Nghiên cứu mô phỏng và tối ưu hóa thiết bị tạo khí nitơ PSA - Phạm Văn Chính
Nghiên cứu mô phỏng & tối ưu thiết bị tạo N2 PSA bằng phương pháp tiên tiến, nâng cao hiệu suất 20%.
academy of military science and technology
Chemical Engineering
Luan An
Luận án
Năm xuất bản
Số trang
189
Thời gian đọc
29 phút
Lượt xem
0
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
50 Point
Mục lục chi tiết
Tóm tắt nội dung
I.Mô Phỏng Tối Ưu Hóa Máy Tạo N2 PSA Tiên Tiến
Nghiên cứu tập trung vào việc mô phỏng và tối ưu hóa máy tạo khí N2 sử dụng công nghệ PSA (Pressure Swing Adsorption). Công nghệ này hiệu quả trong việc sản xuất nitơ có độ tinh khiết cao. Mục tiêu là nâng cao hiệu suất và giảm chi phí vận hành. Việc mô phỏng giúp hiểu rõ hơn các quá trình động học phức tạp bên trong bộ hấp phụ. Các mô hình toán học được phát triển để dự đoán hành vi của hệ thống. Nghiên cứu giải quyết những thách thức trong thiết kế và vận hành các hệ thống tách khí nitơ. Việc mô phỏng chính xác giảm thiểu sự cần thiết của thử nghiệm thực tế tốn kém. Nó cũng cho phép khám phá nhiều kịch bản vận hành khác nhau. Kết quả mô phỏng cung cấp dữ liệu quan trọng cho việc ra quyết định. Mục tiêu chính là tối ưu hóa thiết bị tạo N2 PSA. Điều này bao gồm cải thiện hiệu suất hấp phụ và độ tinh khiết của nitơ. Các thông số chu trình PSA được điều chỉnh. Các yếu tố như áp suất, thời gian chu trình và lưu lượng được xem xét. Nghiên cứu tìm kiếm cấu hình vận hành tối ưu. Cấu hình này mang lại năng suất N2 cao nhất với chi phí thấp nhất. Tối ưu hóa chu trình giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể. Nó cũng kéo dài tuổi thọ của vật liệu hấp phụ. Việc áp dụng các kỹ thuật tối ưu hóa giúp đạt được sự cân bằng giữa chi phí đầu tư và hiệu quả vận hành. Kết quả tối ưu hóa trực tiếp cải thiện khả năng cạnh tranh của thiết bị.
1.1. Tổng quan Nghiên cứu Mô Phỏng PSA
Nghiên cứu tập trung vào việc mô phỏng và tối ưu hóa máy tạo khí N2 sử dụng công nghệ PSA (Pressure Swing Adsorption). Công nghệ này hiệu quả trong việc sản xuất nitơ có độ tinh khiết cao. Mục tiêu là nâng cao hiệu suất và giảm chi phí vận hành. Việc mô phỏng giúp hiểu rõ hơn các quá trình động học phức tạp bên trong bộ hấp phụ. Các mô hình toán học được phát triển để dự đoán hành vi của hệ thống. Nghiên cứu giải quyết những thách thức trong thiết kế và vận hành các hệ thống tách khí nitơ. Việc mô phỏng chính xác giảm thiểu sự cần thiết của thử nghiệm thực tế tốn kém. Nó cũng cho phép khám phá nhiều kịch bản vận hành khác nhau. Kết quả mô phỏng cung cấp dữ liệu quan trọng cho việc ra quyết định.
1.2. Mục tiêu Tối Ưu Hóa Hệ Thống N2
Mục tiêu chính là tối ưu hóa thiết bị tạo N2 PSA. Điều này bao gồm cải thiện hiệu suất hấp phụ và độ tinh khiết của nitơ. Các thông số chu trình PSA được điều chỉnh. Các yếu tố như áp suất, thời gian chu trình và lưu lượng được xem xét. Nghiên cứu tìm kiếm cấu hình vận hành tối ưu. Cấu hình này mang lại năng suất N2 cao nhất với chi phí thấp nhất. Tối ưu hóa chu trình giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể. Nó cũng kéo dài tuổi thọ của vật liệu hấp phụ. Việc áp dụng các kỹ thuật tối ưu hóa giúp đạt được sự cân bằng giữa chi phí đầu tư và hiệu quả vận hành. Kết quả tối ưu hóa trực tiếp cải thiện khả năng cạnh tranh của thiết bị.
II.Đánh Giá Hiệu Năng Thiết Bị Tạo N2 PSA Thực Tế
Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm và mô hình toán học. Một hệ thống PSA thử nghiệm hoàn chỉnh được xây dựng. Hệ thống này dùng để tách nitơ từ không khí. Các vật liệu và hóa chất cần thiết được chuẩn bị kỹ lưỡng. Carbon Molecular Sieve (CMS) là vật liệu hấp phụ chính. Các thiết bị phân tích đặc tính của CMS được sử dụng. Một giường hấp phụ cố định đơn được thiết kế. Sau đó, hệ thống hai giường được triển khai. Các phương pháp xây dựng hệ thống được mô tả chi tiết. Quy trình nghiên cứu đảm bảo tính chính xác của dữ liệu. Các thông số hoạt động quan trọng được đo lường. Điều này bao gồm hệ số khuếch tán và tổn thất áp suất. Tốc độ dòng khí qua giường hấp phụ cố định được xác định. Các loại hệ số khuếch tán như khuếch tán phân tử và khuếch tán Knudsen được tính toán. Tổn thất áp suất qua lớp hạt của giường hấp phụ cũng được đo. Những phép đo này cung cấp dữ liệu đầu vào cho mô hình mô phỏng. Việc hiểu rõ các thông số này là cần thiết. Nó giúp đánh giá chính xác hiệu năng của thiết bị tạo N2. Dữ liệu thực nghiệm này là nền tảng để so sánh và hiệu chỉnh mô hình.
2.1. Phương pháp Nghiên cứu Thiết Lập Thực Nghiệm
Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm và mô hình toán học. Một hệ thống PSA thử nghiệm hoàn chỉnh được xây dựng. Hệ thống này dùng để tách nitơ từ không khí. Các vật liệu và hóa chất cần thiết được chuẩn bị kỹ lưỡng. Carbon Molecular Sieve (CMS) là vật liệu hấp phụ chính. Các thiết bị phân tích đặc tính của CMS được sử dụng. Một giường hấp phụ cố định đơn được thiết kế. Sau đó, hệ thống hai giường được triển khai. Các phương pháp xây dựng hệ thống được mô tả chi tiết. Quy trình nghiên cứu đảm bảo tính chính xác của dữ liệu.
2.2. Đo Lường Thông Số Hoạt Động
Các thông số hoạt động quan trọng được đo lường. Điều này bao gồm hệ số khuếch tán và tổn thất áp suất. Tốc độ dòng khí qua giường hấp phụ cố định được xác định. Các loại hệ số khuếch tán như khuếch tán phân tử và khuếch tán Knudsen được tính toán. Tổn thất áp suất qua lớp hạt của giường hấp phụ cũng được đo. Những phép đo này cung cấp dữ liệu đầu vào cho mô hình mô phỏng. Việc hiểu rõ các thông số này là cần thiết. Nó giúp đánh giá chính xác hiệu năng của thiết bị tạo N2. Dữ liệu thực nghiệm này là nền tảng để so sánh và hiệu chỉnh mô hình.
III.Vật Liệu Hấp Phụ CMS 240 Đặc Tính Ứng Dụng
Nghiên cứu tập trung vào việc xác định các đặc điểm của Carbon Molecular Sieve (CMS-240). Các thông số kỹ thuật chung của CMS-240 được thu thập. Phân tích nhiệt DSC và TG được thực hiện. Điều này giúp hiểu rõ tính chất nhiệt của vật liệu. Thành phần và cấu trúc của CMS-240 cũng được kiểm tra. Bề mặt riêng của vật liệu được đo lường. Những đặc điểm này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất hấp phụ của CMS. Việc hiểu rõ vật liệu giúp lựa chọn điều kiện vận hành tối ưu. Vật liệu CMS chất lượng cao là yếu tố then chốt. Nó đảm bảo độ tinh khiết cao cho nitơ. Quá trình hấp phụ là cốt lõi của công nghệ PSA. CMS-240 có khả năng hấp phụ chọn lọc oxy từ không khí. Điều này để lại nitơ tinh khiết. Cấu trúc của cột hấp phụ được mô tả. Cơ chế quá trình hấp phụ diễn ra như thế nào. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình giải hấp phụ cũng được nghiên cứu. Hiệu quả của quá trình hấp phụ quyết định độ tinh khiết N2. Nó cũng ảnh hưởng đến năng suất N2. Việc tối ưu hóa quá trình này trực tiếp cải thiện hiệu suất của máy tạo khí N2.
3.1. Phân Tích Đặc Điểm CMS 240
Nghiên cứu tập trung vào việc xác định các đặc điểm của Carbon Molecular Sieve (CMS-240). Các thông số kỹ thuật chung của CMS-240 được thu thập. Phân tích nhiệt DSC và TG được thực hiện. Điều này giúp hiểu rõ tính chất nhiệt của vật liệu. Thành phần và cấu trúc của CMS-240 cũng được kiểm tra. Bề mặt riêng của vật liệu được đo lường. Những đặc điểm này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất hấp phụ của CMS. Việc hiểu rõ vật liệu giúp lựa chọn điều kiện vận hành tối ưu. Vật liệu CMS chất lượng cao là yếu tố then chốt. Nó đảm bảo độ tinh khiết cao cho nitơ.
3.2. Vai trò của Hấp Phụ trong Công Nghệ PSA
Quá trình hấp phụ là cốt lõi của công nghệ PSA. CMS-240 có khả năng hấp phụ chọn lọc oxy từ không khí. Điều này để lại nitơ tinh khiết. Cấu trúc của cột hấp phụ được mô tả. Cơ chế quá trình hấp phụ diễn ra như thế nào. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình giải hấp phụ cũng được nghiên cứu. Hiệu quả của quá trình hấp phụ quyết định độ tinh khiết N2. Nó cũng ảnh hưởng đến năng suất N2. Việc tối ưu hóa quá trình này trực tiếp cải thiện hiệu suất của máy tạo khí N2.
IV.Mô Hình Toán Học Thiết Kế Hệ Thống PSA Tối Ưu
Nghiên cứu phát triển các mô hình toán học chi tiết. Các mô hình này mô tả hoạt động của giường hấp phụ cố định đơn. Các phương trình vi phân riêng phần được sử dụng. Mô hình tính đến các hiện tượng như khuếch tán, hấp phụ và giải hấp phụ. Các tham số như tốc độ dòng, áp suất và nồng độ được tích hợp. Điều này cho phép dự đoán hành vi của hệ thống dưới các điều kiện khác nhau. Mô hình toán học là công cụ mạnh mẽ. Nó giúp phân tích và hiểu rõ các quá trình vật lý hóa học. Việc xây dựng mô hình chính xác là bước đầu tiên để tối ưu hóa hiệu quả. Kết quả mô phỏng được so sánh với dữ liệu thực nghiệm. Sự so sánh này diễn ra cho cả giường hấp phụ đơn và hệ thống hai giường. Điều này kiểm tra tính hợp lệ và độ chính xác của mô hình. Sự phù hợp giữa mô phỏng và thực nghiệm khẳng định độ tin cậy. Nếu có sự sai khác, mô hình sẽ được hiệu chỉnh. Quá trình hiệu chỉnh này đảm bảo mô hình phản ánh chính xác thực tế. Kết quả so sánh cho thấy khả năng dự đoán của mô hình. Nó cung cấp cơ sở để tin tưởng vào các dự đoán tối ưu hóa. Nghiên cứu xác định các thông số tối ưu cho thiết kế hệ thống PSA. Các yếu tố như kích thước giường, lượng vật liệu hấp phụ được xem xét. Chu trình PSA được điều chỉnh để đạt hiệu quả cao nhất. Điều này bao gồm áp suất làm việc, thời gian chu trình hấp phụ và giải hấp phụ. Các thông số này được tối ưu hóa. Mục tiêu là đạt được năng suất N2 cao nhất với độ tinh khiết N2 mong muốn. Đồng thời, chi phí vận hành và tiêu thụ năng lượng được giảm thiểu. Kết quả tối ưu hóa này có giá trị ứng dụng cao. Nó hướng dẫn thiết kế các máy tạo khí N2 hiệu quả.
4.1. Xây Dựng Mô Hình Toán Học Giường Cố Định
Nghiên cứu phát triển các mô hình toán học chi tiết. Các mô hình này mô tả hoạt động của giường hấp phụ cố định đơn. Các phương trình vi phân riêng phần được sử dụng. Mô hình tính đến các hiện tượng như khuếch tán, hấp phụ và giải hấp phụ. Các tham số như tốc độ dòng, áp suất và nồng độ được tích hợp. Điều này cho phép dự đoán hành vi của hệ thống dưới các điều kiện khác nhau. Mô hình toán học là công cụ mạnh mẽ. Nó giúp phân tích và hiểu rõ các quá trình vật lý hóa học. Việc xây dựng mô hình chính xác là bước đầu tiên để tối ưu hóa hiệu quả.
4.2. So Sánh Mô Phỏng và Dữ liệu Thực Nghiệm
Kết quả mô phỏng được so sánh với dữ liệu thực nghiệm. Sự so sánh này diễn ra cho cả giường hấp phụ đơn và hệ thống hai giường. Điều này kiểm tra tính hợp lệ và độ chính xác của mô hình. Sự phù hợp giữa mô phỏng và thực nghiệm khẳng định độ tin cậy. Nếu có sự sai khác, mô hình sẽ được hiệu chỉnh. Quá trình hiệu chỉnh này đảm bảo mô hình phản ánh chính xác thực tế. Kết quả so sánh cho thấy khả năng dự đoán của mô hình. Nó cung cấp cơ sở để tin tưởng vào các dự đoán tối ưu hóa.
4.3. Các Thông Số Tối Ưu Thiết Kế Hệ Thống
Nghiên cứu xác định các thông số tối ưu cho thiết kế hệ thống PSA. Các yếu tố như kích thước giường, lượng vật liệu hấp phụ được xem xét. Chu trình PSA được điều chỉnh để đạt hiệu quả cao nhất. Điều này bao gồm áp suất làm việc, thời gian chu trình hấp phụ và giải hấp phụ. Các thông số này được tối ưu hóa. Mục tiêu là đạt được năng suất N2 cao nhất với độ tinh khiết N2 mong muốn. Đồng thời, chi phí vận hành và tiêu thụ năng lượng được giảm thiểu. Kết quả tối ưu hóa này có giá trị ứng dụng cao. Nó hướng dẫn thiết kế các máy tạo khí N2 hiệu quả.
V.Triển Khai Ứng Dụng Công Nghiệp Máy Tạo N2 PSA
Nghiên cứu cung cấp phương pháp mở rộng quy mô công nghiệp cho thiết bị PSA. Các phương pháp tính toán và thiết kế được áp dụng. Điều này giúp phát triển các hệ thống có năng suất khác nhau. Từ các thiết bị nhỏ đến các nhà máy công nghiệp lớn. Mục tiêu là đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy được duy trì. Quá trình mở rộng quy mô cần xem xét các yếu tố kỹ thuật và kinh tế. Dữ liệu từ mô phỏng và tối ưu hóa rất quan trọng. Chúng hướng dẫn việc thiết kế các hệ thống lớn hơn một cách hiệu quả. Điều này giúp đáp ứng nhu cầu thị trường đa dạng. Các máy tạo khí N2 PSA có nhiều ứng dụng công nghiệp. Nitơ tinh khiết được sử dụng rộng rãi. Ví dụ, trong sản xuất thuốc nổ RDX. Nitơ cung cấp môi trường trơ, an toàn. Điều này giúp ngăn ngừa cháy nổ và oxy hóa. Các ứng dụng khác bao gồm bảo quản thực phẩm, dược phẩm và hóa chất. Nitơ cũng được dùng trong điện tử và luyện kim. Thiết bị tạo N2 PSA mang lại lợi ích kinh tế đáng kể. Nó loại bỏ nhu cầu vận chuyển và lưu trữ khí nitơ nén. Nghiên cứu này đóng góp vào sự phát triển của các giải pháp nitơ tự sản xuất.
5.1. Mở Rộng Quy Mô Sản Xuất Công Nghiệp
Nghiên cứu cung cấp phương pháp mở rộng quy mô công nghiệp cho thiết bị PSA. Các phương pháp tính toán và thiết kế được áp dụng. Điều này giúp phát triển các hệ thống có năng suất khác nhau. Từ các thiết bị nhỏ đến các nhà máy công nghiệp lớn. Mục tiêu là đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy được duy trì. Quá trình mở rộng quy mô cần xem xét các yếu tố kỹ thuật và kinh tế. Dữ liệu từ mô phỏng và tối ưu hóa rất quan trọng. Chúng hướng dẫn việc thiết kế các hệ thống lớn hơn một cách hiệu quả. Điều này giúp đáp ứng nhu cầu thị trường đa dạng.
5.2. Các Ứng Dụng Thực Tiễn của N2 PSA
Các máy tạo khí N2 PSA có nhiều ứng dụng công nghiệp. Nitơ tinh khiết được sử dụng rộng rãi. Ví dụ, trong sản xuất thuốc nổ RDX. Nitơ cung cấp môi trường trơ, an toàn. Điều này giúp ngăn ngừa cháy nổ và oxy hóa. Các ứng dụng khác bao gồm bảo quản thực phẩm, dược phẩm và hóa chất. Nitơ cũng được dùng trong điện tử và luyện kim. Thiết bị tạo N2 PSA mang lại lợi ích kinh tế đáng kể. Nó loại bỏ nhu cầu vận chuyển và lưu trữ khí nitơ nén. Nghiên cứu này đóng góp vào sự phát triển của các giải pháp nitơ tự sản xuất.
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (189 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộMINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING MINISTRY OF NATIONAL DEFENCE ACADEMY OF MILITARY SCIENCE AND TECHNOLOGY ------------------ PHAM VAN CHINH INVESTIGATION OF SIMULATION AND OPTIMIZATION FOR NITROGEN GAS GENERATOR USING PRESSURE SWING ADSORPTION PhD THESIS IN TECHNIQUE Hanoi – 2021 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING MINISTRY OF NATIONAL DEFENCE ACADEMY OF MILITARY SCIENCE AND TECHNOLOGY ------------------ PHAM VAN CHINH INVESTIGATION OF SIMULATION AND OPTIMIZATION FOR NITROGEN GAS GENERATOR USING PRESSURE SWING ADSORPTION Specialization: Chemical Engineering Code: 9520301 PhD THESIS IN TECHNIQUE Supervisors: 1. Vu Dinh Tien 2. Le Quang Tuan Hanoi – 2021 i COMMITMENT I hereby declare that this is my own research. The research results presented in the thesis and is completely honest.
Scientific conclusions have never been published in any other work by any authors, reference data are fully cited. March, 19th , 2021 PhD Candidate Pham Van Chinh ii ACKNOWLEDGEMENTS First of all, I would like to express my sincere gratitude to my supervisors Associate Professor. Vu Dinh Tien and Dr. Le Quang Tuan for their enthusiastically guidance and helping me to complete this thesis.
They sincere cooperation at every stage of my research work, their valuable advice and assistance always guided me to conduct my research smoothly. Secondly, I would like to thank Head of Academy of Military Science and Technology, Training Department of Academy of Military Science and Technology, Head of Institute of Chemistry - Materials, Department of Physical Chemistry, Department of Machinery and Equipment for Chemical Industrial, School of Chemical Engineering, Hanoi University of Technology, Head of Institute of Technology/General Department of Defense Industry, Department of Chemical Technology have always enthusiastically guided and helped me in all aspects of the thesis implementation process. Finally, I am in debt of my families, friends and relatives for their love and encouragement and motivation in the process of implementing the thesis. PhD Candidate Pham Van Chinh iii TABLE OF CONTENTS Page NOMENCLATURE .vi LIST OF TABLES .xi LIST OF FIGURES.1 Air composition and separation technichques .2 Air separation techniques .1 Introduction of adsorption and adsorbent .2 Molecular sieve adsorbent .3 Theoretical background of adsorption, desorption and nitrogen gas generator using pressure swing adsorption.1 Theoretical background of adsorption and desorption processes.2 Structure of adsorption column .3 Mechanism of adsorption process .4 Structure and principle of N2 gas generator using pressure swing adsorption.4 Mathematical model, simulation and optimization for a single fixed bed.1 Mathematical models to describe a single fixed bed .2 Simulation for process and equipment in adsorption .3 Optimization of nitrogen gas generator .5 The results recently.1 In the world .45 CHAPTER II - OBJECTS AND METHODOLOGY .1 Object and scope .2 Materials, chemicals and equipment .1 Carbon Molecular Sieve .2 Analytical equipment for investigating characteristics of adsorbent .3 A complete experimental system is N2 gas generator using PSA cycle.3 Studying method about carbon molecular sieve .4 Methods of a building experimental systems for air separator by PSA .5 Determining method of diffusion coefficient .6 Determining method of pressure drop through particle layer of a bed .7 Methods establish a mathematical models to describe a single fixed bed 57 2.8 Simulation and optimization of air separator .10 Method scale-up of industry .64 CHAPTER III - RESULTS AND DISCUSSION.1 Specifications of CMS-240 .1 Some general specifications of CMS-240 .2 Thermal analysis DSC and TG of CMS-240.3 Composition and structure of CMS-240.4 Specific surface of CMS-240.2 Manufacturing an experimental system to separate nitrogen gas from air .1 Calculation characteristics and basic dimensions of a single fixed bed .2 Maximum adsorption capacity calculation of a single fixed bed .3 Manufacturing an experimental system to generate nitrogen gas .3 Calculation, measure and analyze pressure drop of particle layer .4 Mathematical models describe a single fixed bed by partial pressure .5 Determine velocity and diffusion coefficient.1 Velocity of air flow through a single fixed bed, uc (m/s) .2 Molecular diffusion coefficient, DAB (cm2/s) .3 Determination membrane diffusion coefficient (Knudsen), Dk (cm2/s) .4 Axial diffusion coefficient, DL (cm2/s) .6 Summary parameters of nitrogen gas generator .7 Simulation and optimization for nitrogen gas generator.1 Simulation and optimization for a single fixed bed.2 Investigation of simulation and optimization for N2 gas generator using PSA.3 Simulation and experimental comparision of a single fixed bed and two beds .8 Scale-up industry for equipment and applications .1 Scale-up industry for equipment with different productivity .2 Application of N2 gas generators for production of RDX explosive.
157 THE SCIENTIFIC PUBLICATIONS. 163 vi NOMENCLATURE ai,1 Coefficient a1 isothermal bi-Langmuir of component i [-] ai,2 Coefficient a2 isothermal bi-Langmuir of component i [-] bi,1 Coefficient b1 isothermal bi-Langmuir of component i [l.g-1] bi,2 Coefficient b2 isothermal bi-Langmuir of component i [l.g-1] DL Axial diffusion coefficient (adsorption bed) [cm2.phút-1] Dia Diameter of bed [cm] F Feed raw materials into bed Nm3/ph, L/ph IP1 Isothermal constant 1 in Aspen Adsorption [-] IP2 Isothermal constant 2 in Aspen Adsorption [-] ki Mass transfer coefficient of component i [1s-1] Ki Equilibrium constant of the component i [-] L, H Height of bed [m] Z Axial distance across bed (from top to bottom of bed) [m] ΔP Pressure drop [bar] ΔPi Partial pressure drop of component i [bar] Pe Standard number Peclet of adsorbent particles [-] qi Amount of gas absorbed in adsorbent of component i [g.g-1] Amount of gas absorbed in adsorbent of component i in q*i [g.g-1] equilibrium rp Particle radius [µm] S Cross-sectional area of bed [cm2] Vbed Volume of bed [cm3] U Theoretical velocity of air flow [m.s-1] vii VDj Volume of dead zone in bed [cm3] XFac Volume correction factor [-] ΔPj Pressure drop in partial j [bar] ΔPmax Maximum pressure drop through bed [bar] m3void VT Total empty column volume m3 m void 3 Vx Empty volume between particles m3 m3void Vp Empty volume inside particles m3 m void 3 εi Intergranular porosity (internal porosity) m3 m3void εp Porosity inside particles (particle porosity) m3 m3void εt Internal and intergranular porosity (total porosity) m3 µ Viscosity of liquids, gases [cP]3 ψ Coefficient of particle shape [-] bar.min ϕ Pressure drop coefficient cm 2 [mmHg, P Pressure of gas kG/cm2] V Volume of gas [m3] T Absolute temperature of gas [K] 2,153 Rk Constant of dry air [mmHg.K] 3,461 Rhn Constants of water vapor [mmHg.K] Ci Concentration of component i in gas mixture [mol/cm3] t Time [s] viii U Velocity inside bed [m/s] ρb Buld density of adsorbent [g/cm3] ρp Particle density of adsorbent [g/cm3] ρs Solid density of adsorbent [g/cm3] KL Coefficient of thermal conductivity along axis [J/cm.K] T Temperature [K] Tw Temperature of wall [K] Tatm Temperature of ambient [K] ρg Density of gas [g/cm3] ρb Bulk density of adsorbent [g/cm3] ρw Density of wall material [g/cm3] Cpg Specific heat capacity of gas [J/g.K] Cps Specific heat capacity of adsorbent [J/g.K] Cpw Specific heat capacity of wall material [J/g.K] [J/mol ΔH Thermal effect of adsorption process ] hi Coefficient of internal heating [J/cm2.s] ho Coefficient of external heating [J/cm2.s] RBi The inner diameter of bed [cm] RBo Diameter outside of bed [cm] Rp Diameter of particle [cm] Aw Cross-sectional area of wall [cm2] B Parameter equations Langmuir extended [kPa-1] qm Equilibrium parameter for extended Langmuir equation [mol/kg] ix Pi Pressure of component i [kPa] K Coefficient of Langmuir equation expand - ω LDF coefficient [s-1] De Diffusion coefficient of component in solids [cm2/s] Pr Pressure drop coefficient according to size. - Re Standard number Reynol - AAS Atomic Absorption Spectrometer ACF Actived Cacbon Fiber BET Brunauer –Emmet-Teller CA Controlled Atmosphere CMS Cacbon Molecular Sieves CO Certificate Original CQ Certificate Quality DNA Deoxyribonucleic acid DSC Differential Scanning Calorimeter DTA Differntial Thermal Analysis EDX Energy Dispersive X-ray GAC Granular Actived Cacbon IQF Individual Quick Freezer ITM Ion Transport through Membranes LDF Linear Driving Force MMSCFD Million standard cubic feet of gas per day x MAP Modified Atmosphere Packaging MTZ Mass transfer zone PSA Pressure Swing Adsorption PAC Powdered Actived Cacbon PLC Programphg Logic Controler RNA Ribonucleic acid RDX Cyclotrimetylenethylene trinitriaphe SCFD Standard cubic feet per day (gas) SMR Steam methane reforphg SMB Simulation Moving Bed SCADA Supervisory Control and Data Acquisition SEM Scanning Electron Microscope FE-SEM Field Emission Scanning Electron Microscopy TEM Transmission electron microscope TG Thermogravimetry TSA Temperature Swing Adsorption VSA Vaccum Swing Adsorption VOC Volatile Organic Compounds xi LIST OF TABLES Page Table 1. 1 Applications of adsorbents.
2 Characteristics of zeolites [19]. 3 Product quality specification of some CMS. 4 Principle of N2 gas generator. 1 Section dimension of some gases [8].
1 Moisture and densities results of CMS-240. 2 Characteristics summary table of a single fixed bed. 3 Results of pressure drop through a single fixed bed using PSA cycle. 4 Comparative mathematical models describing adsorption and desorption processes in gas and solid phases, respectively.
5 Calculation results of axial diffusion coefficient DL. 6 Synthesizes parameters of N2 gas generator. 7 Setup parameters to investigate for a single fixed bed. 8 Simulation and experimental comparision for a single fixed bed.
9 Parameters setting for two bed, 4-step. 10 Investigation for two beds 4-step (Skarstrom). 11 Evaluation and comparison between a single fixed bed and two beds at feed pressure 5 bar. 12 Parameters of 6-step cycles (Berlin).
13 Comparing of simulation and experimental, optimize for two beds. 14 Scale-up industry results for N2 gas generators by calculation and simulation. 152 xii LIST OF FIGURES Page Figure 1. 1 Diagram compositions of air in the atmosphere.
2 Diagram P&ID technology of gas separation line by cryogenic air separation industrial. 3 Diagram P&ID gas separation by membrane. 4 Diagram of PSA and TSA cycles principle. 5 Diagram P&ID of gas separator by PSA cycle.
6 Diagram P&ID of gas separator by TSA technology. 7 Diagram P&ID of gas separator by VSA technology. 8 Structural evolution from primary block AlO4 or SiO4 to a type of sodalite (also known as β-cage) secondary structure and finally structures of some typical types of zeolite such as type A, X and Y. 9 Porous structure of carbon molecular sieve and formation.
10Adsorption equilibrium lines of N2 and O2 on CMS carbon molecular sieve at 25°C [106]. 11 Micropore dimensions of some adsorbents and molecular sizes of components [98]. 12 Diagram of langmuir adsorption mechanism on a plane. 13 Effect of factors on Langmuir isothermal relation.
14 Description of structure of a single fixed bed of N2 gas generator using pressure swing adsorption and carbon molecular sieve. 15 Adsorption mechanism of O2 molecule to CMS adsorbent particle. 16 Structure and principle of N2 gas generator using PSA. 17 Model of adsorption column according to PSA cycle.
18 Experimental system of equipment generating N2 by PSA cycle. 19 Diagram of nitrogen gas generator based on Aspen Adsorption. 1 A elemental of a single fixed bed. 1 Analysis results of particle size distribution.
2 Thermal analysis results DSC and TG of CMS-240 sample. 3 SEM image 1x10 times of CMS-240 sample .000 times of inside CMS-240. 5 SEM photo1x50,000 times of inside CMS-240. 6 FE-SEM image 1x200K of inside CMS-240 particle.
7 Detecting position of coating layer of material particle. 8 X-ray diffraction spectra of EDS-JED 2300 probe. 9 Location at internal layer of adsorbent particles. 10 X-ray diffraction spectra of EDS – JED 2300 probe.
11 P&ID diagram of a single fixed bed model. 12 P&ID diagram of N2 gas generator using PSA cycle. 13 Nitrogen gas generator using PSA. 14 Parameter setting window.
15 Monitor, control and collect data by SCADA window. 16 Window to observe changing of technology parameters. 17 Window to print and export study data .
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Nghiên cứu mô phỏng & tối ưu hóa thiết bị tạo N2 PSA" nghiên cứu về vấn đề gì?
Nghiên cứu mô phỏng & tối ưu thiết bị tạo N2 PSA bằng phương pháp tiên tiến, nâng cao hiệu suất 20%.
Luận án "Nghiên cứu mô phỏng & tối ưu hóa thiết bị tạo N2 PSA" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại academy of military science and technology. Năm bảo vệ: 2021.
Luận án "Nghiên cứu mô phỏng & tối ưu hóa thiết bị tạo N2 PSA" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Nghiên cứu mô phỏng & tối ưu hóa thiết bị tạo N2 PSA" thuộc chuyên ngành Chemical Engineering. Danh mục: Công Nghệ Hóa Học.
Luận án "Nghiên cứu mô phỏng & tối ưu hóa thiết bị tạo N2 PSA" có bao nhiêu trang?
Luận án "Nghiên cứu mô phỏng & tối ưu hóa thiết bị tạo N2 PSA" có 189 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Nghiên cứu mô phỏng & tối ưu hóa thiết bị tạo N2 PSA" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.