| 초록 |
Pressure swing adsorption (PSA)을 사용하는 공정중 상업적으로 널리 이용되고 있는 대표적인 공정중의 하나가 공기를 원료로 하여 농축산소 또는 농축질소를 생산하는 공정이다. 초기의 4step-2bed 공정 이후 분리성능 향상을 위한 새로운 스텝들을 포함 하는 공정들이 계속적으로 개발되어지고 있다. 이 공정에 대한 연구에 있어서 주어진 상황에 분리를 위한 최적의 공정을 선택하는데 있어서 정확한 지침을 주는 연구가 지 금까지는 많이 이루어진 편은 아니다. 최적의 공정선택에 있어서는 가능한 여러 가지 사이클을 갖는 PSA공정들의 분리성능을 동시에 비교하여야 한다. 이에 따라 본 연구 는 물질전달을 linear driving force(LDF)이론으로 표현한 모델을 근거로 하여 압력균 등화단계(pressure-equalization step ; P.E step)를 포함하는 3개의 공정을 비롯하여 전체 6개의 공정을 전산모사를 통하여 비교 검토하였다. 또한 압력균등화단계에서 유 체의 흐름방향이 달라짐에 따라 분리성능에 어떠한 영향이 나타나는가에 대해서도 연 구하였다. 전산모사에 의해 나타난 결과에 따르면 주어진 목적에 따른 최적의 공정을 선택하기 위한 이번 연구에서는 압력비가 5 근처일 때 순도 30%이하의 저순도 산소의 생산에서는 공정2의 회수율이 가장 높았으며 그 이상의 순도에서는 압력균등화 단계 를 포함하는 공정들이 높은 회수율을 나타내었다. 생산성 면에서는 공정2가 조업 가 능한 범위 내에서 가장 높았으며 그 외의 순도 범위에서는 공정4가 가장 높았다. 여기 서 압력균등화 단계에서 유체의 흐름방향이 그 공정의 성능에 결정적으로 영향을 미 치는 것도 알 수 있다. 산소를 농축시키는 공기분리에 있어서는 압력균등화를 위한 두 개의 흡착탑의 연결이 product end는 상호간에 서로 연결되고 feed end는 닫혀있는 것이 최적이라는 결론을 얻을 수 있다.
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