Study on calculating kinetic parameters of mathematical model Study on calculating kinetic parameters of mathematical model describing the adsorption process of a single fixed bed of N2 gas generator working by pressure swing adsorption (PSA) and using carbon molecular sieves CMS-240
DOI:
https://doi.org/10.51316/jca.2020.001Keywords:
Kinetic parameters, Mathematical model, simulation, separation, adsorption, pressure swing adsorption (PSA), carbon molecular sieves, nitrogenAbstract
Nitrogen generator working by pressure swing adsorption cycle using carbon molecular sieves adsorbent is widely used in industry at small and medium scale in recent years, due to its convenience. This is equipment that uses a molecular size selective adsorption technique to separate nitrogen from air. In general, kinetic modeling and optimization are commonly used to analyze the process dynamics of the adsorption column at various operating conditions in which process parameters such as gas concentration, operating temperature and pressure are considered to be functions of time and bed height. In this paper, a mathematical model describing the adsorption column according to the pressure function is established following time and the height of the bed assuming that the velocity through area of the bed is constant at each pressure. The results of these calculations are model parameters that describe the adsorption process of the column. This model can be solved by MATLAB software to simulate the adsorption process of the column. This study was carried out on a nitrogen gas generator that was researched and designed at the Institute of Technology - General Department of Defense Industry to simulate, optimize and scale-up.
Downloads
References
Kulkarami, Sunil Jayant (2016), Pressure Swing Adsorption: A Summary on Investigation in Recent Past, International Journal of Research and Review, vol. 3, no. 10, pp. 46-49.
Douglas M. Ruthven, Shamsuzzanman Farroq, Kent S. Knaebel (1994), Pressure Swing Adsorption, New York: Wiley - VCH Publishers.
Ashkan, Mostamand, Masoud, Mofarahi (2011), "Simulation of a Single Bed Pressure Swing Adsorption for Producing Nitrogen," in International Conference on Chemical, Biological and Environment Sciences, Bangkok.
Javadi Shokroo Ehsan, Mofarahi Masoud (2014), “Pilot-Scale Experiments for Nitrogen Separation from Air by Pressure Swing Adsorption”, South African Journal of Chemical Engineering, vol. 19, no. 2, pp 42-56.
Phạm Văn Chính, Vũ Đình Tiến (2018), Xây dựng mô hình thiết bị PSA, nghiên cứu, tối ưu hóa chu trình hấp phụ với áp suất thay đổi để tách khí ni tơ từ không khí, Tạp chí Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ quân sự, số 56, p. 157-165.
Phạm Văn Chính, Vũ Đình Tiến (2018), Thiết kế hệ thống đo lường, và điều khiển để nghiên cứu và tối ưu hóa thiết bị tạo khí ni tơ sử dụng chu trình áp suất thay đổi, Tạp chí Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ quân sự, số đặc san 08, p. 269-275.
Phạm Văn Chính, Vũ Đình Tiến (2019), Nghiên cứu mô phỏng, tối ưu hóa thiết bị tách khí ni tơ theo chu trình hấp phụ áp suất thay đổi (PSA) bằng phần mềm Aspen Adsorption, Tạp chí Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ quân sự, số 61, p.140-149.
Phạm Văn Chính, Vũ Đình Tiến (2019), Nghiên cứu quá trình hấp phụ của một cột sử dụng vật liệu hấp phụ sàng phân tử cacbon CMS-240 để tách khí nitơ. Tạp chí Xúc tác Hấp phụ, Volume 8, Issue 2, p107-113.
Phạm Văn Chính, Vũ Đình Tiến (2019), Nghiên cứu so sánh và lựa chọn chu trình hấp phụ thay đổi áp suất 4 bước và 6 bước trong thiết bị tạo khí N2. Tạp chí Xúc tác Hấp phụ, Volume 8, Issue 3, p25-31.
Phạm Văn Chính, Vũ Đình Tiến (2019), Nghiên cứu về vật liệu hấp phụ sàng phân tử cacbon CMS-240 sử dụng trong thiết bị tạo khí N2, Tạp chí Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ quân sự, số 62, p97-105.