Исследование динамики изменения концентрации примесей при производстве ксенона в зависимости от времени и давления

Ключевые слова: ВЗАИМОСВЯЗЬ ДАВЛЕНИЯ И КОНЦЕНТРАЦИИ, МОДЕЛЬ ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНОГО ЗАТУХАНИЯ, ПРОЦЕСС РЕКТИФИКАЦИИ

Аннотация

Ксеноновая колонна является ключевым оборудованием для производства высокочистого ксенона (чистота ≥99.9999%, примеси <1 ppm). Исследование направлено на анализ динамической взаимосвязи между давлением и концентрацией примесей с целью построения прогнозных моделей для оптимизации параметров работы ректификационной колонны и повышения эффективности разделения.
В данном исследовании проводился постоянный мониторинг давления в колонне и сбор данных о концентрации примесей в кубе колонны с помощью хроматографа. Для устранения проблемы прерывистости данных были отобраны временные интервалы длительностью 20 часов с более тремя измерениями концентрации. На основе отфильтрованных данных разработана сегментированная модель анализа:
Динамический режим давления: существует значительная полиномиальная линейная зависимость между колебаниями концентрации (△C) и абсолютным значением скорости изменения давления (|△P|/△t);
Стабильный режим давления: путём использования трёх последовательных измерений концентрации в период стабильного давления была построена модель экспоненциального затухания.
C(t)=С(0)∙e^(-k(P)∙t)
После определения коэффициентов C(0) и k(P) стационарной модели на основе экспериментальных данных, данная модель может быть использована для прогнозирования времени достижения целевой концентрации примесей в ректификационной колонне и степени чистоты продукта в ожидаемом временном интервале стабильной работы колонны.

Keywords: PRESSURE-CONCENTRATION RELATIONSHIP, EXPONENTIAL DECAY MODEL, DISTILLATION PROCESS

Abstract