প্রেসার সুইং শোষণের উন্নতি প্রকল্পের উপর অধ্যয়ন

ভূমিকা

শিল্পায়ন এবং নগরায়নের দ্রুত বিকাশের সাথে, গ্যাস পৃথকীকরণ এবং পরিশোধন প্রযুক্তি অনেক ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। প্রেসার সুইং অ্যাডসর্পশন (PSA), একটি কার্যকর গ্যাস বিভাজন প্রযুক্তি হিসাবে, এর সহজ ক্রিয়াকলাপ, কম শক্তি খরচ এবং বিস্তৃত প্রয়োগ পরিসরের কারণে ব্যাপক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে11-2। ঐতিহ্যগত পিএসএ প্রক্রিয়ার এখনও বিচ্ছেদ দক্ষতা এবং শক্তি ব্যবহারের কিছু সীমাবদ্ধতা রয়েছে, যা গবেষকদের ক্রমাগতভাবে এর কার্যকারিতা উন্নত করার জন্য উন্নতির পদ্ধতিগুলি সন্ধান করতে প্ররোচিত করেছে। এই কাগজটি পিএসএ প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে একটি উন্নত পদ্ধতির প্রস্তাব করে, যার লক্ষ্য হল ঐতিহ্যগত পিএসএ প্রক্রিয়াটিকে অপ্টিমাইজ করা এবং গ্যাস বিচ্ছেদ ও পরিশোধনের ক্ষেত্রে এর প্রয়োগের দক্ষতা উন্নত করা। শোষণকারীর অপ্টিমাইজেশন, অপারেটিং পরামিতিগুলির সমন্বয় এবং নতুন শোষণ ডিভাইসগুলির নকশার মাধ্যমে, এটি উচ্চ বিচ্ছেদ দক্ষতা এবং কম শক্তি খরচ অর্জনের জন্য প্রতিশ্রুতিবদ্ধ, যার ফলে পিএসএ প্রযুক্তির আরও বিকাশের প্রচার।

 

 

 

 

1 চাপ সুইং শোষণ নীতি এবং ঐতিহ্যগত প্রক্রিয়া
প্রেসার সুইং অ্যাডসর্পশন (PSA) হল একটি প্রযুক্তি যা গ্যাসের অণুতে শোষণকারীর নির্বাচনী শোষণ বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে গ্যাস বিচ্ছেদ অর্জন করে। মূল নীতি হল বিভিন্ন চাপে বিভিন্ন উপাদানের গ্যাসের জন্য শোষণকারীর শোষণ ক্ষমতার পার্থক্য ব্যবহার করা এবং চাপ [13-4] সামঞ্জস্য করে গ্যাস শোষণ এবং শোষণ প্রক্রিয়া অর্জন করা। পিএসএ প্রক্রিয়ায়, গ্যাসের মিশ্রণটি সাধারণত একটি উপযুক্ত শোষণকারী দিয়ে ভরা একটি শোষণকারী বিছানার মধ্য দিয়ে যায়। উচ্চ-চাপের পর্যায়ে, গ্যাসের মিশ্রণের লক্ষ্য উপাদানটি শোষণকারী দ্বারা শোষণ করা হবে, যখন অ-লক্ষ্য উপাদানটি শোষণকারী বিছানার মধ্য দিয়ে যাবে এবং পরিশোধনের পরে সিস্টেম থেকে ডিসচার্জ হবে। পরবর্তীকালে, নিম্ন-চাপের পর্যায়ে, চাপ হ্রাস করে, শোষণকারী লক্ষ্য উপাদানটি শোষণ করা হবে এবং একটি বিশুদ্ধ লক্ষ্য গ্যাস পাওয়ার জন্য সংগ্রহ করা হবে।
প্রথাগত PSA প্রক্রিয়ায় সাধারণত নিম্নলিখিত ধাপগুলি অন্তর্ভুক্ত থাকে: শোষণ, চাপ মুক্তি, পরিশোধন, পুনর্ব্যবহার এবং চাপ বৃদ্ধি।
1) শোষণ: উচ্চ-চাপের পর্যায়ে, গ্যাসের মিশ্রণটি শোষণকারী বিছানার মধ্য দিয়ে যায়, লক্ষ্য উপাদানটি বেছে বেছে শোষণকারী দ্বারা শোষণ করা হয় এবং অ-লক্ষ্য উপাদানটি শোষণকারী বিছানার মধ্য দিয়ে যায়।
2) চাপ প্রকাশ: শোষণ পর্যায়ের পরে, লক্ষ্য উপাদানটি শোষণকারী বিছানার চাপ কমিয়ে শোষণ করতে শুরু করে, যার ফলে লক্ষ্য উপাদানটির শোষণ করা সম্ভব হয়।
3) পরিশোধন: উচ্চ-বিশুদ্ধতা লক্ষ্য গ্যাস প্রাপ্ত করার জন্য শুদ্ধিকরণ ডিভাইস দ্বারা desorbed টার্গেট উপাদান আরও প্রক্রিয়া করা হয়।
4) পুনঃসঞ্চালন: বিশুদ্ধ টার্গেট গ্যাস পুনরায় শোষণের সুযোগ প্রদানের জন্য সিস্টেমে পুনরায় ইনজেকশন করা যেতে পারে।
5) চাপ বৃদ্ধি: শোষণকারী বিছানার চাপ বৃদ্ধি করে, শোষণকারীকে পরবর্তী চক্রের জন্য প্রস্তুত করার জন্য একটি উচ্চ শোষণ অবস্থায় পুনরুদ্ধার করা হয়।
প্রথাগত PSA প্রক্রিয়ার ব্যবহারিক প্রয়োগে কিছু সমস্যা রয়েছে, যা এর কর্মক্ষমতা এবং দক্ষতার আরও উন্নতিকে সীমিত করে। প্রথমত, প্রথাগত পিএসএ প্রক্রিয়ার একটি দীর্ঘ চক্র সময় রয়েছে, যার ফলে একটি দীর্ঘ উত্পাদন চক্র এবং সীমিত উত্পাদন ক্ষমতা। দীর্ঘ শোষণ সময় শুধুমাত্র সিস্টেমের শক্তি খরচ বাড়ায় না, কিন্তু শিল্প উৎপাদনে এর বৃহৎ আকারের প্রয়োগকেও সীমিত করে। দ্বিতীয়ত, প্রতিটি অপারেশন ধাপের জন্য প্রথাগত PSA প্রক্রিয়ায় একটি ভারসাম্যহীন সময় সমস্যা আছে15-6। বিভিন্ন পদক্ষেপের অযৌক্তিক সময় বরাদ্দ কম সিস্টেম দক্ষতার দিকে পরিচালিত করবে এবং বিচ্ছেদ প্রভাব এবং পরিশোধন দক্ষতা হ্রাস করবে। উপরন্তু, ঐতিহ্যগত পিএসএ প্রক্রিয়াতে adsorber গঠন এবং সঞ্চালন পদ্ধতির নকশা সিস্টেম কর্মক্ষমতা উপর একটি নির্দিষ্ট প্রভাব আছে. অযৌক্তিক adsorber কাঠামো দুর্বল গ্যাস প্রবাহের দিকে পরিচালিত করবে এবং বিচ্ছেদ প্রভাবকে প্রভাবিত করবে। প্রচলিত প্রচলন পদ্ধতিতে বড় চাপের ওঠানামা এবং উচ্চ শক্তি খরচের মতো সমস্যা থাকতে পারে।
সংক্ষেপে, ঐতিহ্যগত পিএসএ প্রক্রিয়ার সমস্যা রয়েছে যেমন দীর্ঘ চক্র সময়, ভারসাম্যহীন অপারেশন স্টেপ টাইম এবং অযৌক্তিক অ্যাডসর্বার গঠন এবং সাইকেল মোড ডিজাইন, যা গ্যাস বিভাজন এবং পরিশোধনের ক্ষেত্রে এর প্রয়োগের দক্ষতাকে সীমিত করে। অতএব, পিএসএ প্রযুক্তি উন্নত করার জন্য এটি প্রয়োজনীয় এবং অত্যন্ত তাৎপর্যপূর্ণ।

 

 

 

 

2 শোষণকারী অপ্টিমাইজেশান
2.1 শোষণকারী নির্বাচন এবং কর্মক্ষমতা মূল্যায়ন
পিএসএ সিস্টেমে শোষণকারী একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান, এবং এর নির্বাচন এবং কার্যকারিতা সিস্টেমের বিচ্ছেদ প্রভাব এবং শক্তি খরচে মূল ভূমিকা পালন করে। শোষণকারী নির্বাচনের ক্ষেত্রে, লক্ষ্য গ্যাসের ভৌত এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য, শোষণ ক্ষমতা এবং শোষণকারীর নির্বাচনীতার মতো কারণগুলি বিবেচনা করা দরকার। সাধারণত ব্যবহৃত শোষণকারীর মধ্যে রয়েছে সক্রিয় কার্বন, আণবিক চালনি ইত্যাদি।
শোষণকারীর কর্মক্ষমতা মূল্যায়ন করার জন্য, শোষণ আইসোথার্ম পরীক্ষা এবং গতিশীল শোষণ পরীক্ষার মতো পদ্ধতিগুলি ব্যবহার করা যেতে পারে। শোষণ আইসোথার্ম পরীক্ষাটি শোষণকারী দ্বারা বিভিন্ন উপাদান গ্যাসের শোষণের পরিমাণ পরিমাপ করতে পারে এবং শোষণ আইসোথার্ম বক্ররেখা পেতে পারে। গতিশীল শোষণ পরীক্ষা প্রকৃত প্রক্রিয়া অবস্থার অধীনে শোষণকারীর শোষণ কর্মক্ষমতা অনুকরণ করতে পারে, যেমন শোষণ হার এবং নির্বাচনীতার মতো সূচকগুলি সহ।
2.2 শোষণকারী পৃষ্ঠ পরিবর্তন প্রযুক্তি
শোষণকারীর সারফেস পরিবর্তন তাদের শোষণ কর্মক্ষমতা উন্নত করার একটি গুরুত্বপূর্ণ উপায়। শোষণকারী পৃষ্ঠের রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য এবং ছিদ্র কাঠামো পরিবর্তন করে, এর পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল বাড়ানো যেতে পারে, ছিদ্রের আকার সামঞ্জস্য করা যেতে পারে এবং শোষণ ক্ষমতা এবং নির্বাচনীতা উন্নত করা যেতে পারে।
সাধারণত ব্যবহৃত শোষণকারী পৃষ্ঠ পরিবর্তনের কৌশলগুলির মধ্যে রয়েছে গর্ভধারণ, জমাকরণ, আয়ন বিনিময় এবং রাসায়নিক পরিবর্তন [17-8]। গর্ভধারণ পদ্ধতি হল একটি নির্দিষ্ট দ্রবণে শোষণকারীকে নিমজ্জিত করা এবং দ্রবণে শোষণকারী এবং পদার্থের মধ্যে রাসায়নিক বিক্রিয়া বা শারীরিক শোষণের মাধ্যমে শোষণকারীর পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্যগুলিকে পরিবর্তন করা। ডিপোজিশন পদ্ধতি হল শোষণকারীর ক্রিয়াকলাপ এবং নির্বাচনীতা বাড়াতে শোষণকারীর পৃষ্ঠে নির্দিষ্ট পদার্থের একটি স্তর, যেমন ধাতব অক্সাইড বা জৈব কার্যকরী যৌগ জমা করা। আয়ন বিনিময় পদ্ধতি পৃষ্ঠের চার্জ বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করার জন্য শোষণকারীর পৃষ্ঠে নির্দিষ্ট আয়ন প্রবর্তন করে, যার ফলে শোষণকারীর নির্বাচনীতা নিয়ন্ত্রণ করে। রাসায়নিক পরিবর্তন হল শোষণকারীর উপরিভাগে রাসায়নিক কার্যকরী গোষ্ঠীগুলিকে তার রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য এবং সখ্যতা পরিবর্তন করার জন্য প্রবর্তন করা।
2.3 নতুন adsorbents ডিজাইন এবং সংশ্লেষণ
ঐতিহ্যগত adsorbents কর্মক্ষমতা উন্নত করার পাশাপাশি, PSA সিস্টেমের কর্মক্ষমতাও নতুন adsorbents ডিজাইন এবং সংশ্লেষণ করে উন্নত করা যেতে পারে। নতুন adsorbents বিভিন্ন নীতি এবং উপকরণ উপর ভিত্তি করে উদ্ভাবনী উপকরণ হতে পারে. উদাহরণস্বরূপ, মেটাল-অর্গানিক ফ্রেমওয়ার্কস (MOFs) হল একটি নতুন ধরনের শোষণকারী যার উচ্চ ছিদ্র এবং সামঞ্জস্যযোগ্য কাঠামো। MOFs এর একটি বিশাল পৃষ্ঠ এলাকা এবং ছিদ্র ভলিউম রয়েছে, যা আরও শোষণের সাইটগুলি প্রদান করতে পারে, শোষণ ক্ষমতা উন্নত করতে পারে এবং সিলেক্টিভিটিI9-101। এছাড়াও, কার্বন ন্যানোটিউব এবং গ্রাফিনের মতো ন্যানোম্যাটেরিয়ালগুলিও শোষণকারী হিসাবে সম্ভাব্য প্রয়োগের মান দেখায়। নতুন শোষণকারীর নকশা এবং সংশ্লেষণের জন্য শোষণ কর্মক্ষমতা, স্থিতিশীলতা এবং প্রস্তুতির খরচের মতো কারণগুলির ব্যাপক বিবেচনার প্রয়োজন। চমৎকার শোষণ কর্মক্ষমতা সহ নতুন adsorbents গঠনগত অপ্টিমাইজেশান, কার্যকরী পরিবর্তন, এবং প্রস্তুতি প্রক্রিয়ার উন্নতির মাধ্যমে প্রাপ্ত করা যেতে পারে।
adsorbents নির্বাচন এবং কর্মক্ষমতা মূল্যায়ন, শোষণকারী পৃষ্ঠ পরিবর্তন প্রযুক্তি, এবং নতুন adsorbents এর নকশা এবং সংশ্লেষণ সহ শোষণকারীর নির্বাচন এবং কর্মক্ষমতা অপ্টিমাইজ করে, PSA সিস্টেমের বিচ্ছেদ দক্ষতা এবং পরিশোধন প্রভাব উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করা যেতে পারে, আরও উন্নয়নের প্রচার করে। PSA প্রযুক্তির। পরবর্তী বিভাগে PSA সিস্টেমের কর্মক্ষমতার উপর অপারেটিং প্যারামিটারের অপ্টিমাইজেশনের প্রভাব নিয়ে আলোচনা করা হবে।