| 초록 |
고순도의 산소생산을 위해서는 공정에서 산소로부터 아르곤을 분리하는 것이 중요하다. 예를 들어 제올라이트 type을 이용한 산소생산에 있어서 아르곤이 산소와 함께 흡착잔류물로 얻어진다. 공기가 약 1%의 아르곤을 포함하므로 산소제품에 대한 한계순도는 약 96%정도가 된다.그러므로 아르곤과 산소를 분리할 수 있는 공정이 개발된다면 99%이상의 고순도 산소를 농축시킬 수 있다. 이는 속도분리형 흡착제를 사용함으로 가능하다. 본 연구에서는 기존에 평형분리용 흡착제를 사용하여 질소를 흡착하고 산소 및 아르곤을 생산하는 산소 PSA공정 개념에 더하여 반도체용 고순도 질소를 생산하는데 사용되는 속도분리용 흡착제의 질소 PSA공정이 결합된 신개념의 고순도산소 PSA공정을 연구하고자 한다. 이러한 흡착공정을 설계하기 위해서는 Feed gas의 흡착시의 거동을 살펴보고, 이를 모사함으로서 최적의 공정변수를 결정하는 과정이 필요하다. 본 연구에서는 부피비로 77.78:21.2:1.02 인 N2/O2/Ar으로 이뤄진 공기를 원료로 하여 제올라이트 5A, 분자체 탄소에서 4.5∼6kgf/cm2, 2∼6 LSTP/min의 조작범위에서 파과실험을 행하고 이를 이론적으로 모사하였다. 실험결과의 모사를 위하여,축방향 분산흐름을 고려한 물질수지식과 에너지수지식을 사용하였고, 탑내의 압력강하 계산을 위해 Ergun eq., 흡착평형 관계식으로 용량비 상관식(LRC), 속도 관계식으로는 선형구동력식(LDF)을 사용하였다. |
