Nghiên cứu mô phỏng, tối ưu hóa thiết bị tách khí ni tơ theo chu trình hấp phụ áp suất thay đổi (PSA) bằng phần mềm aspen adsorption - Phạm Văn Chính

Hóa học & Kỹ thuật môi trường P. V. Chính, , N. T. Hiếu, “Nghiên cứu mô phỏng, tối ưu hóa Aspen Adsorption.” 140 NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG, TỐI ƯU HÓA THIẾT BỊ TÁCH KHÍ NI TƠ THEO CHU TRÌNH HẤP PHỤ ÁP SUẤT THAY ĐỔI (PSA) BẰNG PHẦN MỀM ASPEN ADSORPTION Phạm Văn Chính1*, Vũ Đình Tiến2, Lê Quang Tuấn3, Nguyễn Tuấn Hiếu4 Tóm tắt: Khí nitơ (N2) có thể xem như một khí trơ để sử dụng trong các lĩnh vực công nghiệp cơ khí, hóa chất, thực phẩm, dược phẩm, quân sự. Ở qui mô lớn, khí nitơ được phân tách từ không khí bằng kỹ thuật hóa lỏng và chưng phân đoạn. Ở qui mô nhỏ và vừa khí nitơ thường được phân tách bằng sàng phân tử carbon và chu trình hấp phụ thay đổi áp suất (PSA) ở áp suất thấp. Kỹ thuật này cho phép để phân tách một số cấu tử khí từ một hỗn hợp khí dưới điều kiện áp suất theo sự khác nhau về kích thước phân tử và ái lực của chúng đối với một vật liệu hấp phụ thích hợp. Trong nghiên cứu này, một thiết bị tạo khí nitơ theo chu trình PSA ở qui mô pilot đã được thiết kế và chế tạo tại Viện Công nghệ - Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng. Chu trình làm việc của thiết bị này được nghiên cứu, mô phỏng và tối ưu bằng phần mềm Aspen Adsorption. Các thông số công nghệ thu được sẽ được ứng dụng để thiết kế và chế tạo thiết bị tạo khí nitơ ở qui mô công nghiệp. Từ khóa: Chu trình hấp phụ thay đổi áp suất (PSA); Sàng phân tử cacbon; Hấp phụ; Nitơ; Aspen Adsorption. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay trên thế giới việc sử dụng phần mềm mô phỏng trong kỹ thuật hóa học đã trở nên phổ biến trên cơ sở các phần mềm chuyên dụng có cơ sở dữ liệu rất lớn và đầy đủ đã giúp cho các nhà khoa học giảm được nhiều thời gian nghiên cứu, khảo sát. Tuy nhiên ở Việt Nam việc áp dụng các phần mềm mô phỏng chưa được phổ biến rộng rãi. Vì vậy việc nghiên cứu, mô phỏng thiết bị tách khí nitơ theo chu trình PSA là rất cần thiết cho việc nghiên cứu, tính toán và tối ưu hóa thiết bị. Trong nghiên cứu này nội dung trọng tâm giới thiệu về vật liệu sàng phân tử và thiết bị làm việc theo chu trình hấp phụ áp suất thay đổi (PSA) để tách khí N2 từ không khí và nghiên cứu mô phỏng, tối ưu hóa thiết bị tách khí nitơ theo chu trình hấp phụ áp suất thay đổi bằng phần mềm Aspen Adsorption. Aspen Adsorption là một modul trong gói phần mềm Aspen One do Công ty AspenTech của Mỹ nghiên cứu và phát triển. Hiện nay, công ty đã cho ra đời phiên bản Aspen One 8.8 để phục vụ nghiên cứu trong lĩnh lực kỹ thuật hóa học. Phần mềm là một công cụ mạnh không thể thiếu trong nghiên cứu về kỹ thuật hấp phụ hiện nay. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu mô phỏng thiết bị tách khí N2 từ không khí đã được chế tạo làm việc theo chu trình hấp phụ áp suất thay đổi (PSA) bằng phần mềm Aspen Adsorption. Trên cơ sở thiết bị tách khí N2 đã được chế tạo và vật liệu sàng phân tử đã lựa chọn: - Nghiên cứu cơ chế hấp phụ sàng phân tử. - Thiết lập các thông số của hệ thống làm việc để thực hiện mô phỏng. - Tiến hành mô phỏng thiết bị theo các bước bằng phần mềm Apsen Adsorption. - So sánh, kiểm chứng và biện luận so với kết quả thực nghiệm. Xuất kết quả và kết luận. Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 61, 6 - 2019 141 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Sàng phân tử Cacbon Sản suất N2 theo chu trình hấp phụ áp suất thay đổi dựa trên đặc tính hấp phụ chọn lọc của sàng phân tử cacbon (Carbon Molecular Sieves - CMS). Về cơ bản nó cũng là một loại than hoạt tính, tuy nhiên miền phân bố kích thước mao quản rất hẹp nên có khả năng hấp phụ chọn lọc theo kích thước phân tử (sàng phân tử). Phần lớn CMS trên thị trường hiện nay được tạo ra từ nguyên liệu than antraxit với một quá trình hoạt hóa có kiểm soát. Cấu trúc mao quản sau đó có thể tiếp tục thay đổi bởi một quá trình xử lý nhiệt tiếp theo, bao gồm việc cracking các hydrocarbon trong hệ vi mao quản và khí hóa thêm một phần trong các điều kiện kiểm soát nghiêm ngặt. Nhờ đó, rây phân tử carbon thu được có đường kính mao quản hiệu dụng trong khoảng từ 0,4 nm đến 0,9 nm, tuy nhiên, độ xốp và dung lượng hấp phụ sẽ thấp hơn so với các loại than hoạt tính thông thường[1]. Để phân tách nitơ, thường sử dụng loại CMS có đường kính lỗ mao quản là 4Å. Vì vậy, khi dòng không khí với áp suất thích hợp đi qua lớp vật liệu CMS thì phân tử O2 với kích thước phân tử là 3,9 x 2,8 Å sẽ đi vào trong mao quản và bị giữ lại, còn các phân tử N2 với kích thước phân tử là 4,1 x 3,0 Å sẽ đi qua, như vậy sẽ thu được N2 với nồng độ cao. Đặc tính hấp phụ chọn lọc CMS được minh họa như hình 1. Hình 1. Cơ chế hấp phụ chọn lọc của CMS. Hình 2. Sự thay đổi thể tích hấp phụ theo thời gian. Hóa học & Kỹ thuật môi trường P. V. Chính, , N. T. Hiếu, “Nghiên cứu mô phỏng, tối ưu hóa Aspen Adsorption.” 142 Rây phân tử carbon được ký hiệu dựa trên năng suất tạo khí Nitơ. Trong nghiên cứu này sử dụng loại CMS-240, có nghĩa là năng suất lý thuyết thu được là 240 m3 Nitơ ở điều kiện tiêu chuẩn trong 1 giờ trên 1 tấn vật liệu CMS được sử dụng. Loại CMS – 240 này được mua từ công ty Jiangxi Xintao Technology Co.Ltd Sàng phân tử cacsbon (CMS) là hoàn toàn hồi phục và có tuổi thọ trên 40.000 giờ để hoạt động. Tóm lại, tách N2 từ không khí bằng vật liệu sàng phân tử có kích thước vi mao quản nhỏ hơn kích thước phân tử khí N2 để hấp phụ khí O2 cho phân tử khí N2 đi qua. Thể tích hấp phụ khí O2 thay đổi theo thời gian và theo chu trình áp suất thay đổi trong cột, như hình 2. 3.2. Thiết bị tạo khí N2 3.2.1. Sơ đồ PID (Sơ đồ công nghệ và thiết bị đo lường) Dựa trên cơ sở mô hình thiết bị hấp phụ áp suất thay đổi (PSA) ta xây dựng sơ đồ công nghệ, thiết bị và thiết bị đo lường (PID) của hệ thống thiết bị để nghiên cứu, tối ưu hóa việc tách khí N2 từ không khí bằng vật liệu sàng phân tử CMS-240 đã lựa chọn bao gồm các thiết bị chính sau [2-4], như hình -3: Máy nén khí đồng bộ bao gồm: lọc khí F1, máy nén khí C1, bình tích T01, đồng hồ và bộ điều khiển áp suất đặt; Thiết bị tách nước và tách dầu F2; Cột tách ẩm D1; Hai cột hấp phụ B1 và B2; Bình tích lấy sản phẩm T02; Các van điện từ đóng mở: V1, V2, V3ab, V4, V5, V6ab, V7, V8; Các van một chiều, van tiết lưu; Các cảm biến, đồng hồ đo áp suất: PT, PI; Các thiết bị đo lưu lượng: FT; Bộ điều khiển PLC S7-300 lập trình trên WinCC; Máy tính giám sát và điều khiển SCADA, thu thập số liệu nghiên cứu. 3.2.2. Thông số chính của thiết bị Để có thể xác lập các thông số công nghệ và thông số vận hành cho thiết bị tách khí nitơ, một hệ thống thí nghiệm ở qui mô pilot đã được thiết lập. Hệ thống gồm có: hai cột hấp phụ bằng thép có đường kính D = 108 mm và chiều cao H = 700 mm. Mỗi cột được nhồi 3,1 kg vật liệu hấp phụ CMS-240; một máy nén khí có lưu lượng V = 185 l/phút với áp suất làm việc Pmax = 8 bar; một bộ lọc không khí F1 kích thước lưới lọc < 5 µm và một cột khử ẩm sử dụng 3 kg vật liệu hút ẩm Silicagel. Hình 3. Sơ đồ PID thiết bị tách khí N2. Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 61, 6 - 2019 143 Hình 4. Thiết bị tách khí N2. 3.3. Mô phỏng và tối ưu hóa hoạt động của thiết bị 3.3.1. Mô phỏng chế độ làm việc trên Aspen Adsorption Để có thể mô phỏng sử dụng mô hình toán có sẵn trong Aspen Adsorption, cần chấp nhận các giả thiết cơ bản sau: - Hệ được xem là đẳng nhiệt với áp suất tổng trong cột được duy trì là hằng số trong các bước lấy sản phẩm và làm sạch; - Quan hệ hấp phụ cân bằng tuân theo đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir, với giá trị hằng số hấp phụ cân bằng của N2 và O2 có sẵn trong cơ sở dữ liệu của Aspen Adsorption; - Biến thiên áp suất riêng phần chỉ theo chiều dọc cột (bỏ qua biến thiên theo phương hướng kính); - Hệ số cấp khối được biểu diễn thông qua quan hệ động lực tuyến tính (Linear driving force); - Tổn thất áp suất dọc theo chiều dài cột có thể bỏ qua. - Vận tốc dòng khí trong lớp vật liệu hấp phụ được xác định theo cân bằng vật chất và phương trình khí lý tưởng PV = nRT; Nếu tiến hành ngay các thực nghiệm trên hệ thống, sau đó tiến hành phân tích mẫu khí để để tìm chế độ làm việc phù hợp thì sẽ rất tốn kém thời gian và chi phí phân tích. Trên cơ sở phần mềm Aspen Adsorption, chúng tôi đã tiến hành mô phỏng chế độ làm việc từ đó xác định thời gian cho các bước trong chu trình làm việc của thiết bị tạo khí nitơ. Về cơ bản, các bước thiết lập mô hình trong Aspen Adsorption bao gồm: (1) Nhập các thông số vật lý của các cấu tử trong hệ (trong trường hợp này là không khí, N2 và O2) từ ngân hàng dữ liệu của Aspen Properties; (2) Trong phần “Gas Dynamic” của thư viện “Libraries” của Aspen Adsorption, chọn các biểu tượng đầu vào (gas feed), van các loại (valves), cột hấp phụ (gas bed), đầu ra (gas product) và các đường nối (connections) để xây dựng sơ hệ thống thiết bị phù hợp với thiết bị thí nghiệm đã chế tạo như Hình 5; (3) Click đúp chuột và từng thành phần trong sơ đồ đã xây dựng để nhập thông số hoặc chọn các thông số sẵn có trong cơ sở dữ liệu. (4) Trong phần công cụ “Tool”, chọn “Cycle Organizer” để thiết lập chu trình làm việc 4 bước như đã mô tả ở phần trên; (5) Tiến hành chạy mô phỏng bằng công cụ “Run”. Sau mỗi lần chạy, tiến hành điều chỉnh thời gian trong “Cycle Organizer” để tìm điều kiện làm việc phù hợp và trích xuất kết quả để xử lý ra Excel. Hóa học & Kỹ thuật môi trường P. V. Chính, , N. T. Hiếu, “Nghiên cứu mô phỏng, tối ưu hóa Aspen Adsorption.” 144 Sơ đồ mô phỏng như trên hình 5 B1 B2 T 1_1 T 2_1 T1_2 T 2_2 VF1 T 1 VF1_1 VF2_1 VW 1 _1 T 3 VW 2 _1 VPurge VW 1 VP1_1 VP2_1 T 2 VP1 P1 W 1 F1 Cyc le_Organizer S1 S4 S7 S8 S10 S17 S18 S20 S21 S22 S23 S24 Hình 5. Sơ đồ hệ thống thiết bị tạo khí Nitơ thiết lập trên Aspen Adsorption. 3.3.2. Kết quả mô phỏng và thảo luận Lựa chọn mô hình PSA có sẵn trong Demonstration hay có thể thiết lập như hình 5 và coi thời gian cân bằng rất nhanh (thời gian cân bằng không đáng kể) tiến hành nhập các thông số đầu vào F1 như hình dưới với các thông số như thiết bị thực đã xây dựng: Lưu lượng dòng vào: 1,94 e-5 kmol/s. Nhiệt độ dòng vào: 298,15K Áp suất dòng vào: 6,0 bar. Nồng độ phần mol của Nito: 0.79. Nồng độ phần mol của Oxy: 0,21. Hình 6. Các thông số đầu vào của dòng F1. Đã tiến hành chạy mô phỏng hệ thống tạo khí nitơ bằng phần mềm Aspen Adsorption ở chế độ Dynamic. Mặc dù áp suất làm việc tối đa của máy nén khí là 7,5 bar và áp suất làm Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 61, 6 - 2019 145 việc với vật liệu hấp phụ CMS có thể là 8 bar, tuy nhiên trong điều kiện máy nén khí làm việc liên tục và tổn thất áp suất trong hệ thống và cột silicagen làm khô không khí nên áp suất thực trong mỗi cột đo bằng áp kế chỉ đạt khoảng 5 bar. Vì vậy mô phỏng cũng được tiến hành ở áp suất làm việc của cột là 5 bar Biến thiên áp suất trong cột 1 và cột 2 được biểu diện trong hình 7. Sau khoảng chừng 3 chu kỳ làm việc, áp suất làm việc trong từng cột là tương đối ổn định. 0 1 2 3 4 5 6 7 0 .5 1 .0 1 .5 2 .0 2 .5 3 .0 3 .5 4 .0 4 .5 5 .0 5 .5 A p s u a t [b a r] T h o i g ia n [p h u t] Hình 7. Sự thay đổi áp suất trong từng cột theo thời gian. 0 5 1 0 1 5 2 0 0 .8 0 0 .8 5 0 .9 0 0 .9 5 1 .0 0 P h a n m o l c u a N 2 [ km o l/ km o l] T h o i g ia n [p h u t] Hình 8. Biến thiên phần mol của N2 trong dòng khí sản phẩm. Theo chu kỳ làm việc 4 bước, khí nitơ sản phẩm được lấy ra gián đoạn. Biến thiên phần mol của khí nitơ sản phẩm được biểu diễn trong hình 8. Kể từ khi hệ thống bắt đầu làm việc, sau khoảng 8 chu kỳ thì phần mol của khí Nitơ sản phẩm đã dần ổn định và đạt Hóa học & Kỹ thuật môi trường P. V. Chính, , N. T. Hiếu, “Nghiên cứu mô phỏng, tối ưu hóa Aspen Adsorption.” 146 khoảng từ 92 - 95%. Trên cơ sở kết quả mô phỏng, đã cài đặt bộ điều khiển PLC để chạy hệ thống thực nghiệm theo đúng chế độ công nghệ đã mô phỏng. Sau khi hệ thống chạy ổn định khoảng 10 chu kỳ, tiến hành lấy mẫu khí sản phẩm bằng các túi chứa khí chuyên dụng ở đầu, giữa và cuối giai đoạn lấy sản phẩm. Các mẫu khí đã được phân tích thành phần bằng thiết bị sắc ký khí tại Phòng thí nghiệm công nghệ lọc hóa dầu & vật liệu xúc tác - hấp phụ của Đại học Bách khoa Hà Nội. Kết quả cho thấy, phần mol của khí sản phẩm thu được trong suốt giai đoạn lấy sản phẩm của hai cột trong khoảng từ 91 ~ 95%. Kết quả này là khả quan và phù hợp với kết quả đã mô phỏng. Trong thời gian tới, nếu trang bị thiết bị kiểm soát lưu lượng và ổn định áp suất ở đầu vào cũng như thiết bị đo hàm lượng N2 ở đầu ra của hệ thống thiết bị thí nghiệm thì hoàn toàn có thể tối ưu chế độ công nghệ và đưa sản phẩm khí N2 đạt mức 99%. Hình 9. Dải áp suất làm việc. Hình 10. Bảng báo cáo kết quả chạy mô phỏng. So sánh với kết quả chạy thực nghiệm với tương tự các tham số đầu vào lưu lượng và áp suất không khí như trên: Theo kết quả tính toán và giả thiết ban đầu: Thời gian hấp phụ của 3,1kg CMS: T1 = T4 = 15s Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 61, 6 - 2019 147 Thời gian lấy sản phẩm và nhả hấp phụ cài đặt ban đầu: T2 = T5 = 35s Thời gian cân bằng cài đặt ban đầu: T3 = 15s Bảng kết quả chạy thực nghiệm với các thông số - Áp suất máy nén khí: Pmax = 8 bar Plv = 5 bar Bảng 1. Kết quả chạy thực nghiệm với thời gian cân bằng là 15s. Cột B1 Cột B2 Plv (bar) 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 Pcb (bar) 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 O2 min (%) 3,1 3,1 3,1 3,2 3,1 3,1 Thời gian cân bằng t(s) 15 15 15 15 15 15 Nhận xét: + Nồng độ O2 trong sản phẩm cao (độ tinh khiết của N2 thấp) lý do có thể là do O2 khuếch tán nhanh hơn N2 rất nhiều, thời gian cân bằng để quá lâu, thời gian lấy sản phẩm và giải hấp phụ ngắn dẫn đến việc O2 khuếch tán sang cột còn lại nhanh hơn là N2. Và có thể áp suất làm việc của hệ thống còn thấp. Vì vậy, cần giảm thời gian cân bằng, tăng thời gian lấy sản phẩm và tăng áp suất các thí nghiệm tiếp theo. Kết quả thí nghiệm cuối cùng tìm ra bộ thông số làm việc tối ưu nhất các tham số cơ bản để đạt được độ tinh khiết của khí N2 cao nhất (nồng độ khí O2 thấp nhất trong dòng sản phẩm) là: - Áp suất làm việc: Plv = 6,0 bar. - Thời gian cân bằng: T3 = 5s; Thời gian lấy sản phẩm và nhả hấp phụ: T2 = T5 = 45s Bảng 2. Kết quả chạy thực nghiệm với thời gian cân bằng là 5s, thời gian lấy sản phẩm là 45s. Cột 1 Cột 2 Plv(bar) 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 Pcb(bar) 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 O2 min(%) 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Thời gian cân bằng t(s) 5 5 5 5 5 5 Từ các kết quả thí nghiệm cho chúng ta thấy: - Ở áp suất làm việc 6 bar và thời gian hấp phụ 15s (năng suất của hệ thống): khi thời gian cân bằng giảm xuống 5s; thời gian lấy sản phẩm và nhả hấp phụ 45s, thì nồng độ N2 đã tăng lên cao đạt > 99,5%. Nồng độ nitơ duy trì ổn định ở mức cao. Hóa học & Kỹ thuật môi trường P. V. Chính, , N. T. Hiếu, “Nghiên cứu mô phỏng, tối ưu hóa Aspen Adsorption.” 148 Kết quả mô phỏng phù hợp với thực tế làm việc của thiết bị. 4. KẾT LUẬN Chế độ làm việc của thiết bị đã được thiết lập dựa trên các kết quả mô phỏng bằng phần mềm Aspen Adsorption. Kết quả mô phỏng là hoàn toàn phù hợp với thực tế hoạt động của thiết bị, điều này cho thấy Aspen Adsorption là công cụ đáng tin cậy để mô phỏng và tối ưu các quá trình và thiết bị hấp phụ. Trong thời gian tới để có thể nâng cao nồng độ N2 sản phẩm đạt mức trên 99%, nhóm tác giả sẽ tiếp tục hoàn thiện thiết bị và trang bị thêm các thiết kiểm soát lưu lượng, áp suất cũng như thiết bị đo và phân tích liên tục. Đồng thời, cần tiến hành chạy thêm nhiều mô phỏng để đánh giá ảnh hưởng của các thông số và điều kiện làm việc đến chế độ làm việc của thiết bị, từ đó xác lập bộ thông số công nghệ tối ưu để chuyển sang thiết kế thiết bị ở qui mô công nghiệp. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Tạ Ngọc Đôn, “Rây phân tử và vật liệu hấp phụ”, Nhà xuất bản Bách Khoa Hà Nội, [2012]. [2]. Đinh Trọng Xoan, Nguyễn Trọng Khuông, Tưởng Thị Hội, Nguyễn Phương Khuê, Hà Thị An, Hà Văn Trương, Nguyễn Bin, Đỗ Văn Đài, Long Thanh Hùng, Phan Văn Thơm, Lê Nguyên Đương, Đinh Văn Huỳnh, Trần Xoa, Phạm Xuân Toản, “Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất - Tập 1”, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, [1999]. [3]. Đinh Trọng Xoan, Nguyễn Trọng Khuông, Tưởng Thị Hội, Nguyễn Phương Khuê, Hà Thị An, Hà Văn Trương, Nguyễn Bin, Đỗ Văn Đài, Long Thanh Hùng, Phan Văn Thơm, Lê Nguyên Đương, Đinh Văn Huỳnh, Trần Xoa, Phạm Xuân Toản, “Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất - Tập 2”, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, [1999]. [4]. Hồ Hữu Phương, “Cơ sở tính toán thiết bị hóa chất”; Khoa Đại học tại chức đại học Bách Khoa Hà Nội, [1977]. [5]. Douglas M. Ruthven, Shamsuzzaman Farroq, Kent S. Knaebel, “Pressure swing adsorption”, VCH Publishers, Inc, [1994]. [6]. A.R.Smith, J.Klosek; “A review of air separation technologies and their integration with energy conversion processes”, Fuel Processing Technology 70 [2001]. [7]. Carlos A.Grande; “Advance in Pressure Swing Adsorption for Gas Separation”, International Scholarly Research Network ISRN Chemical Engineering, Volume 2012, Article ID 982934, 13 page [2012]. [8]. Snehal V.Patel, Dr.J.M.Patel; “Separation of High Purity from Air by Pressure Swing Adsorption on Carbon Molecular Sieve”, International Journal of Engineering Research and Technology, Volume 3, Issue 3, March [2014]. [9]. M.Delavar, N.Nabian; “An investigation on the Oxygen and Nitrogen separation from air using carbonaceous adsorbents”, Journal of Engineering Science and Technology, Volume 10, No.11, [2015]. [10]. D.Roy Chowdhury, S.C.Sarkar; “Application of Pressure Swing Adsorption Cycle in the quest of production of Oxygen and Nitrogen”, International Journal of Engineering Science and Innovative Technology, Volume 5, Issue 2, March [2016]. Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 61, 6 - 2019 149 ABSTRACT INVESTIGATION OF SIMULATION AND OTIMIZATION FOR NITROGEN GENERATOR USING PRESSURE SWING ADSORPTION TO SEPARATION N2 GAS BY ASPEN ADSORPTION SOFTWARE. Nitrogen gas (N2) can be considered as an inert gas to use in mechanic, chemical, food, pharmaceutical and military industries. In large scale, nitrogen can be separated from the air by liquefaction and fractional distillation techniques. In small and medium scales, nitrogen gas is usually separated by carbon molecular sieve and pressure swing adsorption cycle (PSA) at low pressure. This technique allows to separate some component gas from a gas mixture under pressure conditions by difference in their molecular size or affinity with a sufficient adsorbent. In this research, a nitrogen generator based on the PSA cycle at pilot scale was designed and assembled at the Institute of Technology - General Administration of Defense Industry. The operation cycle of this equipment is studied, simulated and optimized by Aspen Adsorption software. The operating parameters obtained will be applied to design and manufacture the nitrogen generator in industrial scale. Keywords: Pressure swing adsorption cycle (PSA); Carbon Molecular Sieves – CMS; Nitrogen; Adsorption; Aspen Adsorption. Nhận bài ngày 04 tháng 4 năm 2019 Hoàn thiện ngày 14 tháng 6 năm 2019 Chấp nhận đăng ngày 17 tháng 6 năm 2019 Địa chỉ: 1 Viện Công nghệ - TCCNQP; 2 Trường Đại học Bách khoa Hà nội; 3 Viện Hóa học Vật liệu – Viện KHQS; 4 Viện Công nghệ - TCCNQP. * Email: pvchinhvcn@gmail.com.