| 초록 |
수소 제조에 가장 많이 사용되는 공정은 천연가스나 경질 탄화수소의 수첨 개질 공정으로 전체 수소 생산량의 40%가 이 공정을 이용하여 얻어지고 있다. 수첨 개질 공정을 거친 반응물은 약 70%정도의 수소와 그 외 반응하지 않은 메탄, 이산화탄소, 일산화탄소 그리고 소량의 물을 함유하고 있으며, 이러한 혼합물로부터 고순도 수소를 정제하는 데는 H2에 대한 H2O, CO2, CH4, CO 가스들의 큰 흡착 선택도를 이용하는 압력변동흡착 (PSA) 공정이 주로 사용되고 있다. 일반적으로 수소 PSA의 흡착탑에는 흡착제에 흡착된 흡착질들의 탈착 용이성에 따라 흡착탑 입구쪽에 실리카겔을 충진하여 물을 흡착하고 다음에 활성탄을 충진하여 대부분의 CO2와 일부 CH4를 흡착제거한 후에 맨 윗층에 제올라이트 분자체를 충진하여 나머지 CH4, CO와 H2를 분리한다. 주어진 혼합물의 분리에 적합한 흡착제를 선정하고 흡착분리공정을 설계 및 해석하기 위해서는 온도와 압력에 따른 흡착평형량을 측정하고 이에 적합한 흡착평형식을 도출하며 각 흡착질들의 선택도를 알아야한다. 본 연구에서는 나프타 수증기 개질가스에서 수소를 정제하는 수소PSA 공정 설계에 필요한 흡착평형 자료를 얻기 위하여 활성탄과 제올라이트 5A에 대한 H2, CO2, CH4, CO의 단일 성분 흡착평형량을 측정하고 적합한 흡착평형식을 도출하여 등량 흡착열을 계산하였으며, 각 흡착제에 대한 이성분, 삼성분, 사성분 흡착평형을 측정하여 다성분 흡착시의 선택흡착특성을 분석하고 본 시스템에 적합한 다성분 흡착평형식을 제시하였다.
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