| 초록 |
PSA 공정은 기체분리에 있어서 널리 쓰이고 있다. 특히, 99.9%이상의 고순도와 함께 대규모 분리를 위해서는 심냉법이 유리하나 중·소규모에서는 PSA법이 에너지 소요면에서 그리고 설치와 조작의 간편함에 있어서 심냉법보다 더 유리함이 이미 알려져 있다. 최근에는 공기분리에 있어서 소형산소 발생기 및 순산소 폭기조용 산소 PSA등 주로 중·소규모의 공정에 대한 연구가 활발하며 무한한 자원인 공기를 원료로 사용하는 공정의 특성상 높은 productivity보다는 고순도와 빠른 cyclic steady state를 얻기 위한 연구에 더욱 초점이 맞추어져 있는 실정이다. 본 연구에서는 흡착질의 흡착제에 대한 흡착/탈착 시의 동특성을 이해하기 위해 zeolite 5A에 대하여 파과 및 탈착 실험을 선행하였다. 또한, 파과 및 탈착 실험의 결과를 통하여 PSA 공정에서의 isobaric step (흡착, 정화)의 영향을 알아보았다. 즉, 위의 파과 및 탈착 data를 기반으로 하여 two-bed, 6step PSA 공정에서의 흡착시간과 탈착시간을 대략적으로 유추하였으며 온도파과곡선을 통하여 주기적 흡착공정에서의 온도변화의 영향을 미리 알아보았다. 그러나 실제 PSA 공정 설계시에는 가압 및 PE단계등 파과 및 탈착 연구로서 예측할 수 없는 non-isobaric step의 영향이 공정 순도 및 정상상태 도달시간에 큰 영향을 미치므로 실제 공정실험 및 모사를 통하여 이런 step의 영향을 확인하고 공정을 최적화 하였다. 또한, 이 공정이 응용되는 순산소 폭기조에서는 상황에 따라 요구되는 산소의 순도가 매우 가변적이므로 공정의 shut-down없이 공정 도중 P/F ratio의 변화를 통해 빠르게 목적 순도에 도달하도록 하는 variable P/F ratio PSA 공정에 대한 연구 또한 수행하였다. 모든 실험 결과들은 numerical simulation을 통하여 확인되고 발전되었다.
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