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  • 1. PSA 개요

    PSA란 Pressure Swing Adsorption의 약자입니다. 즉 가스의 압력을 변화시켜 흡착과 탈착을 반복함으로써, 원하는 가스를 분리 정제하는 방법을 말합니다.


    PSA, VSA( Vacuum Swing Adsorption), TSA( Thermal Swing Adsorption) 특성

     

                      ►  압력이 낮을수록 단위흡착제에 대한 흡착량이 많습니다. 반대로압력이 낮을수록 흡착
                            량이 적습니다. 따라서 VSA는 진공펌
    프를 사용하여 대기압 이하로 압력을 낮추어 흡착
                            량을 증가시킵니다.






                      ►  온도가 낮을수록 단위흡착제에 대한 흡착량이 많습니다. 반대로 온도가 높을수록 흡착
                            량이 적습니다.




     
     

  • 2. 질소 발생기 시스템

    N2 PSA 시스템

































     

    일반적으로 PSA시스템에서는 상압재생법으로 질소를 분리 생산합니다. 즉 흡착은 가압, 탈착은 상압에서 운전 되는 시스템으로 흡착, 균압, 세정, 탈착 등 4개 단계를 반복 진행 합니다.
           1. 흡착
              흡착탑에 원료 공기를 공급하여 탑의 압력을 증가시키면서 원료 공기중의 산소를 흡착시킵니다. 즉 AV1이 열리면서 AD1 탑에 압력이 증가하면서 산소
              를 흡착하고 AV6을 통과하여 질소를 생산합니다. 
           2. 균압
              흡착 단계가 끝나면 균압 단계를 진행 하는데 말그대로 두개의 탑내 압력을 균등화시킵니다. 목적은 질소 가스 회수율을 높이기 위해서 입니다. (AV5,
              AV8 이 열립니다.)
           3. 세정
              생산된 질소 가스를 다시 흡착탑으로 보내여 흡착제에 흡착되 산소성분을 세정 시킵니다. 즉 흡착 단계(AD2) 에서 생산된 질소 가스가 오리피스를 통과
              하여 탈착 단계(AD1)에 있는 흡착제를 재생 시킵니다.
           4. 탈착
              균압 스텝이 끝난 뒤, 흡착탑을 대기압으로 퍼지 탈착 시켜 흡착탑에 있는 수분, 산소 및 탄산가스를 대기로 발출 시킵니다. 세정, 탈착은 동시에 진행하
              면서 흡착제를 재생 시킵니다.


    시스템 작동 구성
     

    1 Cycle

    Tower/ Step

    1

    2

    3

    4

    흡착탑 A (AD1)

    흡착

    균압

    탈착

    세정

    균압

    흡착탑 B (AD2)

    탈착

    세정

    균압

    흡착

    균압

     
     

     


     
  • 3. 흡착제(CMS)

    PSA 가스 분리시스템에서는 분리대상 가스에 따라 각종 흡착제가 사용되며 일반적으로 질소 PSA에서는 속도분리형으로 CMS를 사용합니다.
    CMS란  탄소분자체, Carbon Molecular Sieve의 약자입니다.
    속도분리형이란 CMS가 산소의 흡착속도가 질소보다 빠르고 또한 이런 특성을 이용하여 일정시간동안 흡착제에 산소를 흡착시키고 질소 가스를 배기시켜 원하는 순도를 얻는것을 말합니다.

    CMS에 대한 산소, 질소 흡착 등온선












             
                          CMS에 대한 산소, 질소 흡착등온선                                                                                             CMS에 대한 산소, 질소의 흡착속도

     
     

  • 4. 질소 순도 환산

    일반적으로 질소 PSA에서는 산소 순도로 질소 순도를 측정합니다. 즉 질소 순도가 95%~99.999% 라고 하는것은 산소가 5%~0.001%라는것을 말합니다. 따라서 실제적으로 질소 순도라고 하는것은 질소+Ar 의 혼합물을 말합니다.
    질소 순도를 말할때 % 외에 ppm 단위를 쓰기도 하는데 ppm이란 “ 백만분의 일" 이라는 뜻으로 1%=10000ppm 입니다.


    질소 순도별 환산

     

    질소순도 95% 97% 98% 99% 99.5% 99.9% 99.99% 99.999%
    산소순도 5% 3% 2% 1%
    (10000ppm)
    5000ppm 1000ppm 100ppm 10ppm