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Influence of the main operating parameters on the DRPSA process design based on the equilibrium theory
Adsorption ( IF 3.3 ) Pub Date : 2020-10-12 , DOI: 10.1007/s10450-020-00274-9
Ester Rossi , Giuseppe Storti , Renato Rota

Among the adsorption-based separation processes for gaseous mixtures, those exploiting pressure variations, so-called Pressure Swing Adsorption (PSA) processes, are the most popular. In this work, we focus on the specific PSA configuration known as Dual Reflux-Pressure Swing Adsorption (DR-PSA) given its ability to achieve sharp separations. In the case of binary mixtures, an analytical approach based on Equilibrium Theory has been proposed to identify the operating conditions for complete separation under the assumption of linear isotherms. This same approach is not available when the separation is not complete. Accordingly, in this work we study the features of non-complete separations by solving numerically a general DR-PSA model with parameter values suitable to approach equilibrium conditions (no mass transport resistances, no axial mixing, isothermal conditions and no pressure drop), thus reproducing the analytical solution when complete separations are examined. Even for non-complete separations, triangularly shaped regions at constant purity can be identified on a plane whose axes correspond to suitable design parameters. Moreover, we found a general indication on how to select the lateral feed injection position to limit the loss in product purities when complete separation is not established, whatever is the composition of the feeding mixture. Finally, a sensitivity analysis with respect to pressure ratio, light reflux ratio and heavy product flowrate is proposed in order to assess how to recover product purities according to the specific degrees of freedom of a DR-PSA apparatus.



中文翻译:

基于平衡理论的主要操作参数对DRPSA工艺设计的影响

在基于气态混合物的基于吸附的分离过程中,利用压力变化的过程,即所谓的变压吸附(PSA)过程,最为流行。在这项工作中,我们着眼于特定的PSA配置,即双重回流-压力摆动吸附(DR-PSA),因为它具有实现快速分离的能力。在二元混合物的情况下,已经提出了一种基于平衡理论的分析方法来确定在线性等温线假设下完全分离的操作条件。分离未完成时,无法使用相同的方法。因此,在这项工作中,我们通过数值求解通用DR-PSA模型(其参数值适合接近平衡条件)(无传质阻力,无轴向混合,等温条件下且无压降),因此在检查完完全分离后即可重现分析溶液。即使对于不完全分离,也可以在轴对应于适当设计参数的平面上识别出纯度恒定的三角形区域。此外,我们发现了关于如何选择侧向进料注射位置以限制未建立完全分离时产品纯度损失的一般指示,无论进料混合物的成分如何。最后,针对压力比,轻质回流比和重质产品流量提出了敏感性分析,以评估如何根据DR-PSA设备的特定自由度恢复产品纯度。因此,在检查完完全分离后即可重现分析溶液。即使对于不完全分离,也可以在轴对应于适当设计参数的平面上识别出纯度恒定的三角形区域。此外,我们发现了关于如何选择侧向进料注射位置以限制未建立完全分离时产品纯度损失的一般指示,无论进料混合物的成分如何。最后,针对压力比,轻质回流比和重质产品流量提出了敏感性分析,以评估如何根据DR-PSA设备的特定自由度恢复产品纯度。因此,在检查完完全分离后即可重现分析溶液。即使对于不完全分离,也可以在轴对应于适当设计参数的平面上识别出纯度恒定的三角形区域。此外,我们发现了关于如何选择侧向进料注射位置以限制未建立完全分离时产品纯度损失的一般指示,无论进料混合物的成分如何。最后,针对压力比,轻质回流比和重质产品流量提出了敏感性分析,以评估如何根据DR-PSA设备的特定自由度恢复产品纯度。可以在轴对应于适当设计参数的平面上识别出纯度恒定的三角形区域。此外,我们发现了关于如何选择侧向进料注射位置以限制未建立完全分离时产品纯度损失的一般指示,无论进料混合物的成分如何。最后,针对压力比,轻质回流比和重质产品流量提出了敏感性分析,以评估如何根据DR-PSA设备的特定自由度恢复产品纯度。可以在轴对应于适当设计参数的平面上识别出纯度恒定的三角形区域。此外,我们发现了关于如何选择侧向进料注射位置以限制未建立完全分离时产品纯度损失的一般指示,无论进料混合物的成分如何。最后,针对压力比,轻质回流比和重质产品流量提出了敏感性分析,以评估如何根据DR-PSA设备的特定自由度恢复产品纯度。饲料混合物的成分是什么 最后,针对压力比,轻质回流比和重质产品流量提出了敏感性分析,以评估如何根据DR-PSA设备的特定自由度恢复产品纯度。饲料混合物的成分是什么 最后,针对压力比,轻质回流比和重质产品流量提出了敏感性分析,以评估如何根据DR-PSA设备的特定自由度恢复产品纯度。

更新日期:2020-10-12
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