공기분리PSA:서로 다른 등온 공정에 대한 비교

서성섭; 황유석

HWAHAK KONGHAK, Vol.36, No.2, 305-313, April, 1998

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공기분리PSA:서로 다른 등온 공정에 대한 비교

Pressure Swing Adsorption for Air Separation ; Comparison of Different Isothermal Processes

서성섭, 황유석

초록

기본적인 Skarstrom 사이클을 갖는 4step-2bed 공정(공정 1), 세정단계와 생성물가압을 동시에 포함하는 5step-2bed 공정(공정 2), 생성물가압 단계를 갖는 3step-3bed 공정(공정 3) 및 압력균등화 단계를 포함하는 6step-2bed 공정(공정 4, 5, 6)에 대하여 산소의 회수율과 생산성이 제품의 순도에 따라 변해 가는 것을 비교하였다. 각 공정에서 조업이 가능한 영역의 조건을 기체속도와 압력 사이의 관계로 조사하였다. 공정 2가 조업이 가능한 범위 안에서 생산성이 가장 좋았으나 낮은 순도의 제품 생산만이 가능하였으며, 높은 순도에서는 공정 3이 대부분 가장 좋았다. 회수율에 있어서는 압력균등화시 유체의 흐름이 제품출구에서 제품출구로 연결되어지는 포함하는 공정 4가 전 조건하의 전 범위에서 가장 높은 값을 나타내었으며, 다른 압력균등화 단계를 포함하는 공정들(공정 5, 6)보다 산소 PSA에서 가장 유리하였다. 모든 공정에서 압력이 높아질수록 회수율이 증가하다가 압력비가 5이상 되면 오히려 감소하는 것으로 나타나 회수율을 최대로 하는 조업압력이 존재하였다.

The 4step-2bed process(Process 1) using Skarstrom cycle, 5step-2bed process(Process 2) using product-pressurization and purge step, 3step-3bed process(Process 3) using product-pressurization, and 6step-2bed processes(Processes 4, 5, and 6) using pressure-equalization were compared in terms of recovery and productivity versus oxygen purity. Feasible operation region was studied with relation of feed velocity and pressure. Process 2 yielded the highest productivity in the feasible operation region. However, only low purity product was obtained. For high purity, Process 3 was mostly the best. As for recovery, Process 4 including pressure-equalization step yielded the highest one. For air PSA, flow direction from product-end to product-end during pressure-equalization step was most desirable. For all processes, recovery increased with pressure in the low pressure range and decreased above pressure ratio of five, indicating that the optimum operating pressure existed.

Keywords:PSA;Air Separation;Recovery;Pressure-Equalization;Oxygen

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