автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Разработка энергосберегающих установок короткоцикловой адсорбции по обогащению воздуха кислородом

На правах рукописи

АКУЛИНИН Евгений Игоревич

РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ УСТАНОВОК КОРОТКОЦИКЛОВОЙ АДСОРБЦИИ ПО ОБОГАЩЕНИЮ ВОЗДУХА КИСЛОРОДОМ

05.17.08 - Процессы и аппараты химических технологий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тамбов 2010

1 4 ОНТ 1т

004610526

Диссертация выполнена в Научно-образовательном центре ГОУ ВПО "Тамбовский государственный технический университет" - ОАО "Корпорация "Росхимзащита" "Новые химические технологии" и на кафедре "Технологическое оборудование и прогрессивные технологии".

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Дворецкий Дмитрий Станиславович

Официальные оппоненты:

Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Рудобашта Станислав Павлович

доктор технических наук, профессор Туголуков Евгений Николаевич

Ведущая организация: Российский химико-технологический

университет имени Д.И. Менделеева

Защита диссертации состоится "2$"б/СМА&Я 2010 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 212.2^0.02 в Тамбовском государственном техническом университете по адресу: г. Тамбов, Ленинградская, 1, ауд. 60.

Отзыв на автореферат в 2-х экземплярах, заверенный гербовой печатью, направлять по адресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, ТГТУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.260.02.

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО "Тамбовский государственный технический университет" по адресу: 392032, г. Тамбов, ул. Мичуринская, 112, корп. "Б", а с авторефератом диссертации дополнительно - на официальном сайте ГОУ ВПО "Тамбовский государственный технический университет": www.tstu.ru.

Автореферат разослан |?2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, доцент Ц В.М. Нечаев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Основным способом производства кислорода является разделение воздуха методом глубокого охлаждения с последующей ректификацией в колоннах обычно тарельчатого типа, функционирующих на крупных сталелитейных, химических и других промышленных предприятиях.

Кислород также получают путем выделения из перекисных и надпе-рекисных соединений щелочных и щелочно-земельных металлов, извлечением в электрохимических установках на твердых электролитах. Установки, реализующие данные способы, переводят процесс получения кислорода в разряд опасных, вынуждая пользователя соблюдать множество требований, предъявляемых к обеспечению безопасности.

Наиболее перспективным способом для потребителей относительно небольших количеств кислорода является его выделение из воздуха методом короткоцикловой адсорбции. Установки короткоцикловой адсорбции компактны, они могут изготавливаться в виде отдельных блоков, следствием чего являются удобство их транспортировки, а также низкие затраты и краткосрочность их монтажа на месте эксплуатации. Характерной их особенностью является то, что в зависимости от условий проведения технологического процесса возможно варьирование их производительности с получением продукционного газа разной степени чистоты, что очень важно при создании экономичных бортовых кислороддобывающих установок и портативных медицинских концентраторов кислорода.

В связи с этим разработка энергосберегающих установок обогащения воздуха кислородом на основе технологии короткоцикловой адсорбции является актуальной задачей как в научном, так и практическом плане.

Работа выполнена в рамках Федеральной целевой программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007 - 2012 годы" (государственный контракт № 02.513.11. 3377 от 26 ноября 2007 г.).

Цель работы. Разработка энергосберегающих установок короткоцикловой адсорбции для бортовых кислороддобывающих систем и портативных медицинских концентраторов кислорода на основе математического моделирования и оптимизации тепло- и массообменных процессов.

Научная новизна. Разработана математическая модель нестационарных тепло- и массообменных процессов короткоцикловой адсорбции, позволяющая рассчитать профили концентрации кислорода и азота в газовой и твердой фазах, температуры адсорбента и газовой фазы по высоте адсорбента в зависимости от времени и изучить влияние конструктивных параметров (высоты слоя адсорбента и диаметра адсорбера) и режимных переменных (длительности цикла, коэффициента обратной промывки) установки короткоцикловой адсорбции на ее производительность и концентрацию производимого кислорода.

Проведены экспериментальные исследования адсорбционных, механических и аэродинамических свойств блочных цеолитовых адсорбентов типа X.

Сформулирована и решена задача оптимального (по критерию приведенных затрат) проектирования установки короткоцикловой адсорбции для медицинского концентратора кислорода.

Практическая ценность. Разработана методика технологического расчета установки короткоцикловой адсорбции при обогащении воздуха кислородом.

На базе разработанной энергосберегающей установки короткоцикловой адсорбции могут быть созданы экономичные бортовые кислороддобы-ваюшие установки и медицинские концентраторы кислорода.

Применен блочный цеолитовый адсорбент, полученный способом свободнотекущих пен и обеспечивающий отсутствие механического истирания в циклических процессах адсорбции - десорбции.

Разработаны алгоритм и программа компьютерного моделирования и оптимизации процесса обогащения воздуха кислородом по технологии короткоцикловой адсорбции (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2009616584, зарег. 26.11.2009 г.).

Разработана оригинальная конструкция адсорбера для бортовых кислородцобывающих установок и медицинского концентратора кислорода (патент РФ № 96338 от 27.07.10, положительное решение о выдаче патента на изобретение от 05.05.10 по заявке № 2009139534). При проектировании экономичных бортовых кислородцобывающих установок и медицинских концентраторов кислорода с диапазоном производительности до 10~3 и до 0,08><10"3 м3/с, соответственно, рекомендуется использовать блочные цео-литовые адсорбенты на основе цеолита ЫЬБХ с ¿,<0,5x10"3 м в адсорберах, для которых выполняется условие: 4 <Н/ Д,н<6 при реализации напорной схемы с вакуумной десорбцией (кр = Рю/ Рдес<3).

Экспериментальные данные по исследованию процесса обогащения воздуха кислородом, полученные с использованием гранулированных и блочных цеолитовых адсорбентов типа X, методика компьютерного моделирования нестационарного процесса обогащения воздуха кислородом и технологического расчета установки короткоцикловой адсорбции, конструкция адсорбера, алгоритм оптимального проектирования энергосберегающих адсорбционных установок, практические рекомендации по созданию энергосберегающих адсорбционных установок на основе результатов оптимального проектирования приняты к реализации в ОАО "Корпорация "Росхимзащита" при проектировании бортовых кислородцобывающих установок и в ООО "НПП "Спектрконверсия" при разработке гибридной ки-слороддобывающей установки для медицинских систем лечения ожоговых больных.

Разработанная методика технологического расчета установки короткоцикловой адсорбции внедрена в учебный процесс Тамбовского государственного технического университета и используется в лабораторном практикуме "Методологические основы проектирования и создания новых машин, агрегатов и процессов" в рамках учебной дисциплины "Оптимизация машин, агрегатов и производственных систем" при подготовке магистров по программе 150422 - Машины и агрегаты пищевой промышленности.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 10 Всероссийских и Международных научных конференциях.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе три статьи - в ведущих рецензируемых научных журналах из перечня ВАК, а также получены положительное решение по заявке на изобретение и патент на полезную модель, свидетельство о регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка используемых источников (124 работы отечественных и зарубежных авторов) и приложения. Содержание диссертации изложено на 152 страницах машинописного текста, включает 54 рисунка и 10 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Сформулирована цель работы, обоснована ее актуальность, приведена аннотация основных результатов работы, показана их научная новизна и практическая значимость, даны рекомендации по реализации результатов исследований в промышленности и научно-инженерной практике.

Глава 1. Современное состояние процессов и аппаратов коротко-цикловой адсорбции. В главе рассмотрены физические основы процесса обогащения воздуха кислородом с использованием синтетических цеолитов типа X, обладающих наибольшим предельным адсорбционным объемом (~0,281 ... 0,335 см3/см3) среди синтетических цеолитов и обеспечивающих селективную адсорбцию азота в установках короткоцикловой адсорбции на основе одноадсорберных, двухадсорберных и многоадсорбер-ных схем с выравниванием давлений. Установлено, что при создании экономичных малогабаритных установок наиболее перспективны схемы, длительность стадий адсорбции и десорбции в которых не превышает 3 ... 5 с.

Использование цеолитовых блоков вместо гранулированного адсорбента в установке короткоцикловой адсорбции наряду с обеспечением механической прочности способствует развитию более высоких скоростей процессов массопереноса.

Вопросы математического описания тепло- и массообменных процессов адсорбции рассматривались в работах А.К. Акулова, М.М. Дубинина, Н.В. Кельцева, A.B. Лыкова, Т.Г. Плаченова, С.П. Рудобашты, Е.А. Устинова, Ю.И. Шумяцкого, Е.М. Kopaygorodsky, D.M. Ruthven и др. В настоящее время предпочтительным считается использование уравнений материального баланса, массопроводности, равновесной зависимости (изотермы), массоотдачи и средней интегральной концентрации, которые в зависимости от условий осуществления процесса могут быть дополнены уравнениями теплового баланса и теплопередачи. Наиболее широко при анализе адсорбции газов на микропористых адсорбентах используются уравнения теории объемного заполнения микропор (ТОЗМ), развитой академиком М,М. Дубининым, в частности, уравнение Астахова-Дубинина, которое используется для описания условий равновесия на активных углях и цеолитах.

В заключительном параграфе главы сформулированы задачи настоящей работы. Основными из них являются: проведение экспериментальных исследований адсорбционных, механических и аэродинамических свойств гранулированных и блочных цеолитовых адсорбентов типа X; создание экспериментальной установки для изучения влияния режимных переменных (длительности цикла, коэффициента обратной промывки) и конструктивных параметров (высоты слоя адсорбента, диаметра адсорбера) на концентрацию кислорода в газовой фазе на выходе из установки; разработка математического описания нестационарного процесса короткоцикловой адсорбции при обогащении воздуха кислородом в энергосберегающей установке короткоцикловой адсорбции; разработка алгоритма решения уравнений математической модели нестационарного процесса короткоцикловой адсорбции; разработка методики технологического расчета энергосберегающих установок короткоцикловой адсорбции; разработка конструкции адсорбера для блочного адсорбента; постановка и решение задачи оптимального (по критерию приведенных затрат) проектирования установки короткоцикловой адсорбции; выработка практических рекомендаций по проектированию промышленных образцов экономичных бортовых кисло-роддобывающих установок и медицинских концентраторов кислорода.

Глава 2. Экспериментальное исследование нестационарного процесса обогащения воздуха кислородом в энергосберегающей установке короткоцикловой адсорбции. Разработана экспериментальная двухад-сорберная установка для осуществления процесса обогащения воздуха кислородом и изучения влияния конструктивных параметров и режимных переменных на производительность и концентрацию кислорода на выходе из установки (рис. 1).

Установка работает следующим образом: воздух, подаваемый компрессором, проходит через адсорбер 5а, где осуществляется его обогащение кислородом, после чего выходящий поток направляется в ресивер.

Рис. 1. Экспериментальная двухадсорберная установка:

1 - регулировочный вентиль;

2 - ротаметр; 3 - измеритель расхода многоканальный;

4 - манометр; 5а, 56 - адсорберы; 6 - измеритель влажности газов;

7 - измеритель концентрации кислорода; 8 - кнопка включения; 9 - реле времени

Часть потока дросселируется до пониженного давления и направляется противотоком в адсорбер 5Ь, где осуществляется регенерация адсорбента. Концентрация кислорода в потоке, направляемом потребителю из ресивера, контролируется с помощью газоанализатора кислорода 7. Величины потоков контролируются с помощью ротаметров 2 и многоканального измерителя расхода 3, влажность - с помощью измерителя влажности газов 12, давления - с помощью манометров 4. Давление входящего потока регулируется вентилем 1, продолжительность цикла - с помощью микропроцессорного реле времени 9, высота слоя адсорбента - с помощью установки крышек адсорбера на заданную глубину.

В качестве адсорбента использовались гранулированный цеолитовый адсорбент с а?г = 0,7; 0,5; 0,28 мм и цеолитовые блоки, изготовленные в опытно-промышленных условиях ОАО "Корпорация "Росхимзащита" по технологии свободнотекущих пен на основе цеолитов №Х и УЬБХ. Для изготовленных образцов блоков был определен предел прочности на раздавливание, который на порядок превышает рабочее давление ~ 3><105 Па в адсорбционной установке. При реализации процесса короткоцикловой адсорбции обогащения кислородом воздуха в продолжительных испытаниях (~5 суток) разрушения блочного адсорбента и образования пыли не наблюдалось.

Методика исследования адсорбционных свойств заключалась в определении изотерм адсорбции-десорбции азота при 20°С объемным методом для образцов, прокаленных при 550°С в течение 8 часов (рис. 2).

Обработка полученных данных производилась посредством линеаризации изотерм адсорбции в специальных координатах теории объемного заполнения микропор. Описание изотерм осуществлялось одночленным уравнением ТОЗМ (уравнение Дубинина-Радушкевича, которое является частным случаем уравнения Астахова-Дубинина при пт = 2). По линеаризованным изотермам были вычислены значения предельного адсорбцион-

а.«*

и О 0.000«- 0 081 0.0015 0.002 0.0025 0.003 5 Относительное давление люта (Р/Р,)

Рис. 2. Изотермы адсорбции азота при 20°С образцами блоков с цеолитом типа X:

I - Ыа-форма; 2 - Ы-форма

ного объема 1У0, параметра уравнения ТОЗМ Вт, пористости е3, относительного объема вторичных пор е2-

На основе определенной экспериментально величины удельной поверхности

фильтрования оф были рассчитаны эквивалентные диаметры каналов пор 4 ДОЯ образцов блочного адсорбента, которые составили соответственно 0,33; 0,26; 0,20 мм. Максимальное сопротивление потоку блока высотой

0,2 м с ¿4 = 0,2 мм составило 0,19х 105 Па, что на 8% ниже по сравнению со слоем шихты той же высоты с dT = 0,28 мм.

Изменения режимных (управляющих) переменных и конструктивных параметров осуществляли в следующих пределах: Р е [0,5 ... 3]х Ю5 Па; тц 6 [0,2 ...30] с; 0 е [1 ... 2,6]; у„р е [0,05 ... 0,95]; q е [0,02 ... 4]; Я е [0,1 ... 0,4] м; £>„„ = 0,02; 0,035; 0,05 м.

Анализ рис. 3, а показывает, что увеличение концентрации кислорода при сокращении длительности цикла объясняется уменьшением доли "проскока" потока без адсорбции азота. В установке с производительностью Qmx ~ 0,167x10"3 м3/с и длительностью цикла менее 2 с поток не покидает слой адсорбента, что приводит к резкому падению концентрации кислорода.

а) б)

Рис. 3. Сравнение расчетных и экспериментальных зависимостей концентрации кислорода на выходе из установки от:

л - длительности цикла, УЬБХ, Н = 0,25 м; Ут = 0,25*1 (Г3 м3; £?исх = 0,167 х 10~3 м3/с; 0 = 2,5; б - коэффициента обратной промывки, УЬвХ, Н = 0,25 м; Кад = 0,25* 10~3 м3; 1 - гранулированный адсорбент с размером частиц 0,28 мм; 2 - блочный адсорбент с размером пор 0,20 мм; сплошная кривая - расчет по модели, штриховая - по экспериментальным данным

Рис. 4. Сравнение расчетных и экспериментальных зависимостей концентрации кислорода на выходе из установки от высоты слоя адсорбента: / - гранулированный адсорбент с размером частиц 0,28 мм; 2 - блочный

адсорбент с размером пор 0,20 мм; сплошная кривая - расчет по модели, штриховая - по экспериментальным данным. £>исх = 0,167* 1(Г3 м3/с; тц = 5 с; 9 = 2,5

с0 ,%об.

Также установлено, что использование адсорбента на основе цеолита ЫЬБХ позволяет обеспечить более высокую концентрацию кислорода, чем при использовании цеолита ЫаХ в схеме с вакуумной десорбцией.

Из рисунка 3, б видно, что при увеличении величины обратной промывки концентрация кислорода на выходе из установки увеличивается, одновременно снижается объемная производительность. При этом наблюдается достижение максимально возможной концентрации кислорода при значениях коэффициента обратной промывки в пределах 0 е [2,1 ... 2,6].

Из анализа графиков на рис. 3 и 4 следует: 1) нецелесообразно увеличивать высоту слоя адсорбента более 0,25 м из-за незначительного роста концентрации кислорода; 2) с уменьшением размеров гранул и диаметра каналов пор увеличивается концентрация кислорода на выходе из адсорбера.

В результате проведенных экспериментальных исследований установлено, что производительность установки и концентрация кислорода в наибольшей степени зависят от конструктивных параметров (диаметр адсорбера, высота слоя адсорбента) и режимных (управляющих) переменных (длительность цикла, коэффициент обратной промывки).

Глава 3. Математическое моделирование процесса короткоцик-ловой адсорбции в энергосберегающей установке. При выводе уравнений математической модели процесса обогащения воздуха кислородом в установке короткоцикловой адсорбции были приняты следующие допущения: 1) величиной адсорбции кислорода пренебрегаем; 2) давление и температура воздуха в адсорбере, температура адсорбента, концентрация азота в газовой и твердой фазах изменяются только в продольном направлении адсорбера; 3) объем адсорбента состоит из элементарных слоев, в которых концентрация азота и температура постоянны; 4) коэффициент продольной диффузии зависит от температуры газового потока; 5) адсорбционное равновесие в адсорбенте подчиняется закономерностям теории объемного заполнения микропор; 6) адсорбционная ветвь изотермы совпадает с десорбционной; 7) свободное сечение внутри слоя адсорбента постоянно; 8) газообразные азот и кислород обладают свойствами идеальных газов.

С учетом сделанных допущений уравнение материального баланса азота в газовой фазе с учетом продольной диффузии получено в виде:

дх

дх

дх

дх

дх

(О

Внешняя массоотдача азота из газовой фазы в адсорбент при адсорбции через поверхность контакта описывается уравнением:

Зам ,

Уравнение теплового баланса получено в следующем виде:

(2)

1-82

саРа

ЭТ.:

а___

дх

= -с„

5(рн>ТК) дх 4

Л Л 1-е

ек,)-

да

N2

дх

Ра"

(3)

Внешняя теплоотдача от газовой к твердой фазе через поверхность контакта описывается уравнением:

дТ„

СрьР^ьАТь-Те) ■

(4)

Уравнения (1)- (4) были дополнены уравнениями, позволяющими рассчитывать изменение скорости газового потока в адсорбере в зависимости от времени, уравнением равновесной зависимости, в качестве которой использовалось уравнение Дубинина-Радушкевича [14]. Коэффициенты, входящие в систему, определялись следующим образом: й^ =0,124x10"* м2/с

рассчитывался по методу Фуллера, Шлеттера и Гиддингса [14]; при

адсорбции и десорбции определялся по термическому уравнению ТОЗМ; коэффициенты внешней массо- (рЫз ) и теплоотдачи (а8, аокр) рассчитывались на основе соответствующих критериальных уравнений.

Уравнения математической модели с граничными и начальными условиями [14] представляют собой замкнутую систему дифференциальных уравнений в частных производных, описывающую нестационарный процесс адсорбции-десорбции при обогащении газовоздушной смеси кислородом в установке короткоцикловой адсорбции.

Полученная краевая задача решалась методом конечных элементов. При численном расчете адсорбент рассматривался как монолитный блок на основе цеолита 1лЬ8Х с эквивалентным диаметром каналов 0,2 мм и е2 = 0,394. Значения режимных переменных выбирались следующими: 0ИСХ = 0,167* 10"3 м3/с; Лд = 1,5х 105 Па; Рт = 0,5х 105 Па; 0 = 1,4; д = 0,22.

Рис. 5. Изменение концентрации Рис. 6. Изменение температуры

кислорода в газовой фазе при адсорбции адсорбента при адсорбции

1 - при х = 0,2; 2 - при т = 0,4; 3 - при т = 0,6; 4 - при т = 0,8; 5 - при т = 1,0

По модели рассчитывались распределения по высоте слоя концентрации кислорода в газовой фазе и адсорбенте, температуры газовой фазы и адсорбента в зависимости от времени т (рис. 5,6).

Адекватность построенной математической модели проверялась сравнением расчетных и экспериментальных значений концентрации кислорода на выходе из адсорбера установки короткоцикловой адсорбции (сплошные кривые 1, 2 на рис. 3, 4). Максимальное рассогласование в течение всего цикла не превышало 12%.

С использованием разработанного алгоритма и программы ЭВМ были рассчитаны профили концентрации кислорода и азота в газовой и твердой фазах, температуры адсорбента и газовой фазы в зависимости от времени и установлено, что в ходе работы концентрация на выходе из установки

повышается до максимального значения = 91,1% при числе циклов

адсорбции-десорбции п> 18. При длительной работе установки (п > 100) адсорбент нагревается (до ~45°С) и концентрация кислорода снижается до 90%. Установка выходит на устойчивый режим работы, достигается динамическое равновесие, а фронты адсорбции и десорбции приобретают вид стоячих волн. Поскольку в течение цикла адсорбент нагревается незначительно (рис. 6), в практических расчетах могут использоваться только уравнения (1), (2). При п > 100 значения Тк и Га, входящие в и

могут быть определены однократно по уравнениям (3), (4) при т = тци.

Глава 4. Проектирование энергосберегающих установок короткоцикловой адсорбции. Задача оптимального по критерию приведенных затрат (ПЗ) проектирования установки короткоцикловой адсорбции формулируется следующим образом: для типа аппаратурного оформления а е А адсорбционной установки при заданных значениях производитель-

ности 0зад и концентрации кислорода Со"*зад на выходе из установки требуется определить конструктивные параметры (тип b е В адсорбента, высоту слоя Я адсорбента, диаметр £>„„ адсорбера) и режимные переменные (значения давлений Pw Рлес, длительность цикла тц, коэффициент обратной промывки 6), при которых достигается минимум ПЗ на создание установки. Математическая постановка задачи имеет вид:

П3(а, Ъ, Н, Dm, Рш, Ркс, Тц, 0) -> min (5)

аАЯ.Ян.'ад./'дес^ц.в

при связях в форме уравнений математической модели и ограничениях

Q (о, b, Я, Dm, Рт, Рдес, тц, 0) = Qm; cST Н, Dm, Рдес, тц, 9) > с™*зад;

> (6)

М (а, Ь, Я, Dm Р№ Рте> тц, 0) < М; кр<кр, Н<Н, DBH<Dm,

где кр, Я, Dm - максимально допустимые значения коэффициента давления и габаритов адсорберов установки.

Сформулированная задача (5), (6) относится к классу задач нелинейного программирования, для решения которой использовали метод последовательного квадратичного программирования.

Техническое задание на проектирование установки короткоцикловой адсорбции для портативного медицинского концентратора кислорода включало следующие требования: производительность концентратора -бзад = 0,05x10" м3/с; концентрация кислорода на выходе из установки -

со"!зад - 90%; масса адсорберов М установки, отношение давлений адсорбции-десорбции Ры/ РЛК, высота слоя адсорбента Н и диаметр адсорбера DBH не должны превышать максимально допустимых значений -

М = 0,6 кг, кр = Р¡аI Ржс = 3; Я = 0,4 м; £)ш = 0,1 м, соответственно.

В ходе оптимального проектирования (по критерию ПЗ) двухадсор-берной адсорбционной установки с вакуумной десорбцией были определены оптимальные значения конструктивных параметров Я* = 0,22 м; Аш = 0.035 м, режимных переменных Р'т = 1,5ХЮ5Па; Р*яее = 0,5*105Па;

9* = 2,5; т* = 1,6 с; ¡Q*cx = 2,93 x1g"4 м3/с и технико-экономических показателей портативного медицинского концентратора кислорода: ПЗ* = 45 250 р.; М =0,5 кг; N = 76 Вт. Установлено, что ПЗ в наибольшей степени зависят от величин: 9, кр = Р^/ Р„с. При увеличении величины кр в два раза (с 3 до 6) величина ПЗ увеличивается на 30,5%, при аналогичном увеличении 0 - ПЗ увеличиваются на 23%. Таким образом, уменьшение величи-

ны ПЗ на создание установки в первую очередь связано с уменьшением величин 0 и кр = Р^/ Ржс. Потребляемая мощность N установки определяется в основном потребляемой мощностью компрессора, которая также зависит от величин 0, РPaK. Как следствие, минимизация величины ПЗ будет приводить к снижению потребляемой мощности N установки, обеспечивая таким образом энергосбережение.

Конструктивная разработка аппаратурно-технологического оформления портативного медицинского концентратора кислорода включала разработку конструкции адсорбера, обеспечивающего надежную герметизацию блочного цеолитового адсорбента (патент РФ № 96338 от 27.07.10, положительное решение о выдаче патента на изобретение от 05.05.10 по заявке №2009139534).

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

А - множество вариантов аппаратурного оформления; В - множество типов адсорбентов; а - средняя концентрация в адсорбенте в единицах газовой фазы, кг азота/кг кислорода; а - концентрация в адсорбенте, кмоль

азота/кг адсорбента; а - концентрация в адсорбенте, равновесная текущей концентрации в газовой фазе; кмоль азота/кг адсорбента; Вт - параметр уравнения ТОЗМ, I/град2; с - концентрация в газовой фазе, кг азота/кг кислорода; с - концентрация в газовой фазе, % об.; Dm - внутренний диаметр адсорбера, м; D^ - коэффициент диффузии в газовой фазе, м2/с;

к - количество адсорберов; кр - коэффициент давления; Н - высота слоя адсорбента, м; М- масса адсорберов, кг; п - количество циклов; ит - показатель степени в уравнении теории объемного заполнения микропор; N -потребляемая мощность, Вт; Р - давление, Па; Q(a) - тепловой эффект, Дж/моль; Qmx - расход исходной смеси, м3/с; 0зад - заданная производительность, м3/с; q - удельная производительность, м3/м3; Fa - объем адсорбера, м3; W0 - предельный адсорбционный объем, см3/кг; а - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2-К); PN - коэффициент внешней массоотдачи, м/с;

е2 - относительный объем вторичных пор; е3 - свободный объем (пористость); 0 - коэффициент обратной промывки; а - удельная поверхность адсорбента, м2/м3; тц - длительность цикла, с.

ИНДЕКСЫ

а - адсорбента (в адсорбенте); ад - адсорбции; в - воздуха; вх - входной; г - гранул; вых - на выходе; дес - десорбции; зад - заданной; нар - наруж-ний; окр - в окружающую среду; расч - расчетное; ф - фильтрования; ц - цикла; э - эквивалентный; g - газовой фазы (в газовой фазе); N2 - азота; 02 - кислорода; - равновесное значение.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. В ходе проведенных экспериментальных исследований блочных цеолитовых адсорбентов на основе цеолита ЫаХ со следующими характеристиками 1¥0 = 0,084 см3/кг, Вт = 1,3x10"^ 1/град2, е3 = 0,702, а2 = 0,394 и на основе цеолита ЫЬБХ: 1У0 = 0,126 см3/кг, Вт = 1,28x1 (Г6 1/град2, е3 = = 0,71, е2 = 0,394 установлено, что при реализации процесса короткоцик-ловой адсорбции обогащения кислородом воздуха в продолжительных испытаниях (~5 суток) разрушения блочного адсорбента и образования пыли не наблюдалось. Максимальное сопротивление потоку блока высотой Я = 0,2 м с = 0,2 мм составило АР = 0,19х 105 Па, что на 8% ниже по сравнению со слоем шихты той же высоты с = 0,28 мм.

2. С использованием экспериментальной установки короткоцикло-вой адсорбции производительностью Q■sлл = 0,05 м3/с определено, что концентрация кислорода на выходе увеличивается в среднем на -30%

при сокращении длительности цикла тц с 20 до 2 с и на -70% при увеличении высоты слоя адсорбента Я с 0,1 до 0,25 м и достигает максимального значения при величине коэффициента обратной промывки равном 2,6.

3. Разработанные алгоритмы и программы компьютерного моделирования процесса обогащения воздуха кислородом по технологии корот-коцикловой адсорбции позволили рассчитать профили концентрации кислорода и азота в газовой и твердой фазах, температуры адсорбента и газовой фазы в зависимости от времени, а также определить, что выход установки на устойчивый режим работы осуществляется после 100 циклов адсорбции-десорбции.

4. На базе математической модели тепло- и массообменных процессов при обогащении воздуха кислородом разработана методика и программа технологического расчета установки короткоцикловой адсорбции, с использованием которой были определены конструктивные (высота слоя адсорбента, диаметр адсорбера) и режимные (управляющие) переменные (длительность цикла, коэффициент обратной промывки) установки при обеспечении заданных значений производительности £>зад = 0,05x10"3 м3/с

и концентрации кислорода с£"*зад >90%.

5. В результате решения задачи оптимального проектирования энергосберегающей установки короткоцикловой адсорбции с производительностью бзад = 0,05x10"3 м3/с и концентрацией кислорода Сд"х ~ 90% с использованием разработанного алгоритма для двухадсорберной установки с вакуумной десорбцией медицинского концентратора кислорода были определены оптимальные значения конструктивных параметров Н = 0,22 м;

£>*н = 0,035 м, режимных переменных Р'гд = 1,5*105 Па; Р'дес = 0,5*105 Па; 0* = 2,5; Тц= 1,6 с; £>*сх= 2,93x10"* м3/с и технико-экономических показателей: ПЗ* = 45250 р.; М' = 0,5 кг; ЬС = 76 Вт.

6. Разработаны оригинальные конструкции адсорберов для бортовых кислороддобывающих установок и медицинского концентратора кислорода, позволяющие обеспечить надежную герметизацию блочного адсорбента в реверсивном потоке.

7. По результатам решения задачи оптимального проектирования выработаны практические рекомендации по созданию бортовых кислород-добывающих установок и медицинских концентраторов кислорода с диапазоном производительности до 10~3 м3/с и 0,08*10~3 м3/с, соответственно. Рекомендуется использовать блочные цеолитовые адсорбенты на основе цеолита ЬлЦЗХ с с/э < 0,5x10"3 м в адсорберах, для которых выполняется условие: 4 < НI Овн < 6 при реализации напорной схемы с вакуумной десорбцией (кр = Рад/Рхй < 3). При использовании данных рекомендаций технико-экономические показатели аппаратов могут быть повышены по сравнению с существующими мировыми аналогами: масса снижена на 25%, энергопотребление - на 20%.

8. Результаты работы (экспериментальные данные по исследованию процесса обогащения воздуха кислородом, полученные с использованием гранулированных и блочных цеолитовых адсорбентов типа X, методика компьютерного моделирования нестационарного процесса обогащения воздуха кислородом и технологического расчета установки короткоцикло-вой адсорбции, конструкция адсорбера, алгоритм оптимального проектирования энергосберегающих адсорбционных установок, практические рекомендации по созданию энергосберегающих адсорбционных установок на основе результатов оптимального проектирования) приняты к реализации в ОАО "Корпорация "Росхизащита" при проектировании бортовых кислороддобывающих установок и в ООО "НПП "Спектрконверсия" при разработке гибридной кислороддобывающей установки для медицинских систем лечения ожоговых больных.

9. Разработанная методика технологического расчета установки ко-роткоцикловой адсорбции внедрена в учебный процесс Тамбовского государственного технического университета и используется в лабораторном практикуме "Методологические основы проектирования и создания новых машин, агрегатов и процессов" в рамках учебной дисциплины "Оптимизация машин, агрегатов и производственных систем" при подготовке магистров по программе 150422 - Машины и агрегаты пищевой промышленности.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Современные тенденции по уменьшению энергозатрат кислород-добывающих установок короткоцикловой безнагревной адсорбции / Е.И. Акулинин, Д.С. Дворецкий, A.A. Ермаков, С.И. Симаненков // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - Тамбов, 2008. -Т. 14, №3.-С. 597-601.

2. Математическое моделирование процесса обогащения кислородом воздуха в установке короткоцикловой адсорбции / Е.И. Акулинин, Д.С. Дворецкий, С.И. Дворецкий, A.A. Ермаков, С.И. Симаненков // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - Тамбов, 2009.-Т. 15,№2.-С. 341 -355.

3. Акулинин, Е.И. Разработка и проектирование энергосберегающих установок короткоцикловой адсорбции на основе математического моделирования и оптимизации тепло- и массообменных процессов / Е.И. Акулинин, Д.С. Дворецкий // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. - Тамбов, 2010. 4-6 (29). - С. 310-317.

4. Акулинин, Е.И. Совершенствование процессов короткоцикловой безнагревной адсорбции / Е.И. Акулинин // Сб. материалов междунар. науч.-практ. конф. "Прогрессивные технологии развития". - Тамбов, 2005. -С. 288-290.

5. Ермаков, A.A. Технологии короткоцикловой адсорбции получения кислорода из воздуха / A.A. Ермаков, Е.И. Акулинин // Труды ТГТУ : сб. статей. - Тамбов, 2006. - Вып. 19. - С. 53 - 57.

6. Исследование технологических режимов в адсорберах для портативных установок короткоцикловой безнагревной адсорбции / С.И. Дворецкий, С.И. Симаненков, A.A. Ермаков, Е.И. Акулинин // Сб. трудов Рос. науч. конф. "Новое поколение систем жизнеобеспечения и защиты человека в чрезвычайных ситуациях техногенного и природного характера". -Тамбов, 2006. - С. 280 - 286.

7. Ермаков, A.A. Исследование влияния технологических параметров на эффективность функционирования портативной кислороддобы-вающей установки / A.A. Ермаков, Е.И. Акулинин // Труды ТГТУ : сб. статей. - Тамбов, 2007. - Вып. 20. - С. 3 - 6.

8. Акулинин, Е.И. Оценка возможности создания портативного концентратора кислорода на основе технологии короткоцикловой безнагревной адсорбции / Е.И. Акулинин // Сб. трудов XX Междунар. науч. конф. "Математические методы в технике и технологиях". - Ростов н/Д, 2007. -Т. 10.-С. 55-56.

. 9. Акулинин, Е.И. Моделирование ультракоротких процессов получения кислорода из воздуха на твердых микропористых адсорбентах / 16

Е.И. Акулинин, A.A. Ермаков // Сб. трудов XXXIV Междунар. науч. конф. "Гагаринские чтения". - M., 2008. - Секция 3. - С. 8-9.

10. Акулинин, Е.И. Исследования в области создания портативных дыхательных аппаратов на основе технологии короткоцикловой безна-гревной адсорбции, основные проблемы и пути их решения / Е.И. Акулинин, A.A. Ермаков // Сб. трудов III Междунар. науч. конф. "Сорбенты как фактор качества жизни и здоровья". - Белгород, 2008. - С. 162 - 165.

11. Акулинин, Е.И. Математическое моделирование процессов, протекающих в портативных установках короткоцикловой безнагревной адсорбции / Е.И. Акулинин // Успехи в химии и химической технологии : сб. трудов междунар. конф. "МКХТ-2008". - М., 2008. - Т. 22. - С. 75 - 78.

12. Исследование аэродинамических характеристик гранулированных адсорбентов LiLSX и NaX для портативной дыхательной установки короткоцикловой безнагревной адсорбции / Е.И. Акулинин, Д.С. Дворецкий, A.A. Ермаков, С.И. Симаненков // Сб. трудов Всерос. науч. конгресса "Фундаментальная наука - ресурс сохранения здоровья здоровых людей". -Тамбов, 2008.-С. 21 -23.

13. Исследование динамики циклических адсорбционных процессов в портативной кислороддобывающей установке / Е.И. Акулинин, Д.С. Дворецкий, A.A. Ермаков, С.И. Симаненков // Сб. трудов Всерос. науч. конгресса "Фундаментальная наука - ресурс сохранения здоровья здоровых людей". - Тамбов, 2008. - С. 23 - 25.

14. Акулинин, Е.И. Математическое описание нестационарного процесса короткоцикловой безнагревной адсорбции с предельно короткими циклами / Е.И. Акулинин // Труды ТГТУ : сб. статей. - Тамбов, 2009. -Вып. 22.-С. 3-6.

15. Моделирование нестационарного процесса короткоцикловой безнагревной адсорбции с предельно короткими циклами / Е.И. Акулинин, Д.С. Дворецкий, С.И. Дворецкий, A.A. Ермаков // Сб. трудов XXII Междунар. науч. конф. "Математические методы в технике и технологиях". -Псков, 2009.-С. 72-74.

16. Моделирование процесса короткоцикловой адсорбции в портативных дыхательных аппаратах / Е.И. Акулинин, Д.С. Дворецкий, С.И. Дворецкий, A.A. Ермаков // Сб. трудов III Междунар. науч. конф. "Инновационные технологии и оборудование для пищевой промышленности". - Воронеж, 2009. - Т. 2. - С. 355 - 358.

17. Перспективы развития адсорбентов для установок короткоцикловой адсорбции / Е.И. Акулинин, С.И. Дворецкий, A.A. Ермаков, C.B. Неизвестная, С.И. Симаненков // Сб. трудов Рос. науч. конф. "Стратегия развития научно-производственного комплекса РФ в области разработки и производства систем жизнеобеспечения и защиты человека в условиях химической и биологической опасности". - Тамбов, 2009. - С. 119-121.

18. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ РФ. Программа технологического расчета установки короткоцикло-вой адсорбции / Акулинин Е.И., Дворецкий Д.С., Дворецкий С.И., Ермаков ; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО ТГТУ. - №2009616584 ; заявл. 4.09.09 ; зарег. 26.11.09.

19. Положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение "Адсорбер" / Акулинин Е.И., Дворецкий Д.С., Ермаков A.A., Путин С.Б., Симаненков С.И., Симаненков Э.И. ; заявитель ОАО "Корпорация "Рос-химзащита". -№ 2009139534. Получено 05.05.10.

20. Пат. 96338 РФ, МПК В 01 D 53/047 (2006.01). Адсорбер / Акулинин Е.И.; Дворецкий Д.С.; Дворецкий С.И.; Ермаков A.A.; Симаненков С.И. - № 2010108850/22 ; заявл. 09.03.10 ; опубл. 27.07.10, Бюл. № 21. -7 с.

Подписано в печать 27.09.2010 Формат 60 х 84/16. 0,93 усл. печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № 449

Издательско-полиграфический центр ГОУ ВПО ТГТУ 392000, Тамбов, Советская, 106, к. 14

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Современное состояние процессов и аппаратов короткоцикловой адсорбции.

1.1 Процессы и аппараты обогащения воздуха кислородом на основе технологии короткоцикловой адсорбции.

1.2 Основные подходы к разработке процессов и аппаратов короткоцикловой адсорбции.

1.3. Современное состояние математического моделирования и оптимизации процессов короткоцикловой адсорбции.

1.3.1. Обзор математических моделей процессов короткоцикловой адсорбции.

1.3.2. Основы оптимизации процессов короткоцикловой адсорбции.

1.4. Постановка задач диссертационной работы.

Глава 2. Экспериментальное исследование нестационарного процесса обогащения воздуха кислородом в энергосберегающей установке короткоцикловой адсорбции.

2.1 Экспериментальная установка для исследования нестационарного процесса обогащения воздуха кислородом.

2.1.1 Описание экспериментальной установки и методики исследования динамики адсорбции.

2.1.2 Описание конструкции адсорбера экспериментальной установки.

2.1.3 Адсорбционные и структурно - механические свойства цеолитовых адсорбентов.

2.1.4 Исследование аэродинамических характеристик цеолитовых адсорбентов.

2.2 Экспериментальное исследование нестационарного процесса обогащения воздуха кислородом в энергосберегающей установке короткоцикловой адсорбции и анализ данных, полученных в ходе изучения динамики адсорбции.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Математическое моделирование процесса короткоцикловой адсорбции в энергосберегающей установке.

3.1 Вывод уравнений математической модели нестационарного прогресса короткоцикловой адсорбции при обогащении воздуха кислородом.

3.2 Разработка алгоритма решения уравнений математической модели нестационарного процесса короткоцикловой адсорбъ\ии.

3.3 Расчет процесса обогащения воздуха кислородом в установке короткоцикловой адсорбции.

Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ УСТАНОВОК КОРОТКОЦИКЛОВОЙ АДСОРБЦИИ.

4.1 Постановка задачи и алгоритм оптимального проектирования энергосберегающих адсорбционных установок.

4.2 Пример оптимального проектирования энергосберегающей установки короткоцикловой адсорбции медицинского концентратора кислорода.

4.3 Конструктивная разработка портативного медицинского концентратора кислорода.

Актуальность работы. Основным способом производства кислорода является его сжижение (низкотемпературная ректификация) из воздуха в ректификационных колоннах обычно тарельчатого типа, функционирующих на крупных сталелитейных, химических и других промышленных предприятиях.

Кислород также получают путем выделения из перекисных и надперекисных соединений щелочных и щелочно — земельных металлов, извлечением в электрохимических установках на твердых электролитах. Установки, реализующие данные способы переводят процесс получения кислорода в разряд опасных, вынуждая пользователя соблюдать множество требований, предъявляемых к обеспечению безопасности.

Наиболее перспективным способом для потребителей относительно небольших количеств кислорода является его выделение из воздуха методом короткоцикловой адсорбции. Установки короткоцикловой адсорбции компактны, они могут изготавливаться в виде отдельных блоков, следствием чего являются удобство их транспортировки, а также низкие затраты и краткосрочность их монтажа на месте эксплуатации. Характерной их особенностью является то, что в зависимости от условий проведения технологического процесса возможно варьирование их производительности с получением продукционного газа разной степени чистоты, что очень важно при создании экономичных бортовых кислороддобывающих установок и портативных медицинских концентраторов кислорода.

В настоящее время адсорбционные воздухоразделительные установки различной производительности серийно выпускаются рядом зарубежных и отечественных компаний: «Air Products» (США), «AirSep» (США), «Union Carbide» (США), «Linde» (ФРГ), «Seitetsn Kagaku» (Япония), «British Oxygen» (Великобритания), ЗАО "Грасис" (Россия), ООО "Провита" (Россия) и др. В основном эти установки предназначены для получения кислорода с концентрацией 93—95% или азота с концентрацией 98—99,5% и их общий выпуск ежегодно увеличивается.

Работы по созданию компактных установок обогащения воздуха кислородом ведутся в разных странах мира (США, Япония, Франция и др.). Однако, до настоящего времени не разработаны простые, надежные и экономичные конструкции этих установок, методики их технологического расчета и проектирования. В связи с этим разработка энергосберегающих установок обогащения воздуха кислородом на основе технологии короткоцикловой адсорбции является актуальной задачей как в научном, так и в практическом плане.

Работа выполнена в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007 - 2012 годы» (государственный контракт № 02.513.11. 3377 от 26 ноября 2007 г.).

Цель научного исследования. Разработка энергосберегающих установок короткоцикловой адсорбции для бортовых кислороддобывающих систем и портативных медицинских концентраторов кислорода на основе математического моделирования и оптимизации тепло- и массообменных процессов.

Для достижения цели работы поставлены и решены следующие задачи:

• проведение экспериментальных исследований адсорбционных, механических и аэродинамических свойств гранулированных и блочных цеолитовых адсорбентов типа X;

• создание экспериментальной установки для изучения влияния режимных переменных (длительности цикла, коэффициента обратной промывки) и конструктивных параметров (высоты слоя адсорбента, диаметра адсорбера) на концентрацию кислорода в газовой фазе на выходе из установки;

• проведение экспериментальных исследований процессов короткоцикловой адсорбции при обогащении воздуха кислородом с целью изучения влияния конструктивных параметров (высоты слоя адсорбента, диаметра адсорбера) и режимных переменных (длительности цикла, коэффициента обратной промывки) установки короткоцикловой адсорбции на ее производительность и концентрацию производимого кислорода;

• разработка математической модели нестационарных тепло- и массообменных процессов короткоцикловой адсорбции и алгоритмов решения уравнений математической модели, позволяющих рассчитать нестационарный процесс обогащения воздуха кислородом, в том числе профили концентрации кислорода и азота в газовой и твердой фазах, температуры адсорбента и газовой фазы по длине адсорбента в зависимости от времени;

• разработка методики технологического расчета энергосберегающих установок короткоцикловой адсорбции, позволяющей на базе математической модели тепло- и массообменных процессов рассчитывать конструктивные (высоту слоя адсорбента, диаметр адсорбера) и режимные (управляющие) переменные (длительность цикла, коэффициент обратной промывки) установки при обеспечении заданных значений производительности и концентрации кислорода на выходе из установки;

• разработка конструкции адсорбера, которая обеспечивает надежную герметизацию блочного адсорбента в условиях реверсивного потока;

• постановка и решение задачи оптимального (по критерию приведенных затрат) проектирования установки короткоцикловой адсорбции на основе математического моделирования и оптимизации тепло- и массообменных процессов;

• выработка практических рекомендаций по проектированию промышленных образцов экономичных бортовых кислороддобывающих установок и медицинских концентраторов кислорода.

Методика исследования. Методика исследования основана на математическом моделировании нестационарных тепло- и массообменных процессов короткоцикловой адсорбции, в том числе построении профилей концентрации кислорода и азота в газовой и твердой фазах, температуры адсорбента и газовой фазы по высоте адсорбента в зависимости от времени. I I

Исследование закономерностей протекания циклических процессов адсорбции - десорбции оценивались в ходе проведения многоуровневых многофакторных экспериментов. Обработка изотерм адсорбции производилась посредством линеаризации в специальных координатах теории объемного заполнения микропор.

Методы экспериментальных исследований включали: методы исследования адсорбционных свойств цеолитовых адсорбентов (определение изотерм адсорбции - десорбции по азоту) объемным методом; определение величины удельной поверхности фильтрования методом фильтрации; исследование нестационарного процесса обогащения воздуха кислородом методами динамики адсорбции, а именно: изучение влияние конструктивных параметров (высоты слоя адсорбента, диаметра адсорбера) и режимных переменных (длительности цикла, коэффициента обратной промывки) на производительность и концентрацию кислорода на выходе из установки.

Научная новизна работы.

Разработана математическая модель нестационарных тепло- и массообменных процессов короткоцикловой адсорбции, позволяющая рассчитать профили концентрации кислорода и азота в газовой и твердой фазах, температуры адсорбента и газовой фазы по высоте адсорбента в зависимости от времени и изучить влияние конструктивных параметров (высоты слоя адсорбента и диаметра адсорбера) и режимных переменных (длительности цикла, коэффициента обратной промывки) установки короткоцикловой адсорбции на ее производительность и концентрацию производимого кислорода.

Проведены экспериментальные исследования адсорбционных, механических и аэродинамических свойств блочных цеолитовых адсорбентов типа X.

Сформулирована и решена задача оптимального (по критерию приведенных затрат) проектирования установки короткоцикловой адсорбции для медицинского концентратора кислорода.

Практическая значимость результатов работы.

Разработана методика технологического расчета установки короткоцикловой адсорбции при обогащении воздуха кислородом.

На базе разработанной энергосберегающей установки короткоцикловой адсорбции могут быть созданы экономичные бортовые кислороддобывающие установки и медицинские концентраторы кислорода.

Применен блочный цеолитовый адсорбент, полученный способом свободнотекущих пен и обеспечивающий отсутствие механического истирания в циклических процессах адсорбции - десорбции.

Разработаны алгоритм и программа компьютерного моделирования и оптимизации процесса обогащения воздуха кислородом по технологии короткоцикловой адсорбции (Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ№ 2009616584, зарег. 26.11.2009 г.).

Разработана оригинальная конструкция адсорбера для бортовых кислороддобывающих установок и медицинского концентратора кислорода (Патент РФ № 96338 от 27.07.10, положительное решение о выдаче патента на изобретение от 05.05.10 по заявке № 2009139534). При проектировании экономичных бортовых кислороддобывающих установок и медицинских

3 "5 концентраторов кислорода с диапазоном производительности до 10" м /с и до

5 -1

0,08x10" м /с, соответственно, рекомендуется использовать блочные цеолитовые адсорбенты на основе цеолита ЫЬБХ с ¿/3<0,5х10" м в адсорберах, для которых выполняется условие: 4<НЮвн<6 при реализации напорной схемы с вакуумной десорбцией (кр=Рш/Раес<3).

Реализация результатов работы

Экспериментальные данные по исследованию процесса обогащения воздуха кислородом, полученные с использованием гранулированных и блочных цеолитовых адсорбентов типа X, методика компьютерного моделирования нестационарного процесса обогащения воздуха кислородом и технологического расчета установки короткоцикловой адсорбции, конструкция адсорбера, алгоритм оптимального проектирования энергосберегающих адсорбционных установок, практические рекомендации по созданию энергосберегающих адсорбционных установок на основе результатов оптимального проектирования приняты к реализации в ОАО "Корпорация "Росхимзащита" при проектировании бортовых кислороддобывающих установок и в ООО "HI 111 "Спектрконверсия" при разработке гибридной кислороддобывающей установки для медицинских систем лечения ожоговых больных.

Разработанная методика технологического расчета установки короткоцикловой адсорбции внедрена в учебный процесс Тамбовского государственного технического университета и используется в лабораторном практикуме "Методологические основы проектирования и создания новых машин, агрегатов и процессов" в рамках учебной дисциплины "Оптимизация машин, агрегатов и производственных систем" при подготовке магистров по программе 150422 - Машины и агрегаты пищевой промышленности.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской научной конференции "Новое поколение систем жизнеобеспечения и защиты человека в чрезвычайных ситуациях техногенного и природного характера (к 145 - летию со дня рождения академика И. Д. Зелинского, изобретателя угольного противогаза)", Тамбов, 2006 г.; на XX Международной научной конференции "Математические методы в технике и технологиях". Ростов-на-Дону: Донской гос. тех. ун-т, 2007 г.; на международной молодежной научной конференции " XXXIV Гагаринские чтения", Москва, "МАТИ" - Рос. гос. технол. ун-т им. К.Э. Циолковского, 2008 г.; на III Международной научной конференции "Сорбенты как фактор качества жизни и здоровья", Белгород, БелГУ, 2008 г.; на XXII Международной конференции молодых ученых по химии и химической технологии "МКХТ-2008", Москва, РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2008 г.; на Всероссийском научном конгрессе "Фундаментальная наука - ресурс сохранения здоровья здоровых людей", Тамбов, ТГУ им. Г.Р. Державина, 2008 г.; на XXII Международной научной конференции "Математические методы в технике и технологиях". Псков: Псковский гос. политех, ин-т, 2009 г.; на XXIII Международной научной конференции "Математические методы в технике и технологиях". Саратов: Саратовский гос. тех. ун-т, 2010 г. и др.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе три статьи - в ведущих рецензируемых научных журналах из перечня ВАК, а также получены положительные решения по заявкам на изобретение и полезную модель, свидетельство о регистрации программы для ЭВМ.

Основные положения, выносимые на защиту:

- результаты экспериментальных исследований по изучению: а) адсорбционных, структурно - механических и аэродинамических свойств гранулированных цеолитов ЫаХи ЫЬБХ с диаметром гранул 0,7; 0,5; 0,28 мм и блочных адсорбентов с эквивалентным диаметром каналов 0,33; 0,26; 0,20 мм, соответственно; б) результаты экспериментальных исследований по изучению влияния режимных переменных и конструктивных параметров установки короткоцикловой адсорбции на ее производительность и концентрацию производимого кислорода;

- результаты математического моделирования нестационарных тепло- и массообменных процессов короткоцикловой адсорбции и алгоритмы решения уравнений математической модели, позволяющие рассчитать нестационарный процесс обогащения воздуха кислородом, в том числе профили концентрации кислорода и азота в газовой и твердой фазах, температуры адсорбента и газовой фазы по длине адсорбента в зависимости от времени; методика технологического расчета установки короткоцикловой адсорбции, позволяющая на базе математической модели тепло- и массообменных процессов рассчитывать конструктивные и режимные (управляющие) переменные при обеспечении заданной производительности и концентрации кислорода на выходе из установки;

- алгоритм оптимального проектирования (по критерию приведенных затрат) энергосберегающей адсорбционной установки короткоцикловой адсорбции; результаты решения задачи оптимального проектирования энергосберегающей установки короткоцикловой адсорбции с

3 3 производительностью 0,05x10" м/с и концентрацией кислорода ~90% с использованием разработанного алгоритма оптимального проектирования и практические рекомендации по созданию бортовых кислороддобывающих установок и медицинских концентраторов кислорода, с диапазоном

3 3 3 3 производительности до 10" м /с и 0,08x10" м /с, соответственно.

Автор выражает искреннюю благодарность нач. лаб. №1 ОАО "Корпорация "Росхизащита" к.т.н. Симаненкову С.И. и д.т.н., проф. Дворецкому С.И. за ценные советы и помощь в работе.

8. Результаты работы (экспериментальные данные по исследованию процесса обогащения воздуха кислородом, полученные с использованием

5 гранулированных и блочных цеолитовых адсорбентов типа X, методика компьютерного моделирования нестационарного процесса обогащения воздуха кислородом и технологического расчета установки короткоцикловой адсорбции, конструкция адсорбера, алгоритм оптимального проектирования энергосберегающих адсорбционных установок, практические рекомендации по созданию энергосберегающих адсорбционных установок на основе результатов оптимального проектирования) приняты к реализации в ОАО "Корпорация "Росхизащита" при проектировании бортовых кислороддобывающих установок и в ООО "НПП "Спектрконверсия" при разработке гибридной кислороддобывающей установки для медицинских систем лечения ожоговых больных.

9. Разработанная методика технологического расчета установки короткоцикловой адсорбции внедрена в учебный процесс Тамбовского государственного технического университета и используется в лабораторном практикуме "Методологические основы проектирования и создания новых машин, агрегатов и процессов" в рамках учебной дисциплины "Оптимизация машин, агрегатов и производственных систем" при подготовке магистров по программе 150422 - Машины и агрегаты пищевой промышленности.

1. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники: /Н.В. Кельцев.- М.: Химия, 1984.-592 с.

2. Устинов Е.А. Динамика адсорбции паров воды в процессе безнагревного адсорбционного разделения воздуха. // Журнал прикладной химии. 1987. т. 60. №1. С. 74-78.

3. Беккер Б.И., Торочешников И.С., Шумяцкий Ю.И. Динамика короткоцикловой проточной адсорбции. // Теорет. основы хим. технологии. 1973. т. 7. №3. С. 359-364.

4. Шумяцкий, Ю. И. Адсорбция: процесс с неограниченными возможностями / Ю. И. Шумяцкий, Ю. И Афанасьев. — М.: Высшая школа, 1998.-78 с.

5. Громова К.И. Установки безнагревной адсорбции // Хим. пром. за рубежом. 1967. №7 (67). С. 60-75.

6. Акулов, А. К. Моделирование разделения бинарных газовых смесей методом адсорбции с колеблющимся давлением: дис. . д-ра тех. наук: 05.17.08: защищена 22.02.96: утв. 08.11.96 / Акулов Аркадий Клавдиевич. Санкт - Петербург, 1996. - 304 с.

7. Глупанов В.Н. Получение кислорода и азота адсорбционным разделением воздуха / В. Н. Глупанов. М.: МХТИ им. Д.И. Менделеева, 1991.-46 с.

8. Ruthven D.M., Farooq S., Knaebel K.S. Pressure swing adsorption. / D.M. Ruthven, S. Farooq, K.S. Knaebel. University of New Brunswick Frederiction, NB, Canada. - VCH Publishers, Inc, 1994. - 352 p.

9. Kopaygorodsky E.M. Mathematical modeling of ultra rapid PSA: дис. . д-ра наук / E.M. Kopaygorodsky. - University of Cincinati, 2001. - 112 c.

10. Пат. 5464467 США, МКИ2 B01D 95/98. Adsorptive separation of nitrogen from other gases / F. R. Fitch; M. Bulow; F. Adeola / № 287324; заяв. 08.08.94; опубл. 07.11.95, Бюл. №6. - Юс.

11. Jee J. G., Lee J. S., Lee С. H. Air Separation by a small-scale Two-Bed Medical 02 PSA / J. G. Jee, J. S. Lee, С. H. Lee // Ind. Eng. Chem. Res. 2001. -Vol. 40, 16.-P. 3647-3658.

12. Пат. 6709486 США, МКИ3 B01D 53/047. Pressure swing adsorption process with controlled internal depressurization flow / K.L. Sang, J.D. Bukowslci / № 743381; заяв. 27.02.03; опубл. 03.12.04, Бюл. №7. - 11c.

13. Пат. 6176897 США, МКИ2 ВО ID 95/98. High frequency pressure swing adsorption / G. Bowie / № 000844; заяв. 30.12.97; опубл. 23.01.01, Бюл. №2. - 27c.

14. Пат. 2944627 США, МКИ2. Method and apparatus for fractionating gaseous mixtures by adsorbtion / C. W. Skarstrom / № 714780; заяв. 12.12.58; опубл. 12.07.60, Бюл. №2. -23c.

15. Мобильный кислородный концентратор OXY 6000, каталог продукции ЗАО «ЛасссаМед» // (http: //www. lassamed. ru/production /detail. php?ID=431 .html).

16. Адсорбционный генератор кислорода KKA-01, каталог продукции СКБ ЭО при ГНЦ РФ ИМБП РАН // (http://www.skbeo.ru/dev/generator/kkaO 1 .html).

17. Адсорбционные кислородные установки, каталог продукции ЗАО ГРАСИС // (http://www.grasys.ш/products/gas/oxygen/adsoфtion.html).

18. Генераторы кислорода, каталог продукции ООО «Провита» // (http://www.provita.ru/site/ru/docs/oxygengenerators.html).

19. Генераторы азота, каталог продукции ЗАО «Инженерные решения» // (http://www.can-gas.ru/index.php?pid=l36.html).

20. Адсорбционные генераторы азота, каталог продукции ТОО «Медицинские газовые системы» // (http://www.flow.kz/use-oxy/55-psa-nitro-gen.html).

21. Пат. 6691702 США, МКИ3 B01D 128/202.26. Portable oxygen concentration system and method of using the same / W. S. Appel; D. P. Winter;

22. B. К. Sward; М. Sugano; Е. Salter; J. A. Bixby / № 134868; заяв. 29.05.02; опубл. 17.02.04, Бюл. №12. - 24с.

23. Cumar R. ВОС Separation / R. Cumar // Science And Technology. -1996.-Vol. 31(7).-P. 877-893.

24. Пат. 1044782 ФРГ, С 01 В 33/34. Verfahren zur Herstellung eines gebundenen molecusiebes / H. Hainz / № 342119; заяв. 07.02.78; опубл. 12.03.81, Бюл. №7. -2 с.

25. Пат. 2914487 США, МКИ3 С 01 В 33/34. Bonding of adsorbent materials stabilized sorptive alumino-silicate / J. E. Hoffman; M. Brentwood / № 515766; заяв. 15.06.55; опубл. 24.11.59, Бюл. 14.-2c.

26. A.c. 1655901 СССР, В 01J 29/06. Способ приготовления гранулированного цеолита / Б.В. Красий; Г.Н. Хоменко; Ю.А. Шавандин / -№ 4722197; заяв. 14.06.89; опубл. 15.06.91, Бюл. № 22. 5 с.

27. Пат. 1080084 ФРГ, 12 j 36/26. Способ грануляции кристаллизованных мелкозернистых цеолитов / Н. Hofer; М. Nounert / № 234440; заяв. 23.10.83; опубл. 15.12.85, Бюл. №16. - 3 с.

28. Ермаков, А. А. Кинетика и оптимизация процесса щелочной обработки гранулированных цеолитовых сорбентов: дис. . канд. тех. наук: 05.17.08: защищена 31.10.03: утв. 14.02.04 / Ермаков Александр Анатольевич. -Тамбов, 2003.-157 с.

29. A.c. 210104 СССР, МПК В 01 j. Способ получения гранулированных синтетических цеолитов / Я.В. Мирский; А.З. Дорогочинский; И.Л. Александрова / № 1095804/23-4; заяв. 01.08.66; опубл. 04.04.68, Бюл. №6.-5 с.

30. Мирский Я.В. Исследования по получению микросферического цеолита без связующего / Я.В. Мирский //ДАН СССР. 1966. -Т. 170. - №3.1. C. 644-647.

31. Пат. 3119659 US, 12 е 3/02. Process for producing molecular sieves bodies / L. Le Roy; L. Eden; W. Riband / № 58199; заяв. 26.09.60; опубл. 28.01.64, бюл. № 1. - 11 с.

32. Yang R. Т. Adsorbents: fundamentals and applications. / R.T. Yang. -Published by John Wiley & Sons, Inc, Hoboken, New Jersey, 2003. 410 p.

33. Sayari A., Jaronec M., Pinnavaia T.J. Nanoporous materials 2. Proceedings of the 2nd Conference on Access in Nanoporous Materials, Banff, / A. Sayari, M. Jaronec, T.J. Pinnavaia, Canada, May 25-30, 2000. 898 p.

34. A.c. 1143006 СССР, МКИ C01 B39/24. Способ получения цеолита типа У./ JI.B. Будовская, Я.В. Мирский, Б.Г. Успенский (СССР).- № 3616328/26; заявл. 06.08.83; опубл. 27.10.96, Бюл. № 18.- 3 е.: ил.

35. А.с. 1610778 СССР, МКИ С01 В39/24. Способ получения цеолита типа У./ J1.B. Будовская, М.П. Павлов (СССР).- № 4602452/26; заявл. 10.04.88; опубл. 27.10.96, Бюл. № 18.- 2 е.: ил.

36. А.с. 2090502 СССР, МКИ С01 В39/24. Способ получения высокомодульного цеолита типа У./ М.П. Павлов, М.И. Левинбук, Е.М. Савин, В.К. Смирнов, Г.А. Виденеев, JI.B. Суркова (СССР).- № 96102219/25; заявл. 02.08.96; опубл. 20.09.97, Бюл. № 200708.- 4 е.: ил.

37. Патент 2314866 РФ, МПК B01J 20/18. Способ получения цеолитного блочного адсорбента / M.JI. Павлов, Р.А. Махаматханов, О.С. Травина, Б.И. Кутепов (РФ).- № 2006124126/15; заявл. 05.07.06; опубл. 20.01.08, Бюл. №2.- 6 с.

38. Kang L. Ceramics membranes for separations and reactions. / L. Kang. Chichester, West Sussex, John Wiley & Sons Ltd. 2007. - 306 p.

39. Сводный научно технический отчет об ОКР "Разработка технологии получения блочных сорбентов для выделения водорода из синтез - газа", Этап 3., Новосибирск, СО РАН, Институт катализа им. Г.К. Борескова, 2008 г - 147 с.

40. Scian A.N., Marturano M., Cagnoli V. New porous composite material — characterization and properties. / A.N. Scian, M. Marturano, V. Cagnoli. // Nanoporous materials II. 2000. - Vol. 129. - P. 701 - 710.

41. Jong-N. K., Kuck-T. C., Soon-H. C., Jong-D.K. Production of High-Purity Nitrogen from Air by Pressure Swing Adsorption on zeolite X / K. Jong-N., C. Kuck-T., C. Soon-H., K. Jong-D. // Separation Science and technology 1995. -Vol. 30(3).-P. 347-368.

42. Брек Д. Цеолитовые молекулярные сита: пер. с англ. / Д. Брек. -М.: Мир, 1976.-781 с.

43. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость: пер. с англ. / С. Грег, К. Синк. М.: 2 изд. 1984. - 306 с.

44. Анциферов В.Н., Беклемышев A.M., Гилев В.Г. Проблемы порошкового материаловедения. Ч. 2. / В.Н. Анциферов, A.M. Беклемышев, В.Г. Гилев // Высокопористые проницаемые материалы. Екатеринбург: УрО РАН, 2002.

45. А.с. 172722 СССР, В 01 j 12 g/401. Способ гранулирования цеолитов / К.Т. Подорван / № 796949/23-5; заявл. 29.11.62; опубл. 07.07.65; Бюл. № 14. -4 с.

46. Suzuki М., Suzuki Т., Sakoda A., Izumi J. Piston-Driven Ultra Rapid Pressure Swing Adsorption / M. Suzuki, T. Suzuki, A. Sakoda, J. Izumi // Adsorption.- 1996.- V.2.- pp. 111-119.

47. Мельгунов M.A. Короткоцикловая безнагревная адсорбция. / M.A. Мельгунов // Промышленный катализ в лекциях. 2009. - №8. - С 65 -106.

48. Drioli E., Giorno L. Membrane operations. Innovative separations and transformations. / E. Drioli, L. Giorno. Weinheim, WILEY-VCH. 2009. - 551 p.

49. Hang Chao J.L., Yeung K.L. Zeolite microtunnels and microchannels / J.L. Hang Chao, K.L.Yeung // Chem. commun. 2002. - P. 960 - 961.

50. Авдеев C.H. Обострение хронической обструктивной болезни легких / C.H. Авдеев // Справочник поликлинического врача, № 10, 2007 г. С. 24-29.

51. Пат. 4826510 США, МКИ2 B01D 053/04. Portable low profile DC oxygen concentrator / Mc. Combs, R. D. Norman / № 143325; заяв. 13.01.88; опубл. 02.05.89, Бюл. №10. - 13 с.

52. Пат. 5531807 США, МКИ2 B01D 95/26. Apparatus and method for supplying oxygen to passengers on board aircraft / R. D. Norman / № 347808; заяв. 30.11.94; опубл. 02.07.96, Бюл. №5. - 11c.

53. Lambert R. Paper presented at Conference on Pressure swing adsorption processes / R/ Lambert. Essen, West Germany, 1982.

54. Пат. 6949133 США, МКИЗ B01D 96/111. Portable oxygen concentrator / R. Norman, E. Robert, A. Michael / № 762671; заяв. 22.01.04; опубл. 27.09.05, Бюл. №4. - 17c.

55. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. 9-е изд., исправленное /А.Г. Касаткин.- М.: Химия, 1973. 752 с

56. Пат. 5827358 США, МКИЗ B01D 53/047. Rapid cycle swing adsorption oxygen concentration method and apparatus / S. R. Kulish, P.S. Robert/ № 745281; заяв. 27.10.98; опубл. 08.11.96, Бюл. №8. - 14c.

57. Пат. 7645324 США, МКИЗ B01D 53/02. Engineered adsorbent structures for kinetic separation / J. R. Edward and со/ № 60/642,366; заяв. 7.01.06; опубл. 12.01.10, Бюл. №1. - 18с.

58. Пат. 4417863 США, МКИЗ F01C 1/02. Scroll member assembly of scroll-type fluid machine / M. Ikegawa, K. Tojo, M. Shiibayashi / № 225741; заяв. 16.01.81; опубл. 29.11.83, Бюл. №4. -4c.

59. Пат. 6547851 США, МКИ2 B01D 95/21. Miniaturized wearable oxygen concentrator / J. D. Warren / № 921863; заяв. 02.08.01; опубл. 15.05.03, Бюл. №4. - 12c.

60. Пат. 7431032 США, МКИ3 А62В 7/00 Low power ambulatory oxygen concentrator / T. W. Jagger; P. V. Nicholas; J. A. Kivisto; P.B. Lonnes / №11/054,716; заяв. 9.02.05; опубл. 7.10.08, Бюл. №8. 35 с.

61. Пат. 7402193 США, МКИ3 B01D 53/053 Portable oxygen concentrator / L. P. Bliss; J. C. Atlas; S. C. Halperin / № 11/099,783; заяв. 5.04.05; опубл. 22.07.08, Бюл. №8. - 29 с.

62. Портативный концентратор кислорода FreeStyle, каталог продукции ООО «Пале Медикл» // (http://med-p.ru/catalog/lrea-8oxy-freestyle.php.html).

63. Портативный концентратор кислорода EverGo, каталог продукции «Basko Medical Inc.» // (http://www.basko.spb.ru/rsevergo.html).

64. Фролов, В.Ф., Лезин Ю.С. Динамика адсорбции многокомпонентной смеси. / В.Ф. Фролов, Ю.С. Лезин // В кн. Кинетика и динамика физической адсорбции. -М., Наука, 1973 С. 264-271.

65. Дубинин, М. М., Явич М. Динамика адсорбции многокомпонентной смеси газов. / М. М. Дубинин, М. Явич // ЖПХ. 1936, т. 9, №7,- С. 1191-1203.

66. Toth J. Adsorption: Theory, modelling, and analysis. / J. Toth. -University of Hungary, Marcel Dekker, Inc, 2001. 879 p.

67. Дворецкий С.И. Основы математического моделирования и оптимизации процессов и систем очистки и регенерации воздуха: учебное пособие / С.И. Дворецкий, C.B. Матвеев, С.Б. Путин, E.H. Туголуков. -Тамбов: Изд-во Тамб. Гос. техн. Ун-та, 2008. 324 с.

68. Советов Б.Я. Моделирование систем / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев. М.: Высшая школа, 2005. - 343 с.

69. Самарский A.A. Математическое моделирование / A.A. Самарский, А.П. Михайлов. М.: Физматлит, 2001. - 320 с.

70. Дворецкий С.И., Егоров А.Ф., Дворецкий Д.С. Компьютерное моделирование и оптимизация технологических процессов и оборудования: Учеб. Пособие. / С.И. Дворецкий, А.Ф. Егоров, Д.С. Дворецкий // Тамбов: Изд во Тамб. гос. техн. ун-та, 2003 - 224 с.

71. Salil U, Yang R. Limits for air separation by adsorption with LiX zeolite / U. Salil, R. Yang // Ind. Eng. Chem. Res. 1997. - P. 5358 - 5365.

72. Douglas M. New in zeolites / M. Douglas // Ind. Eng. Chem. Res. -2000. Vol. 39 (7). -P. 2127 -2131.

73. Рудобашта С.П. Массоперенос в системах с твердой фазой / С.П. Рудобашта М.: Химия, 1980 - 470 с.

74. Лыков A.B. Тепломассообмен: (справочник), 2-е изд., перераб и доп./ A.B. Лыков. М.: Энергия, 1978. - 480 е., ил.

75. Реклейтис Г. Оптимизация в технике. В 2 кн. / Г. Реклейтис, А. Рейвиндран, К. Регсдел: Пер с англ. М.: Мир, 1986. - 670 с.

76. Бояринов А.И. Методы оптимизации в химической технологии / А.И. Бояринов, В.В. Кафаров. М.: Химия, 1975. - 576 с.

77. Табак Д. Оптимальное управление и математическое программирование / Д. Табак, Б. Куо. М.: Наука, 1975. - 280 с.

78. Прибор для измерения микровлажности газов ИВГ -1.

79. Газоанализатор кислорода портативный ПГК-06-100-Р1.

80. Белов C.B. Пористые проницаемые материалы: Справ. Изд. / Под ред. C.B. Белова C.B. /М.: Металлургия, 1987. 335 с.

81. ОСТ 6-05-407-75. Пенополиуретан эластичный пропласт.

82. ТУ 5729-071-00284530-96. Каолин КБЕ.

83. ТУ 2163-077-05766575-99. Цеолиты синтетические типа NaX.

84. Щукин Е.Д. Механические испытания катализаторов и сорбентов / Е.Д. Щукин, А.И. Бессонов, С.А. Поранский. М.: Наука, 1971. - 56 с.

85. Машина для испытания на сжатие МС-100.

86. Kubelka Р. Физико химические основы адсорбционной техники / Р. Kubelka. - M.: ОНТИ, 1935. - 72 с.

87. Ратько А.И., Иванец А.И., Азаров С.М. Влияние добавок на пористую структуру керамики на основе кристаллического оксида кремния. / А.И. Ратько, А.И. Иванец, С.М. Азаров // Неорганические материалы. №7., 2008. С. 883-889.

88. Беркман А.С. Пористая проницаемая керамика./ А.С. Беркман. -М.: Изд-во литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1959. 183 с.

89. Патент 2213866 РФ, МПК B01J 20/18. Способ получения цеолитного блочного адсорбента. / M.JL Павлов, Р.А. Махаматханов, О.С. Травкина, Б.И. Кутепов, И.Н. Павлова, В.А. Веклов, Е.А. Травкин / заяв. 20.02.07; опубл. 20.01.2008. Бюл. №2. - 6 с.

90. Патент 2064334 РФ, МПК В 01 J20/18. Способ получения сорбента для осушки и очистки хладонов /А.С. Гурова, Г.Г. Дмитриева, Л.Ш. Малкин, В.Н. Мазин, Н.П. Плотникова, Б.В. Путин, В.Я. Хробак./ заяв. 12.07.95.; опубл. 20.05.96. Бюл. №5.

91. Белов C.B. Пористые проницаемые материалы: Справ. Изд. / Под ред. C.B. Белова/М.: Металлургия, 1987. 335 с.

92. Рахматкариев Г.У. Полное описание изотермы адсорбции уравнениями ТОЗМ / Г.У. Рахматкариев, A.A. Изирикян // Изв. АН. СССР. -№ 11.- 1988.-С. 2644-2645.

93. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем. / М.Э. Аэров, О.М.Тодес.- Изд-во «Химия», Ленинградское отделение, 1968. 512 с.

94. Шершуков И.В. Учет связанности проводящих каналов при обосновании фильтрационных свойств трещиноватых и пористых сред // И.В. Шешуков. Эффективные методы прогноза нефтегазоносности природных резервуаров: Тр. ВНИГНИ. - M., 1988. -С. 65-76

95. Purceil W.R. Capillary pressures their measurement using mercury and the calculation of permeability therefrom / W.R. Purceil // Trans. AIME. -1949. -Vol.186-P. 39-48.

96. ГОСТ 26450.2-85. Породы горные. Метод определения коэффициента абсолютной газопроницаемости при стационарной и нестационарной фильтрации.

97. Счетчик расхода газа ГСБ 400.

98. Рид Р., Праустниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. / Р. Рид, Дж. Праустниц, Т. Шервуд // Ленинград: Химия, 1982. 592 с, ил.

99. Дубинин, М.М. Адсорбция и пористость. Учебное пособие / М.М. Дубинин // Москва: Изд во ВАХЗ, 1972 - 124 с.

100. Кулинченко, В.Р. Справочник по теплообменным расчетам / В.Р. Кулинченко // Киев: Техника, 1990 165 с.

101. Дьяконов В.В., Круглов В.А. Математические пакеты расширения Матлаб. Специальный справочник. / В.В. Дьяконов, В.А. Круглов // Санкт Петербург: изд-во Питер, 2001. - 579 с.

102. Налимов В.В. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов / В.В. Налимов, Н.А. Чернова. М.: Наука, 1965.-340 с.

103. Salil U., Yang R. Limits for air separation by adsorption with LiX zeolite/ U. Salil, R.Yang // Ind. Eng. Chem. Res. 1997. P. 5358 - 5365.

104. Sircar S., Application of Gas Separation by Adsorption for the future. / S. Sircar Ads. Sci. Technol. № 19, 5, 2001. - p. 347-366.

105. Хеммельблау Д. Нелинейное программирование / Д. Хеммельблау. М.: Мир, 1975. - 534 с.

106. Гудков С.В., Дворецкий С.И., Путин С.Б., Таров В.П. Изолирующие дыхательные аппараты и основы их проектирования: учебное пособие. / С.В. Гудков, С.И Дворецкий., С.Б.Путин, В.П Таров М.: Машиностроение, 2008. - 188 с.

107. Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии / И. J1. Иоффе. М.: Химия, 1991. - 352 с.

108. Тимонин, А.С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования: Справочник. / под ред. А.С. Тимонина, Т.З., Издательство Н.Бочкаревой Калуга: 2002. - 1028 с.

109. Пат. 7037358 США, МКИ2 B01D 53/047. PSA with adsorbent sensitive to contaminants / M. L. Babicki; B. W. Keefer; A. C. Gibbs; A. I. LaCava; F. Fitch / № 2329475; заяв. 11.12.01; опубл. 02.05.06, Бюл. №5. - 50c.

110. Lin Lin. Numerical simulation of pressure swing adsorption process. / Lin Lin. Simon Fraser University, Canada, 1997. - 112 p.

111. Никольский Б.П., Григорьев А.Н., Позин М.Е. и др. Справочник химика. Т.5. / под ред. Б.П. Никольского. Изд — во «Химия», М., Ленинград, 1966 г-974 с.

112. Каталог товаров ООО «Техимпорт» // (http://www.tehimport.ru /catalogue/66/l .html).

113. Сайт ОАО "ЛЕННИИХИММАШ" // (http://www. microcompressor. ru /microkom.htm).

114. Сайт ООО "Битис" // (http://topholod.ru/catalog.html).

115. Сайт ООО "MSH Техно" // (http://www.msht.ru/equipment.htm).

116. Сайт ООО "Мегатехника" // (http://www.megatechnika. ru/vacuum nasosy/ uvd.php).

117. Патент РФ № 2096072, МПК B01D 53/04, С 01В 13/02. Адсорбционная установка для получения кислорода / И.А. Смирнов; В.В. Мишаков; А.Т. Логунов / № 96115523/25; заяв. 31.07.96; опубл. 20.11.97., бюл. №6.-7 с.

118. Заявка Франции N 25557809, МПК B01D 53/04. Oxygen separation method / G. Yohanas; R. Nalm / № 2114301; заяв. 12.03.81; опубл. 06.08.85., бюл. №8.-4 с.

119. Патент США N 7682429, МПК B01D 53/047. High output concentrator / J. T. Dolensky; J. R. Robert; R.W. Murdoch / № 11/698560; заяв. 26.01.07; опубл. 23.03.10., бюл. № 13. 20 с.

120. Заявка Российская Федерация, Адсорбер / Акулинин Е.И., Дворецкий Д.С., Ермаков A.A., Путин С.Б., Симаненков С.И., Симаненков

121. Э.И. (РФ); заявитель ОАО "Корпорация "Росхимзащита" № 2009139534, положительное решение о выдаче патента на полезную модель адсорбера для медицинского концентратора кислорода от 05.05.10.

122. Патент РФ № 96338, МПК B01D 53/047 (2006.01). Адсорбер / Е.И. Акулинин; Д.С. Дворецкий; С.И. Дворецкий; A.A. Ермаков; С.И. Симаненков / № 2010108850/22; заяв. 09.03.10.; опубл. 27.07.10., бюл. № 21. -7 с.