PSA 질소 식물
PSA 산소 제조 기술 개발의 주요 요인으로는 고성능 프로그래밍 가능 밸브 기술, 고성능 산소 농축 흡착제 기술 및 공정 기술이 있습니다. 현재 이러한 기술들은 효과적으로 구현되어 있으며, 수입된 독일산 분자체, 수입 프로그래밍 가능 밸브 및 국내 자체 개발 공정을 이용하여 산소 농축액을 손쉽게 제조할 수 있습니다.
PSA 산소 생산 장비는 압력 스윙 흡착(PSA) 기술을 이용하여 상온에서 공기 중 산소를 농축하기 위해 특수 흡착제를 사용하는 장비입니다. PSA는 첨단 가스 분리 기술로, 분자체를 사용하여 압력 흡착, 압력 해제 탈착 및 반복 작동을 수행합니다. 생성 가스는 일반적으로 산소, 아르곤 및 소량의 질소를 포함합니다. 흡착제는 PSA 산소 생산 장비의 핵심 부품이며, 본 장비에는 수입산 5A 등급 분자체가 사용됩니다.
스크린 또는 자체 개발한 흡착제는 공기 중의 질소, 이산화탄소, 수분 등을 흡수하지만 산소는 흡수하지 못합니다. (그림 참조)
제품명: 압력변화식 흡착 산소 발생 장비
분류 대상: 압력 스윙 흡착 장치
수율(Nm³/h): 50, 80, 100, 120, 150
제품 산소 순도: 90%-95%
제품 산소 배출 압력: 0.4-0.5Mpa
전력 소비량: ≤0.35kWh/m3 O2
압력 스윙 흡착 방식 산소 생산 장비의 특징:
분자체는 우수한 성능, 적은 에너지 소비량, 그리고 긴 수명을 자랑합니다.
해당 제품의 산소 배출량은 다른 제품보다 높습니다.
유사 제품과 비교했을 때, 본 장비는 단위 질소 생산 능력, 낮은 에너지 소비량, 그리고 낮은 냉각수 소비량을 특징으로 합니다.
전체 장비는 고도로 자동화되어 있습니다.
압력 스윙 흡착을 이용한 산소 생산의 기본 원리:
압력 스윙 흡착을 이용한 산소 생산의 기본 원리는 압력 차이에 따른 제올라이트 분자체(ZMS)에 대한 공기 중 질소와 산소의 흡착 성능 차이를 이용하여 산소와 질소를 분리하는 것입니다. 흡착 분리 시 탈착 압력의 차이에 따라 일반적으로 압력-탈착 단계를 구분합니다.
산소 흡착 공정을 두 가지로 나누어 사용자가 작업 조건의 요구 사항에 따라 적절한 공정을 선택함으로써 최소 단위 소비를 달성할 수 있습니다. PSA 장비의 단위 에너지 소비량은 0.4~0.5kWh로, 완전 저압 대형 심층 냉풍 장비와 동일한 수준입니다.
장비 투자 및 운영 비용 측면에서 경쟁력이 있습니다.
1. 대기압 탈착 PSA 산소 생산
압축 공기는 전처리 시스템을 통해 오일, 먼지 등의 고체 불순물과 대부분의 기체 수분을 제거한 후, 형석 분자체(ZMS)로 채워진 흡착탑으로 유입됩니다. 공기 중의 질소, 이산화탄소, 수증기는 흡착제에 흡착되고, 산소는 흡착층을 통과하면서 분리됩니다. 흡착탑에서 흡착된 불순물이 일정 수준에 도달하면, 흡착된 불순물을 대기 중으로 탈착하여 흡착제를 재생합니다. PLC 또는 DCS 시스템의 제어 하에, 2개 또는 3개의 흡착탑으로 구성된 흡착 분리 시스템은 연속적인 산소 생산, 즉 대기 탈착 가변 압력 흡착 산소 생산(PSA-O)을 완성합니다.
2. 진공 탈착 압력 스윙 흡착 산소 생산(VSA-O)
송풍기를 통과한 원료 공기는 정화 및 먼지 제거 과정을 거친 후 제올라이트 분자체(ZMS)가 채워진 흡착탑으로 유입됩니다. 공기 중의 질소, 이산화탄소, 수증기는 흡착제에 흡착되고, 산소는 흡착층을 통과하면서 분리됩니다. 흡착탑에 흡착된 불순물이 일정 수준에 도달하면, 먼저 대기 흡착 및 탈착 과정을 거친 후 진공 펌핑을 통해 흡착제를 완전히 재생합니다. PLC 또는 DCS 시스템의 제어 하에 2개 또는 3개의 흡착탑으로 구성된 흡착 분리 시스템은 연속적인 산소 생산, 즉 진공 탈착 가변 압력 흡착 산소 생산(VPSA-O)을 완성합니다.
압력 스윙 흡착 장비의 특징
압력 스윙 흡착(PSA)은 오늘날 가스 공급 분야에서 대체 불가능한 위치를 차지하는 첨단 가스 분리 기술입니다. 압력 스윙 흡착 산소 생산 장비의 주요 특징은 다음과 같습니다.
이 장치는 공정 흐름이 간단하고 구조가 콤팩트하며 장비 투자 비용이 저렴하다는 장점을 가지고 있습니다.
이 장치는 설치 공간이 작아 실내외 어디에서든 사용할 수 있습니다.
이 장치는 고도로 자동화되어 있어 작동 및 정지가 편리합니다.
이 장치의 운영 및 유지 관리 비용은 심냉 방식보다 낮습니다.
이 장치는 독립성이 뛰어나고 안정성이 우수하며 신뢰성이 높고 상온 및 저압에서 작동하며 안전 성능이 우수합니다.
이 장치의 처리량은 0.2~5500 Nm3/h 범위이며, 생산되는 산소의 순도는 25~95%에 달할 수 있습니다.
장치 출구 압력: 대기압 탈착 장비는 0.3~0.55MPa, 진공 탈착 장비는 15KPa이며, 확장 구성 가압 기능을 사용할 수 있습니다.
압력 스윙 흡착 방식의 산소 생산 장비의 기본 구성
원료 공기 압축기 또는 팬
가스 발생원 전처리 시스템 (오일 제거, 분진 제거, 수분 제거 및 냉각 장비 포함)
흡착탑(건조제 및 분자체 포함)
원료 공기 및 최종 산소 완충탑
전환 밸브 및 가스 분배관
진공 펌프 (진공 탈착 공정용)
산소 부스터 및 충전 장치
장비 자동 제어 시스템 및 순도 검사 시스템
순도 조절 및 가스 분배 시스템 (다양한 공정 및 요구사항에 따라 구성 선택 가능)
압력 스윙 흡착식 산소 생산 장비의 설치 및 작동 조건
설치 조건: 설치 장소는 깨끗하고 평평해야 하며, 크레인이나 지게차가 쉽게 접근하여 설치할 수 있어야 합니다.
사용 환경 요구 사항: 설치 장소 주변 공기는 깨끗해야 하며, 유증기 및 부식성 가스가 없어야 하고, 환기가 잘 되어야 합니다.
지원 조건: 전원 공급 장치: 380V/50Hz/3상 5선
냉각수: 본 발명은 산업용 동결 및 냉각수에 관한 것이다.
가변압력흡착식 산소 발생 장비 선택 시 고려사항
구체적인 장비 유형을 선택하기 전에, 필요한 산소 장비의 최종 생산 가스에 대한 요구 사항을 먼저 확인하고, 제조업체의 권장 사항에 따라 필요한 장비의 공정을 결정합니다.
장비 설계의 합리성을 검토한다(각 부품 세트가 합리적이고, 필요하며, 최대의 효율을 발휘하는지 여부).
장비 작동의 신뢰성 점검
연구 개발 역량, 제조 경험 및 제조업체 수준
산소 생산 장비 비용(장비 가격, 필요한 물, 전기, 부지 및 관련 비용, 장비 유지 보수 비용, 장비 수명)은 장비 가격뿐만 아니라 모든 요소를 종합적으로 고려하여 계산됩니다.
애플리케이션
전기로를 이용한 제강, 비철금속 제련, 산소 농축법을 이용한 철 제련
화학비료 가스 생산, 다양한 산화 반응, 석탄 가스화, 오존 생성
산업용 가열로용 연소 보조 및 주조 스카이피어싱로
제지 산업에서의 산소 증발, 표백 및 흑액 산화
산소 폭기 활성 슬러지를 이용한 산업 폐수 및 도시 폐수 처리
나프타 분해 및 카본 블랙 생산
고밀도 양식
시멘트 산업에서 철-산소 시멘트, 내화벽돌 제조 및 유리 가공
병원 산소 공급 및 의료용 산소, 고압 산소 챔버 및 산소 바
막 분리 방법:
공기 중 산소와 질소 성분을 분리하는 방법을 고분자 필름의 투과 선택성을 이용한 막 분리법이라고 합니다. 이 방법을 이용하여 산소 또는 질소를 생산하는 장치는 용량과 순도에 certain 한계가 있으며, 일반적으로 순도가 99.5% 미만이고 생산량이 800Nm³/h 미만인 질소 제품 생산에 주로 사용됩니다.
질소 생산용 막 분리 장비의 원리
막 기체 전달 과정에 대한 연구가 시작된 지 100년이 넘었습니다. 고분자 및 막에서의 단일 기체 수송에 대한 연구는 많이 진행되었지만, 막 기술의 실용화는 최근 수십 년 사이에 이루어졌습니다. 가장 대표적인 예는 핵무기에서 우라늄 동위원소를 분리하는 것입니다. 고분자 막의 기체 투과도와 선택성이 산업적으로 경제적인 가치를 지니게 된 것은 1970년대 후반에 이르러서였고, 그 이후로 막 기술은 오늘날과 같이 대규모로 활용되기 시작했습니다.
중공사막은 수천 가지의 고분자 물질로 중합된 중공사 섬유들이 모여 이루어진 막입니다. 두 가지 이상의 기체가 이 고분자 막을 통해 혼합될 때, 각 기체의 용해도와 확산 계수의 차이로 인해 막의 투과 속도가 다릅니다. 이러한 특성에 따라 기체는 "빠른 기체"와 "느린 기체"로 분류할 수 있습니다.
중공 고분자 막을 통한 기체 투과는 복잡한 과정입니다. 투과 메커니즘은 기체 분자가 막 표면에 흡착되어 용해된 후 막 내부에 퍼지고, 최종적으로 막 반대편에서 탈착되는 것입니다. 막 분리 기술은 막 내에서 서로 다른 기체의 용해 및 확산 계수 차이를 이용하여 기체를 분리합니다. 혼합 기체가 특정 구동력(막 양쪽의 압력 차이 또는 압력비)의 작용을 받으면, 수증기, 산소, 수소, 헬륨, 황화수소, 이산화탄소 등과 같이 투과 속도가 비교적 빠른 기체는 막의 투과측에서 제거되고, 질소, 아르곤, 메탄, 일산화탄소 등과 같이 투과 속도가 비교적 느린 기체는 막의 잔류측에 남아 농축되어 혼합 기체를 분리하는 목적을 달성합니다.
막 분리기의 재료 분리 효율에 한계가 있기 때문에, 공기 중 질소를 분리하는 데 사용되는 산업용 분리기의 구성 요소에서는 중공사막이 더욱 두드러지게 사용됩니다. 중공사막의 넓은 분리 비표면적을 기반으로 하는 산업용 막 구성 요소는 고객의 분리 요구 사항을 더욱 잘 충족할 수 있으며, 일반적으로 더 나은 경제성을 확보하고 저투자 및 저소비라는 목표를 달성하기 위해 고압 공정을 채택하여 막 질소 분리기를 제조합니다.
고압 유동막 질소 생산
압축 공기는 전처리 시스템을 통해 오일, 먼지 및 대부분의 기체 수분과 같은 고체 불순물을 제거하고, 예열 후 막 분리기로 유입됩니다. 수증기, 산소, 수소, 헬륨, 황화수소, 이산화탄소 등 투과 속도가 비교적 빠른 기체는 막을 통과하여 투과측에서 제거되는 반면, 질소, 아르곤, 메탄, 일산화탄소 등 투과 속도가 비교적 느린 기체는 막의 잔류측에 남아 농축됩니다. PLC 또는 DCS 시스템의 제어 하에, 이 시스템은 연속적이고 안정적인 질소 생산을 실현할 수 있습니다. 이러한 원리에 기반한 산소-질소 분리 방법을 고압 유동 막 질소 생산(MKH-N)이라고 합니다.
막 질소 생산 장비의 주요 특징:
이 장치는 공정 흐름이 간단하고 구조가 콤팩트하며 장비 투자 비용이 저렴하다는 장점을 가지고 있습니다.
이 장치는 크기가 작아 실내외 어디에서든 사용할 수 있습니다.
이 기기는 고도로 자동화되어 있어 작동 및 정지가 편리합니다. 10분 만에 정화가 가능합니다.
본 발명은 밸브 스위칭과 같은 움직이는 부품이 없어, 파손되기 쉬운 부품을 정기적으로 교체할 필요가 없으며, 유지보수가 거의 필요하지 않다.
막 분리기의 양을 늘리면 질소 생산량을 쉽게 증가시킬 수 있습니다.
본 장치의 운영 및 유지 보수 비용은 PSA보다 낮습니다. 80~98%의 순도 범위에서 본 발명은 탁월한 가격 대비 성능을 제공합니다. 다른 공기 분리 방법과는 비교할 수 없는 장점을 가지며, 에너지 소비량 또한 낮습니다.
이 장치는 독립성이 뛰어나고 안정성이 우수하며 신뢰성이 높고 상온 및 저압에서 작동하며 안전 성능이 우수합니다.
이 장치의 처리량은 0.2~50,000 Nm³/h 범위이며, 생산되는 질소의 순도는 80~99.9%를 충족할 수 있습니다.
고압 유동막 질소 생산 장비의 주요 구성 요소
공기 압축기
공기 발생원 전처리 장치
공기 완충 탱크
막 분리기
완성된 질소 완충 탱크
전환 밸브 및 해당 튜브
자동 제어 및 감지 시스템
확장 가능한 감압 구성 가압 시스템
막질소 생산 설비의 설치 및 작동 조건
설치 조건: 설치 장소는 깨끗하고 평평해야 하며, 크레인이나 지게차가 쉽게 접근하여 설치할 수 있어야 합니다.
사용 환경 요구 사항: 설치 장소 주변 공기는 깨끗해야 하며, 유증기 및 부식성 가스가 없어야 하고, 환기가 잘 되어야 합니다.
지원 조건: 전원: 380V/50Hz/3상 5핀
냉각수: 산업 규격에 부합하는 냉동 및 냉각수
막질소화 장비 선택 시 고려 사항
구체적인 장비 유형을 선정하기 전에, 필요한 질소 설비의 최종 생산 가스에 대한 요구 사항을 먼저 확인하고, 제조업체의 권고에 따라 필요한 설비의 공정을 결정해야 합니다.
장비 설계의 합리성을 검토한다(각 부품 세트가 합리적이고, 필요하며, 최대의 효율을 발휘하는지 여부).
장비 작동의 신뢰성을 조사한다(장비 설계 시 보증 조치의 합리성을 확인한다).
연구 개발 역량, 제조 경험 및 제조업체 수준
질소 설비 비용의 종합적인 계산 (설비 가격, 필요한 물, 전기, 부지 및 설비 설치 비용, 설비 사용 및 유지 보수 비용, 설비 수명)을 포함해야 하며, 단순히 설비 가격만 계산해서는 안 됩니다.
막 분할 원리
막에서의 기체 물질 전달 연구는 100년이 넘는 역사를 가지고 있습니다. 고분자 및 막에서의 단일 기체 수송에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔으며, 이론적으로도 상당한 발전을 이루었습니다. 그러나 막의 실용화는 최근 수십 년 동안에 이르러서야 본격적으로 시작되었습니다. 대표적인 예로는 핵무기에서 우라늄 동위원소를 분리하는 분야를 들 수 있습니다. 고분자 막의 기체 투과도와 선택성이 산업적으로 경제적인 가치를 지니게 된 것은 1970년대 후반에 이르러서였으며, 이후 오늘날과 같이 막이 대규모로 활용되기 시작했습니다.
일반적으로 막은 모든 기체에 대해 투과성을 가지지만, 투과 정도는 기체마다 다릅니다. 중공 고분자 막을 통한 기체 투과는 복잡한 과정입니다. 투과 메커니즘은 기체 분자가 막 표면에 흡착되어 용해된 후 막 내부에 퍼지고, 최종적으로 막 반대편에서 탈착되는 것입니다. 막 분리 기술은 막 내에서 서로 다른 기체의 용해 및 확산 계수 차이를 이용하여 기체를 분리합니다. 혼합 기체가 특정 구동력(막 양쪽의 압력 차이 또는 압력비)의 작용을 받으면, 수증기, 산소, 수소, 헬륨, 황화수소, 이산화탄소 등과 같이 투과 속도가 비교적 빠른 기체는 막의 투과측에 농축되고, 질소, 아르곤, 메탄, 일산화탄소 등과 같이 투과 속도가 비교적 느린 기체는 막의 잔류측에 포집되어 농축됨으로써 혼합 기체를 분리할 수 있습니다.
막 분리 산소 생산 장비 공정
분리 조건의 압력 차이에 따라 막 산소 생산 공정은 일반적으로 두 가지로 나뉘며, 사용자는 다양한 작업 조건의 요구 사항에 따라 적절한 공정을 선택하여 최소 단위 소비를 달성할 수 있습니다.
1. 고압 유동막 산소 생산
압축 공기는 전처리 시스템을 통해 오일, 먼지 및 대부분의 기체 수분과 같은 고체 불순물을 제거하고 예열 후 막 분리기로 들어갑니다. 수증기, 산소, 수소, 헬륨, 황화수소, 이산화탄소 등 투과 속도가 비교적 빠른 기체는 막의 투과측에 농축되고, 질소, 아르곤, 메탄, 일산화탄소 등 투과 속도가 비교적 느린 기체는 막의 잔류측에 남아 농축됩니다. PLC 또는 DCS 시스템의 제어 하에, 이 시스템은 산소의 연속적이고 안정적인 출력을 실현할 수 있습니다.
2. 산소 생산을 위한 음압 유동 공정
송풍기를 거쳐 정화되고 먼지가 제거된 원료 공기는 막 분리기로 유입됩니다. 질소, 아르곤, 메탄, 일산화탄소와 같이 투과 속도가 비교적 느린 가스는 막의 잔류측에 축적되어 배기가스로 배출되고, 투과측의 산소가 풍부한 공기는 진공 펌핑을 통해 생산 가스로 포집됩니다. PLC 또는 DCS 시스템의 제어 하에 안정적인 순도의 산소를 연속적으로 얻을 수 있습니다.
막분리식 산소 생산 장비의 특징
막 산소-질소 분리 장비의 주요 특징
이 장치는 공정 흐름이 간단하고 구조가 콤팩트하며 장비 투자 비용이 저렴하다는 장점을 가지고 있습니다.
이 장치는 크기가 작아 실내외 어디에서든 사용할 수 있습니다.
이 장치는 고도로 자동화되어 있어 작동 및 정지가 편리합니다. 10분 동안의 산소 농도 측정값입니다.
본 발명은 밸브 스위칭과 같은 움직이는 부품이 없어, 파손되기 쉬운 부품을 정기적으로 교체할 필요가 없으며, 유지보수가 거의 필요하지 않다.
막 분리기를 추가함으로써 산소 농축 공기 생산량을 손쉽게 확대할 수 있습니다.
본 장치의 작동 및 유지 관리 비용은 PSA보다 낮습니다. 순도 25~35% 범위에서 본 발명은 탁월한 가격 대비 성능을 제공합니다. 연소 보조 용도에서 다른 공기 분리 방법과 비교할 수 없는 장점을 가지며, 작동 에너지 소비량도 낮습니다.
이 장치는 독립성이 뛰어나고 안정성이 우수하며 신뢰성이 높고 상온 및 저압에서 작동하며 안전 성능이 우수합니다.
이 장치의 처리량은 0.2~50,000 Nm³/h 범위이며, 생산되는 산소의 순도는 25~45%에 달할 수 있습니다.
막 분리 산소 생산 장비의 기본 구성 요소
고압 공정 장비/저압 공정 장비의 주요 구성 요소
공기 압축기/1, 송풍기 장치
공기 공급원 전처리 장치 / 2, 집진 장치, 냉각기
공기 완충 탱크/3, 멤브레인 분리기
막 분리기/4. 완성된 산소 완충 탱크
완성된 산소 완충 탱크/5, 전환 밸브 및 해당 파이프
전환 밸브 및 해당 파이프/6, 진공 펌프 장치
자동 제어, 감지 시스템/7, 산소 과급기
확장형 가압 시스템/8, 자동 제어, 감지 시스템
막산소생산기기의 설치 및 작동 조건
설치 조건: 설치 장소는 깨끗하고 평평해야 하며, 크레인이나 지게차가 쉽게 접근하여 설치할 수 있어야 합니다.
사용 환경 요구 사항: 설치 장소 주변 공기는 깨끗해야 하며, 유증기 및 부식성 가스가 없어야 하고, 환기가 잘 되어야 합니다.
지원 조건: 전원: 380V/50Hz/3상 5
냉각수: 산업 규격에 부합하는 냉동 및 냉각수
막산소생산 장비 선택 시 고려사항
구체적인 장비 유형을 선택하기 전에, 필요한 산소 장비의 최종 생산 가스에 대한 요구 사항을 먼저 확인하고, 제조업체의 권장 사항에 따라 필요한 장비의 공정을 결정합니다.
장비 설계의 합리성을 검토한다(각 부품 세트가 합리적이고, 필요하며, 최대의 효율을 발휘하는지 여부).
장비 작동의 신뢰성을 조사한다(장비 설계 시 보증 조치의 합리성을 확인한다).
연구 개발 역량, 제조 경험 및 제조업체 수준
산소 공급 장비의 비용(장비 가격, 필요한 물, 전기, 부지 및 관련 비용, 장비 유지 보수 비용, 장비 수명)을 종합적으로 계산해야 하며, 단순히 장비 가격만 계산해서는 안 됩니다.
