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PSA(압력 순환 흡착) 기술을 사용하여 질소 생성

가스 생성 멤브레인 질소 발생기 기술 Compressed Air Wiki 질소 압력 순환 흡착(PSA) PSA 질소 발생기 기본 이론

질소를 자체적으로 생성할 수 있다는 것은 N2 공급을 완벽하게 제어할 수 있다는 것을 의미합니다. 그러면 매일 질소가 필요한 많은 기업에 유용합니다. 귀사에는 어떤 의미가 있나요? 사내에서 질소를 생성할 수 있다면 다른 업체에 공급을 의존할 필요가 없으므로 처리, 리필, 배송 등에 비용이 들지 않습니다. 질소를 생성하는 한 가지 방법으로 압력 순환 흡착 방식이 있습니다. 

압력 순환 흡착 방식은 어떻게 수행됩니까?

자체 질소를 생산할 때는 원하는 순도 수준을 알고 이해하는 것이 중요합니다. 타이어 팽창 및 화재 예방과 같은 일부 응용 분야에서는 낮은 순도 수준(90-99%)이 필요한 반면, 식음료 산업 또는 플라스틱 성형과 같은 다른 응용 분야에서는 높은 순도 수준(97-99.999%)이 필요합니다. 이러한 경우 PSA 기술이 가장 이상적이고 쉬운 방법입니다. 본질적으로 질소 발생기는 압축 공기 내의 산소 분자에서 질소 분자를 분리하여 작동합니다. 압력 스윙 흡착은 흡착을 사용하여 압축 공기 흐름에서 산소를 포집하여 이를 수행합니다. 흡착은 분자가 착제에 결합할 때 발생하며, 이 경우 산소 분자가 탄소 분자 체(CMS)에 부착됩니다. 이는 분리 공정과 재생 공정 간에 전환하는 각각 CMS로 채워진 두 개의 별도의 압력 용기에서 발생합니다. 지금은 타워 A와 타워 B라고 부릅니다. 스타터의 경우 깨끗하고 건조한 압축 공기 가 타워 A로 유입되며 산소 분자는 질소 분자보다 작기 때문에 탄소 체의 기공으로 유입됩니다. 반면에 질소 분자는 기공에 들어갈 수 없으므로 탄소 분자체를 우회합니다. 그 결과 원하는 순도의 질소를 얻게 됩니다. 이 단계를 흡착 또는 분리 단계라고 합니다. 그러나 그것이 전부가 아닙니다. 타워 A에서 생성된 질소의 대부분은 시스템 에서 나오며 (직접 사용 또는 저장 준비), 생성된 질소의 소량은 반대 방향(상단에서 하단으로)으로 타워 B로 흐릅니다. 

이 흐름은 타워 B의 이전 흡착 단계에서 포집된 산소를 밀어내는 데 필요합니다. 타워 B에서 압력이 완화되면 탄소 분자체가 산소 분자를 보유할 수 없게 됩니다. 그러면 분자체에서 분리되어 타워 A에 유입되는 작은 질소 유량에 밀려서 배출됩니다. 그러면 새 산소 분자가 다음 흡착 단계에서 분자체에 결합될 수 있는 여유 공간이 시스템에 마련됩니다. 이 '정리' 공정을 산소 흡착 타워 재생이라고 합니다.

압력 순환 흡착 가스 생성이란?

PSA는 압력 스윙 흡착을 의미합니다. 전문적인 용도로 질소 또는 산소를 생성하는 데 사용할 수 있는 기술입니다.

질소 생성 공정을 보여주는 그래픽. 먼저, 탱크 B가 재생하는 동안 탱크 A는 흡착 단계에 있습니다. 두 번째 단계에서는 두 용기가 압력을 균등화한 후 탱크 A가 재생을 시작하고 탱크 B가 질소를 생성합니다.

먼저, 탱크 B가 재생하는 동안 탱크 A는 흡착 단계에 있습니다. 두 번째 단계에서는 두 용기가 압력을 균등화하여 스위치를 준비합니다. 전환 후 탱크 A는 재생을 시작하고 탱크 B는 질소를 생성합니다.

이 시점에서 두 타워의 압력이 균등해지고 흡착에서 재생으로 그리고 그 반대로 위상이 변경됩니다. 타워 A의 CMS가 포화되는 반면, 타워 B는 감압으로 인해 흡착 공정을 다시 시작할 수 있습니다. 이 공정은 '압력 스윙'이라고도 하며, 이는 특정 가스가 더 높은 압력에서 포획되고 더 낮은 압력에서 방출될 수 있음을 의미합니다. 두 개의 타워 PSA 시스템은 원하는 순도 수준에서 연속적인 질소 생산을 가능하게 합니다.

흡입 공기에 대한 질소 순도 및 요구 사항

의도적으로 자체 질소를 생성하기 위해 각 응용 분야에 필요한 순도 수준을 이해하는 것이 중요합니다. 그럼에도 불구하고 흡기와 관련된 몇 가지 일반적인 요구사항이 있습니다. 압축 공기는 질소 발생기에 들어가기 전에 깨끗하고 건조해야 합니다. 이는 질소 품질에 긍정적인 영향을 미치고 습기로 인해 CMS가 손상되는 것을 방지하기 때문입니다. 또한 흡입 구 온도와 압력 은 10도에서 25도 사이에서 제어해야 하며 압력은 4 bar에서 13 bar 사이로 유지해야 합니다. 공기를 올바르게 처리하려면 압축기와 발전기 사이에 드라이어 가 있어야 합니다. 흡입 공기가 오일 윤활식 압축기로 생성되는 경우, 압축 공기가 질소 발생기에 도달하기 전에 오일 응집 및 탄소 필터 를 설치하여 불순물을 제거해야 합니다. 대부분의 발전기에는 오염된 공기가 PSA 시스템으로 유입되어 구성품이 손상되는 것을 방지하는 고장 안전 기능으로 압력, 온도 및 압력 이슬점 센서가 설치되어 있습니다.

일반적인 설치: 공기 압축기, 드라이어, 필터, 공기 리시버, 질소 발생기, 질소 리시버. 질소는 발전기에서 직접 소비하거나 추가 버퍼 탱크(그림에 없음)를 통해 소비할 수 있습니다.

PSA 질소 생성의 또 다른 중요한 측면은 공기 요소입니다. 이는 특정 질소 유량을 얻는 데 필요한 압축 공기를 정의하기 때문에 질소 발생기 시스템에서 가장 중요한 파라미터 중 하나입니다. 따라서 공기 계수는 발전기의 효율을 나타내며, 공기 계수가 낮을수록 효율이 높아지고 전체 운영 비용이 낮아집니다.

PSA 및 멤브레인 발생기 선택

 

PSA

멤브레인

달성 가능한 순도

최대 99.999%

최대 99.9%

효율성

더 높음

성능 및 온도 비교

고온에서 더 낮음

고온에서 더 높음

시스템 복잡성

서비스 강도

매우 낮음

압력 안정성

흡입/배출 변동

안정적

유량 안정성

흡입/배출 변동

안정적

시동 속도

분/시

수분(수증기) 민감도

PDP 최대 8°C

액상 수분 없음

오일 민감도

허용되지 않음(< 0,01mg/m³)

허용되지 않음(< 0,01mg/m³)

소음도

높음(배출 피크)

매우 낮음

무게

관련 문서