Xây dựng mô hình hệ thống thiết bị PSA, nghiên cứu, tối ưu hóa chu trình hấp phụ với áp suất thay đổi để tách khí nitơ từ không khí

Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG THIẾT BỊ PSA, NGHIÊN CỨU,<br /> TỐI ƯU HÓA CHU TRÌNH HẤP PHỤ VỚI ÁP SUẤT THAY ĐỔI<br /> ĐỂ TÁCH KHÍ NITƠ TỪ KHÔNG KHÍ<br /> Phạm Văn Chính1*, Nguyễn Tuấn Hiếu1, Lê Quang Tuấn2, Vũ Đình Tiến3<br /> Tóm tắt: Khí nitơ có có thể xem như là một khí trơ nên nó được sử dụng rộng rãi<br /> vào các ngành công nghiệp cơ khí, hóa chất, thực phẩm, dược phẩm và quân sự. Ở<br /> qui mô lớn, khí nitơ thường được sản xuất bằng kỹ thuật truyền thống với các quá<br /> trình hóa lỏng và chưng phân đoạn không khí. Do tồn chứa và vận chuyển ở áp suất<br /> cao, nên sản phẩm thu được theo cách này có nhiều rủi ro trong quá trình sử dụng.<br /> Ở các qui mô nhỏ và vừa, khí nitơ thường được phân tách từ không khí ở áp suất<br /> thấp bằng việc sử dụng sàng phân tử carbon và chu trình hấp phụ thay đổi áp suất<br /> (PSA) hoặc kỹ thuật màng. Ở Việt Nam, nhiều công ty đã nhập khẩu thiết bị tạo khí<br /> nitơ sử dụng chu trình PSA do không có các nghiên cứu và thiết kế trong lĩnh vực<br /> này. Trong nghiên cứu này, một cái thiết bị tạo khí nitơ theo chu trình PSA ở qui mô<br /> pilot đã được nghiên cứu, thiết kế và chế tạo tại Viện Công nghệ - Tổng cục Công<br /> nghiệp Quốc phòng. Các thông số về chu trình vận hành của thiết bị đã được tối ưu<br /> để thu được khí nitơ có độ tinh khiết cao.<br /> Từ khóa: Chu trình hấp phụ áp suất thay đổi (PSA); Sàng phân tử cacbon (CMS); Hấp phụ; Nitơ.<br /> <br /> I. ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Trên thế giới đã có nhiều công bố về kỹ thuật phân tách không khí như: kỹ thuật hấp<br /> phụ trên cơ sở các vật liệu sàng phân tử: TSA, PSA hoặc VSA. Kỹ thuật PSA được quan<br /> tâm nghiên cứu nhiều hơn vì các ưu điểm kinh tế và sự ứng dụng rộng rãi. Tuy nhiên, các<br /> công bố về xây dựng mô hình hệ thống các thiết bị để nghiên cứu PSA, đều do các hãng<br /> sản xuất thiết bị PSA [5-10].<br /> Hiện nay, trong nước chưa có đơn vị nào quan tâm nghiên cứu kỹ thuật PSA để tách<br /> các thành phần của không khí và xây dựng mô hình thiết bị để nghiên cứu [14].<br /> Việc nghiên cứu phương pháp thiết lập một mô hình thiết bị PSA là rất cần thiết trong<br /> điều kiện kinh tế hiện nay để khảo sát và tối ưu hóa thiết bị.<br /> Nội dung và kết quả nghiên cứu là tiền đề cho phát triển các vấn đề khoa học về mô<br /> phỏng và tối ưu hóa hệ thống thiết bị PSA tiến tới xây dựng thiết bị ở quy mô công nghiệp.<br /> II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU<br /> Mô hình thiết bị nghiên cứu được xây dựng nhằm tối ưu hóa chu trình hấp phụ với áp<br /> suất thay đổi (PSA) để tách khí N2 từ không khí bằng vật liệu sàng phân tử các bon.<br /> Để xây dựng được một mô hình thiết bị hệ nghiên cứu thực nghiệm ta cần tiến hành<br /> giải quyết các vấn đề:<br /> 2.1. Chọn vật liệu hấp phụ và vật liệu chế tạo thiết bị<br /> Vật liệu hấp phụ cho hệ thống thực nghiệm được chọn một loại hấp phụ dùng để tách<br /> hơi nước có trong không khí trước khi vào hệ thống, một loại vật liệu hấp phụ dùng để<br /> phân tách nitơ và oxy [1].<br /> Silicagel được chọn là vật liệu hút ẩm cho hệ thống vì silicagel có thể hút hơi nước đến<br /> 40% khối lượng của nó, dễ tái sinh trong quá trình sử dụng [1].<br /> Vật liệu sàng phân tử được chọn là CMS để phân tách nitơ và oxy [1] với các thông số<br /> như bảng 1. Loại CMS – 240 này được mua từ công ty Jiangxi Xintao Technology<br /> Co.,Ltd.<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 56, 08 - 2018 157<br />  Hóa học & Kỹ thuật môi trường<br /> <br /> Bảng 1. Thông số của vật liệu hấp phụ CMS.<br /> <br /> Đường kính Khối lượng Độ cứng Áp suất hấp Khối lượng Độ<br /> Vật liệu<br /> hạt[mm] riêng[kg/m3] [N/p min] phụ [Mpa] [kg] xốp<br /> <br /> CMS-240 1,6-2,2 630-660 100 0,6 10 0,4<br /> <br /> Chọn mua vật liệu CMS - 240 tại áp suất hấp phụ 0,8 Mpa sẽ thu được 240 m3/h.t với<br /> độ tinh khiết 99,5%, tỷ lệ thu hồi N2/không khí là 44%.<br /> Vật liệu được chọn để chế tạo thiết bị bằng thép cacsbon C20, các đường ống bằng<br /> nhựa PA, các van điều khiển điện từ bằng đồng thau.<br /> 2.2. Thiết kế kiểu dáng công nghiệp và các chi tiết của thiết bị<br /> 2.3. Chọn chu trình làm việc của thiết bị, thiết bị đo, bộ điều khiển và các cơ cấu chấp<br /> hành của thiết bị<br /> 2.4. Tính toán và sử dụng các công cụ mô phỏng để xác định thời gian cho từng bước<br /> trong chu trình vận hành<br /> 2.5. Tối ưu hóa các thông số công nghệ nhằm đạt chất lượng sản phẩm cao nhất<br /> Trên cơ sở lựa chọn vật liệu sàng phân tử; tính toán, thiết kế và chế tạo thiết bị hấp phụ;<br /> ứng dụng các kỹ thuật đo lường, điều khiển tự động áp dụng vào xây dựng hệ thống thiết<br /> bị ta thu được kết quả như sau.<br /> <br /> III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN<br /> <br /> 3.1. Mô hình công nghệ và thiết bị<br /> Mô hình công nghệ và thiết bị hấp phụ với áp suất thay đổi (PSA) được xây dựng như<br /> hình 1 có thiết bị đo lường (PID) để nghiên cứu, tối ưu hóa việc tách khí N2 từ không khí<br /> bằng vật liệu sàng phân tử CMS-240 bao gồm các thiết bị chính sau: Máy nén khí đồng bộ<br /> bao gồm: lọc khí F1, máy nén khí C1, bình tích T01, đồng hồ và bộ điều khiển áp suất đặt;<br /> Thiết bị tách nước và tách dầu F2; Cột tách ẩm D1; Hai cột hấp phụ B1 và B2; Bình tích<br /> lấy sản phẩm T02; Các van điện từ đóng mở: V1, V2, V3ab, V4, V5, V6ab, V7, V8; Các<br /> van một chiều, van tiết lưu; Các cảm biến, đồng hồ đo áp suất: PT, PI; Các thiết bị đo lưu<br /> lượng: FT; Bộ điều khiển PLC S7-300 lập trình trên WinCC; Máy tính giám sát và điều<br /> khiển SCADA, thu thập số liệu nghiên cứu.<br /> 3.2. Các thông số công nghệ<br /> Trên cơ sở mô hình thiết lập trên hình 1, có thể tính toán các thông số chính của công<br /> nghệ như sau [2-3].<br /> Các thông về vật liệu là:<br /> 1 tấn vật liệu CMS – 240, tạo được 240m3 khí nito 99,5% trong 1h với khối lượng riêng<br /> của CMS: CMS  660[kg/m3]; độ xốp của cột:   0,4; khối lượng CMS có trong một<br /> cột: mCMS 3,1[kg]; đường kính trong của cột: dtr  108 [mm]; Thể tích khí nitơ lấy ra<br /> N2<br /> trên lượng không khí cấp vào:  0, 44<br /> kk<br /> <br /> <br /> 158 P. V. Chính, …, V. Đ. Tiến, “Xây dựng mô hình hệ thống … tách khí nitơ từ không khí.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Mô hình thiết bị nghiên cứu.<br /> Tính toán công nghệ cột hấp phụ:<br /> Bước 1:<br /> Tính thể tích vật liệu trong cột:<br /> mCMS 3,1<br /> VCMS    4,697.103 m3 <br /> CMS 660<br /> Tính lượng khí nitơ tối đa mà 1 cột có thể tạo ra trong 1 h:<br /> 3,1.240<br /> VN2   0, 744  m 3 <br /> 1000<br /> Tổng lượng không khí cấp vào cho 1 cột để tạo được 0,744m3 Nito trong 1h là:<br /> VN2 .100<br /> Vkk   1,691[m3]<br /> 44<br /> Lượng không khí cần cấp vào trong 1s do máy nén:<br /> V .1000<br /> Q kkmn  kk  0,469697 [lít/s] hay 28,2[lít/phút]<br /> 3600<br /> Coi như quá trình là đẳng nhiệt, tại áp suất 6 bar thì lượng không khí được nén lại có<br /> lưu lượng là:<br /> Qkkmn .P1abs 28,2.1,013<br /> Q'kkmn    4,07 lit / phut <br /> P2abs (1,013  6)<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 56, 08 - 2018 159<br />  Hóa học & Kỹ thuật môi trường<br /> <br /> Dòng mol không khí cần cấp vào hệ thống tại 6 bar là:<br /> PV 7,013.4,07<br /> nkkmn    1,94.105  kmol / s<br /> RT 0,083.(273  25).60.1000<br /> <br /> Vận tốc dòng khí cấp vào: chọn ống dẫn có đường kính trong là 6 mm<br /> 4Q ' kkmn 4.(4, 07 / 1000) / 60<br /> v tr 2<br />   2, 40  m / s <br />  d ong 3,14.(6 / 1000) 2<br /> Bước 2:<br /> Tính chiều cao của cột CMS:<br /> 4VCMS 4.0,004697<br /> HCMS    0,575 m<br />  dtr  .102.103 2<br /> 2<br /> <br /> <br /> <br /> Thể tích của khoảng trống trong cột:<br /> VCMS 0,004697<br /> V    117,42.104 m3 <br />  0,4<br /> Lượng khí cần điền đầy khoảng trống của cột ở 6 at là:<br /> V '  V .6  11, 42.6  70, 45 lit <br /> Bước 3 Tính toán thời gian tăng áp cho 1cột từ 0 at đến 6 at:<br /> Thời gian tăng áp cho cột chính bằng thời gian lượng không khí cần cấp vào để điền<br /> đầy khoảng trống của cột.<br /> V ' 70, 45<br /> tt . a    15  s <br /> Q kkmn 4, 7<br /> Lấy thời gian tăng áp cho hệ thống là 15 s<br /> Bước 4: Thời gian lấy sản phẩm:<br /> Thời gian lấy sản phẩm tính từ khi bắt đầu lấy sản phẩm cho đến khi nồng độ ni tơ<br /> trong sản phẩm giảm xuống dưới 99% thì dừng lại. Ban đầu chọn tsp  35 s <br /> Bước 5: Thời gian cân bằng chọn ban đầu tcb=15s.<br /> Lựa chọn các thiết bị để thiết lập hệ thống thiết bị thí nghiệm:<br /> Chọn máy nén khí PUMA 185 lít/phút; 8bar; bình tích 80 lít; 1,1kW/220V/50Hz; chọn<br /> dư năng suất để tăng độ ổn định của hệ thống thí nghiệm.<br /> Tính toán cơ khí và tính bền cho cột hấp phụ theo tài liệu[4].<br /> Lựa chọn các thiết bị đo: Để kiểm soát hoạt động của thiết bị và đánh giá chất lượng sản<br /> phẩm ta cần phải lựa chọn các thiết bị đo chuyên dụng, có độ chính xác tin cậy.<br /> + Đồng hồ đo áp suất: lắp đồng hồ đo áp suất, van điều áp tại đầu cấp khí vào từ máy<br /> nén và đầu ra lấy sản phẩm; lắp đồng hồ đo áp suất trên đỉnh các cột hấp phụ; dải đo 0-16<br /> bar, độ chính xác 2%. Tham số so sánh với các cám biến.<br /> + Các cảm biến áp suất: lắp đặt 05x2(cột) cảm biến áp suất dọc theo chiều cao hai cột<br /> hấp phụ, cách nhau 100 mm và 02 cảm biến trên đỉnh 02 cột hấp phụ: loại WIKA Eco-1,<br /> <br /> <br /> <br /> 160 P. V. Chính, …, V. Đ. Tiến, “Xây dựng mô hình hệ thống … tách khí nitơ từ không khí.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> dải đo 0-16 bar, nguồn vào 10-30V, tín hiệu đầu ra 4-24mA. Để đo sự thay đổi áp suất<br /> trong cột theo thời gian và chiều cao cột.<br /> + Thiết bị đo nồng độ sản phẩm: Để đánh giá độ tinh khiết của sản phẩm thu được ta<br /> cần có 1 thiết bị đo nồng độ nitơ đáng tin cậy. Ta sử dụng thiết bị đo nồng độ oxy sẵn có<br /> trên thị trường để tham chiếu.<br /> Bảng 2. Thông số thiết bị đo nồng độ oxi.<br /> Thông số của máy<br /> Hãng sản xuất SENKO<br /> Xuất xứ Hàn Quốc<br /> Model SP2nd (O2)<br /> Giải đo 0-30% thể tich<br /> Kiểu cảm biến Điện hóa<br /> Hiển thị Màn hình LCD<br /> - Lập trình hệ thống điều khiển, đo lường và giám sát, thu thập và xử lý số liệu trên<br /> máy tính HP8460p, phần mềm WinCC. Tự xuất số liệu ra file excel và pdf theo yêu cầu.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2. Giao diện màn hình giám sát quá trình thí nghiệm PSA.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3. Hệ thống thiết bị nghiên cứu quá trình hấp phụ chuyển đổi áp suất PSA<br /> để sản xuất khí N2.<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 56, 08 - 2018 161<br />  Hóa học & Kỹ thuật môi trường<br /> <br /> 3.3. Thiết lập chu trình trên hệ thống thực nghiệm<br /> Sơ đồ chu trình bao gồm 2 cột hấp phụ B1, B2 được nhồi vật liệu CMS - 240 với<br /> khối lượng khoảng 3,1kg mỗi cột, hệ thống valve đường ống, và bộ điều khiển PLC<br /> S7-300 điều khiển thời gian đóng mở của các valve và giám sát, thu thập số liệu bằng<br /> máy tính.<br /> Chu trình làm việc của cột PSA bao gồm 6 bước (ví dụ: áp suất làm việc của hệ thống<br /> đặt 6 bar) [8]:<br /> Bước 1: Tăng áp suất cột B1 và xả áp suất cột B2. Khí nén được cấp vào ở cột B1<br /> thông qua valve V1 từ áp suất 2,5 bar (áp suất tuyệt đối) là áp suất cuối của bước cân<br /> bằng lên đến áp suất 6 bar (áp suất tuyệt đối) là áp suất thiết kế làm việc trong khoảng<br /> thời gian T1. Đồng thời, khí đó ở cột B2 đang ở bước xả áp,valve V4 mở thông với áp<br /> suất bên ngoài áp suất giảm tử 2,5 bar xuống 0 bar.<br /> Bước 2: Lấy sản phẩm ở cột B1 và nhả hấp phụ ở cột B2. Ở cột B1 sau khi áp suất<br /> tăng lên đến 6 bar, tiếp tục cung cấp khí nén qua valve V1 và đồng thời mở valve V7<br /> để lấy sản phẩm, độ tinh khiết của sản phẩm phụ thuộc vào thời gian lấy sản phẩm T2<br /> và lượng sản phẩm tiết lưu sang để giải hấp phụ cho cột B2. Sản phẩm của quá trình<br /> nhả hấp phụ sẽ được valve V4 mở và thoát ra ngoài.<br /> Bước 3: Cân bằng áp suất lần 1. Sau bước lấy sản phẩm các valve khác đóng, mở<br /> valve V3 và V6 tiến hành bước cân bằng áp suất giữa 2 cột. Khi đó, ở cột B1 và cột B2<br /> sẽ cân bằng áp suất khi đó áp suất mỗi cột khoảng 2,5 bar trong thời gian T3.<br /> Bước 4: Xả áp suất ở cột B1 và tăng áp suất ở cột B2. Cột B1 được xả ra bên ngoài<br /> thông qua valve V5 mở và dòng khí nén được cấp vào cột B2 qua valve V2 mở để tăng<br /> áp từ 2,5 bar lên 6 bar hấp phụ trong thời gian T4. Sau bước xả áp ở cột B1 chất bị hấp<br /> phụ bị đẩy ra ngoài và trong pha hấp phụ trở lại trạng thái ban đầu.<br /> Bước 5: Lấy sản phẩm ở cột B2 và giải hấp phụ cho cột B1. Tương tự như bước 2<br /> nhưng lấy sản phẩm tinh khiết ở cột B2 qua valve V8 mở trong thời gian T5. Một phần<br /> dòng sản phẩm tinh khiết được trích ra qua valve tiết lưu sang cột B1 để giải hấp phụ,<br /> sản phẩm giải hấp phụ thông qua valve V5 xả thải ra ngoài<br /> Bước 6: Cân bằng áp suất lần 2. Valve V3 và V6 mở cân bằng áp suất giữa 2 cột<br /> giống với bước 3 lặp lại chu kỳ tiếp theo.<br /> Cài đặt các tham số làm việc của hệ thống thiết bị PSA:<br /> (1) Thời gian một chu kỳ PSA: T = T1+T2+T3+T4+T5, s<br /> T1: Thời gian hấp phụ ở cột B1, s<br /> T2: Thời gian lấy sản phẩm ở cột B1, nhả hấp phụ cột B2, s<br /> T3: Thời gian cân bằng áp suất hai cột, s<br /> T4: Thời gian hấp phụ ở cột B2, s<br /> T5: Thời gian lấy sản phẩm ở cột B2, nhả hấp phụ cột B2,s<br /> Đặc biệt là thời gian lấy mẫu (số liệu), s<br /> (2) Áp suất đặt của máy nén, lớn nhất, bar<br /> (3) Áp suất làm việc của hệ thống PSA, bar<br /> Tiến hành chạy thử hệ thống và xác lập các thông số công nghệ ban đầu đặc biệt là:<br /> thời gian từng gia đoạn của chu kỳ PSA, áp suất làm việc phù hợp để đạt được nồng độ khí<br /> N2 ban đầu khả quan mở đường cho các nghiên cứu tiếp theo.<br /> <br /> <br /> <br /> 162 P. V. Chính, …, V. Đ. Tiến, “Xây dựng mô hình hệ thống … tách khí nitơ từ không khí.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> 3.4. Kết quả chạy thực nghiệm<br /> Theo kết quả tính toán và giả thiết ban đầu:<br /> Thời gian hấp phụ của 3,1kg CMS: T1 = T4 = 15s<br /> Thời gian lấy sản phẩm và nhả hấp phụ cài đặt ban đầu: T2 = T5 = 35s<br /> Thời gian cân bằng cài đặt ban đầu: T3 = 15s<br /> Bảng kết quả chạy thực nghiệm với các thông số<br /> - Áp suất máy nén khí: Pmax = 8 bar<br /> Plv = 5 bar<br /> Bảng 3. Kết quả chạy thực nghiệm với thời gian cân bằng là 15s.<br /> Cột B1 Cột B2<br /> Plv (bar) 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5<br /> Pcb (bar) 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5<br /> O2 min (%) 3,1 3,1 3,1 3,2 3,1 3,1<br /> Thời gian cân bằng t(s) 15 15 15 15 15 15<br /> Nhận xét:<br /> + Nồng độ O2 trong sản phẩm cao (độ tinh khiết của N2 thấp) lý do có thể là do O2<br /> khuếch tán nhanh hơn N2 rất nhiều, thời gian cân bằng để quá lâu, thời gian lấy sản phẩm<br /> và giải hấp phụ ngắn dẫn đến việc O2 khuếch tán sang cột còn lại nhanh hơn là N2. Và có<br /> thể áp suất làm việc của hệ thống còn thấp.<br /> Vì vậy, cần giảm thời gian cân bằng, tăng thời gian lấy sản phẩm và tăng áp suất các thí<br /> nghiệm tiếp theo.<br /> Kết quả thí nghiệm cuối cùng tìm ra bộ thông số làm việc tối ưu nhất các tham số cơ<br /> bản để đạt được độ tinh khiết của khí N2 cao nhất (nồng độ khí O2 thấp nhất trong dòng<br /> sản phẩm) là:<br /> - Áp suất làm việc: Plv = 6,0 bar.<br /> - Thời gian cân bằng: T3 = 5s; Thời gian lấy sản phẩm và nhả hấp phụ: T2 = T5 = 45s.<br /> Bảng 4. Kết quả chạy thực nghiệm với thời gian cân bằng là 5s,<br /> thời gian lấy sản phẩm là 45s.<br /> <br /> Cột 1 Cột 2<br /> Plv (bar) 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5<br /> Pcb(bar) 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5<br /> O2 min(%) 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0<br /> Thời gian cân<br /> 5 5 5 5 5 5<br /> bằng t(s)<br /> Từ các kết quả thí nghiệm cho chúng ta thấy:<br /> - Ở áp suất làm việc 6 bar và thời gian hấp phụ 15s (năng suất của hệ thống): khi thời<br /> gian cân bằng giảm xuống 5s; thời gian lấy sản phẩm và nhả hấp phụ 45s, thì nồng độ N2<br /> đã tăng lên cao đạt > 99,5%. Nồng độ nitơ duy trì ổn định ở mức cao.<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 56, 08 - 2018 163<br />  Hóa học & Kỹ thuật môi trường<br /> <br /> IV. KẾT LUẬN<br /> Nghiên cứu này đã tính toán, thiết kế và xây dựng được hệ thống thiết bị nghiên cứu<br /> PSA để tách khí N2 từ không khí bằng vật liệu sàng phân tử CMS-240 có năng suất và<br /> kích thước phù hợp với quy mô phòng thí nghiệm.<br /> Trong hệ thống thiết bị PSA đã sử dụng các phương tiện đo có độ chính xác cao, kết<br /> hợp với bộ điều khiển PLC và máy tính, lập trình phần phềm giám sát, thu thập và xử lý số<br /> liệu tự động phục vụ nghiên cứu, đặc biệt để tối ưu hóa hệ thống thiết bị một cách chính<br /> xác và nhanh chóng.<br /> Hệ thống thiết bị đã được xây dựng là tổ hợp các giải pháp hợp lý về kỹ thuật, công<br /> nghệ chế tạo, tính toán quá trình, điều khiển và tự động hóa.<br /> Trong nghiên cứu này đã tiến hành khảo sát, nghiên cứu, tối ưu hóa và cài đặt thành<br /> công các tham số công nghệ ban đầu của thiết bị đạt được nồng độ khí N2 > 99,5%.<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> [1]. Tạ Ngọc Đôn, “Rây phân tử và vật liệu hấp phụ”, Nhà xuất bản Bách Khoa Hà Nội,<br /> [2012].<br /> [2]. Đinh Trọng Toan, Nguyễn Trọng Khuông, Trương Thị Hội, Nguyễn Phương Khuê,<br /> Hà Thị An, Hà Văn Trương, Nguyễn Bin, Đỗ Văn Đài, Long Thanh Hùng, Phan Văn<br /> Thơm, Lê Nguyên Đương, Đinh Văn Huỳnh, Trần Xoa, Phạm Xuân Toản, “Sổ tay<br /> quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất - Tập1”, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ<br /> thuật, [1999].<br /> [3]. Đinh Trọng Toan, Nguyễn Trọng Khuông, Trương Thị Hội, Nguyễn Phương Khuê,<br /> Hà Thị An, Hà Văn Trương, Nguyễn Bin, Đỗ Văn Đài, Long Thanh Hùng, Phan Văn<br /> Thơm, Lê Nguyên Đương, Đinh Văn Huỳnh, Trần Xoa, Phạm Xuân Toản, “Sổ tay<br /> quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất - Tập 2”, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ<br /> thuật, [1999].<br /> [4]. Hồ Hữu Phương, “Cơ sở tính toán thiết bị hóa chất”; Nhà xuất bản Bách Khoa Hà<br /> Nội, [1977].<br /> [5]. Douglas M. Ruthven, Shamsuzzaman Farroq, Kent S. Knaebel, “Pressure swing<br /> adsorption”, VCH Publishers, Inc, [1994].<br /> [6]. A.R.Smith, J.Klosek; “A review of air separation technologies and their integration<br /> with energy conversion processes”, Fuel Processing Technology 70 [2001].<br /> [7]. Carlos A.Grande; “Advance in Pressure Swing Adsorption for Gas Separation”,<br /> International Scholarly Research Network ISRN Chemical Engineering, Volume<br /> 2012, Article ID 982934, 13 page [2012].<br /> [8]. Snehal V.Patel, Dr.J.M.Patel; “Separation of High Purity from Air by Pressure Swing<br /> Adsorption on Carbon Molecular Sieve”, International Journal of Engineering<br /> Research and Technology, Volume 3, Issue 3, March [2014].<br /> [9]. M.Delavar, N.Nabian; “An investigation on the Oxygen and Nitrogen separation<br /> from air using carbonaceous adsorbents”, Journal of Engineering Science and<br /> Technology, Volume 10, No.11, [2015].<br /> [10]. D.Roy Chowdhury, S.C.Sarkar; “Application of Pressure Swing Adsorption Cycle in<br /> the quest of production of Oxygen and Nitrogen”, International Journal of<br /> Engineering Science and Innovative Technology, Volume 5, Issue 2, March [2016].<br /> <br /> <br /> <br /> 164 P. V. Chính, …, V. Đ. Tiến, “Xây dựng mô hình hệ thống … tách khí nitơ từ không khí.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> ABSTRACT<br /> BUILDING MODELS OF PSA EQUIPMENT SYSTEM, RESEARCH,<br /> OPTIMIZATION OF THE PRESSURE SWING ADSORPTION CYCLE<br /> TO SEPARATION N2 GAS FROM AIR.<br /> Nitrogen is commonly referred as an inert gas so it is widely used in mechanical,<br /> chemical, food, pharmaceutical and military industries. In large scale, nitrogen is<br /> produced by conventional technique with liquefaction and distillation processes of<br /> air. Due to storage and transportation at high pressure, the product obtained by this<br /> way conducts to many ricks in use. In small and medium scales, nitrogen gas is<br /> often separated from air at low pressure by using carbon molecular sieve and<br /> pressure swing adsorption (PSA) cycle or membrane technology. In Vietnam, many<br /> companies imported nitrogen generator using PSA cycle because there are not any<br /> research and design in this filed. In this work, a nitrogen generator using PSA cycle<br /> is studied, designed and assembled at the Institute of Technology - General<br /> Administration of Defense Industry to produce high purity nitrogen gas. The<br /> parameters for operation cycle of the equipment were optimized to obtain high<br /> purity nitrogen gas.<br /> Keys words: Pressure swing adsorption (PSA); Carbon Molecular Sieves (CMS); Nitrogen; Adsorption.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Nhận bài ngày 05 tháng 5 năm 2018<br /> Hoàn thiện ngày 28 tháng 6 năm 2018<br /> Chấp nhận đăng ngày 10 tháng 8 năm 2018<br /> <br /> <br /> 1<br /> Địa chỉ: Viện Công nghệ - TCCNQP;<br /> 2<br /> Viện Hóa học Vật liệu – Viện KHCNQS;<br /> 3<br /> Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.<br /> *<br /> Email: pvchinhvcn@gmail.com.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 56, 08 - 2018 165<br />