберді сумен толтырмау үшін компрессордың алдындағы кептіргіштен конденсатты ағызуды қалай дұрыс ұйымдастыру керек, SCADA жүйесінің графиктеріндегі қысымның аз ауытқуларын қалай түсіндіруге болады. Бұл басқару пультіндегі жұмыс сағаттары мен сәтсіз ұшырылымдарды талдау арқылы төленетін білім.

Қорытындының орнына: дауыстап ойлау

Сонымен, тақырып сұрағына оралсақ...Қысымның ауытқуы адсорбциясытірі, тыныс алу процесі болып табылады. Оны бір өсімдіктен екіншісіне көшіріп, бірдей нәтиже күтуге болмайды. Бұл әрқашан сорбция теориясы, аппараттың практикалық механикасы, фитингтердің сенімділігі және, сайып келгенде, экономика арасындағы тепе-теңдік. Кейде қысымды төмендетудің басқа кезеңін қосу арқылы сіз өнімнің қосымша пайызын сығып алатын сияқтысыз, бірақ жүйені қиындататыны сонша, оны ұстау тиімсіз болады.

Мен осы циклдарды бақылай отырып, жылдар бойы үйренгенім - жүйені сезіну керек. Сандарға қарап қана қоймай, дәл сол параметрлермен бүгінгі күні шығыс шық нүктесі кешегіден жарты градусқа жоғары екенін түсініңіз. Мүмкін, атмосфералық қысым төмендеді, мүмкін адсорбент қартая бастады немесе сенсор жай ғана «жылады». Бұл енді таза технология емес, бұл қолөнер. Өнеркәсіптік қондырғылардың үлкен паркі бар Қытайда адсорберлердің тұрақты және тиімді жұмыс істеуін білетін осындай шеберлердің бүкіл әскерлері бар. Ал аталған жобалық ұйым сияқты компаниялар дәл осы білім жинақталып, жаңа жұмыс жобаларына айналатын түйіндер болып табылады.