The optimal design of pressure swing adsorption process of air oxygen enrichment under uncertainty

Сформулирована и решена задача оптимального (по критерию прибыли от производства кислорода) проектирования установки короткоцикловой безнагревной адсорбции (КБА) для обогащения воздуха кислородом в условиях частичной неопределенности исходных данных (состава, температуры, давления атмосферного воздуха) при наличии ограничений по чистоте кислорода, производительности установки и ресурсосбережению гранулированного адсорбента. Разработан эвристический итерационный алгоритм решения задачи оптимального проектирования в условиях частичной неопределенности исходных данных. Сформулирована вспомогательная задача оптимизации, относящаяся к классу задач нелинейного программирования (при допущении об аппроксимации непрерывных функций управлений на стадиях цикла «адсорбция-десорбция» step-функциями), решение которой осуществлялось методом последовательного квадратичного программирования. Поставленная задача оптимального проектирования была решена для типоряда установок КБА производительностью от 1 до 4 л/мин, позволяющих получать кислород с чистотой от 40 до 90 об.%. В ходе анализа полученных результатов установлены наиболее перспективные режимные и конструктивные параметры, обеспечивающие максимальную прибыль при функционировании установки КБА с учетом сбережения гранулированного адсорбента. Установлено, что введение ограничения на скорость газового потока в «лобовом» слое адсорбента установки КБА позволяет повысить надежность ее функционирования и увеличить срок службы адсорбента.