규산나트륨 산업에서의 진공변압흡착(VPSA) 산소 발생 적용

현재 중국의 규산나트륨(물유리라고도 함) 생산은 주로 2가지 방법에 의존합니다:

1.고상법: 소다회와 규사를 원료로 사용하여 가마에서 고온으로 용융시켜 고체 규산나트륨을 생산합니다.

2. 액상법: 가성소다와 규사를 원료로 사용하여 반응기 내 고온 고압에서 반응시켜 액체 규산나트륨을 생산합니다. 그러나 액상법은 높은 모듈러스의 규산나트륨을 생산할 수 없어 고상법이 주된 공정입니다.

중국에서 고상법 규산나트륨 생산은 주로 축열식 전가스 마제형 탱크로를 사용합니다. 2020년, 산둥 소재 기업이 중국 최초의 80m² 산소연료 가마를 성공적으로 시운전하여 하루 200톤의 규산나트륨을 생산함으로써, 천연가스를 연료로 사용하고 산소 농후 연소를 도입하는 새로운 모델로의 전환을 의미합니다.

전통적인 마제형 탱크로는 주로 석탄 가스나 천연가스를 연료로 사용합니다. 이러한 시스템에서 연소는 가마 내로 불어넣는 공기 중의 산소에 의해 촉진됩니다. 그러나 공기에는 산소가 20.95%만 포함되어 있으며, 대부분은 연소에 도움이 되지 않는 질소입니다. 공기만 사용할 경우, 가마 설계는 연소 중 질소 팽창을 위해 필요한 공간을 고려해야 합니다. 또한 질소는 배가스를 통해 상당한 열에너지를 빼앗아 가며, 배기 가스량을 증가시키고 더 많은 NOx 오염 물질을 발생시킵니다. 더욱이 세계적인 에너지 부족, 석유화학 연료 가격 상승, 점점 더 엄격해지는 환경 정책으로 인해 규산나트륨 생산 공정은 지속적인 개선이 필요합니다. 공기를 산소로 대체하는 산소 농후 용융 기술은 이러한 문제를 효과적으로 해결합니다.

산소 농후 용융은 가마 내부 온도를 높이고, 장비 처리 용량을 향상시키며, 에너지 소비를 줄이고, 배가스 배출을 감소시킵니다. 경제적으로 동일 규모의 가마에서 산소 농후 용융을 사용하면 생산 능력이 약 30% 증가합니다. 용융 에너지 소비가 감소하여 규산나트륨 톤당 천연가스 소비량이 약 30% 감소합니다. 또한 배기 처리에 필요한 전력 소비가 감소합니다. 이러한 절감액에서 산소 발생 장비 의 건설, 운영 및 유지보수 비용을 공제한 총 경제적 이익은 상당합니다. 현재 운영 데이터를 기준으로 경제적 이익은 매우 유리합니다. 따라서 전통적인 공기 주입 방식에 비해 산소 농후 용융은 더 높은 용융 강도, 더 낮은 연료 소비, 개선된 환경 영향을 제공하며, 규산나트륨 생산에 광범위하게 사용될 상당한 잠재력을 보여줍니다.

전통적인 심냉 공기 분리에 비해 VPSA(진공변압흡착) 산소 발생은 공정이 더 간단하고, 안전성이 더 높으며, 투자 및 전력 소비가 더 낮고, 운영 비용이 감소하며, 자동화 수준이 더 높다는 많은 장점이 있습니다. 단점은 부산물(N2 및 Ar)이 없고 순도 수준이 낮다(≤95%)는 점입니다. 규산나트륨 생산에서 N2와 Ar은 일반적으로 반응에 필요하지 않으며, 일반적으로 24%~90% 농축 산소가 필요하므로 VPSA의 기능과 잘 부합합니다. 예를 들어, 산둥의 해당 기업은 전산소연료 가마를 사용하여 연간 약 73,000톤의 규산나트륨을 생산합니다. 2020년에 PKU Pioneer가 설계한 VPSA 산소 발생 장치 (2,200Nm³/h, 93%)를 설치했습니다. 이 산소 플랜트는 건설 기간이 짧고, 면적이 작으며, 투자 비용이 낮고 원활하게 운영되고 있습니다.

요약하면, VPSA 산소 발생 기술은 규산나트륨 산업에서 사용되는 산소연료 가마의 산소 요구 사항과 밀접하게 일치합니다. VPSA 기술을 활용하여 산소 농후 연소를 달성하고 주변 공기 대신 연소에 사용함으로써 고상법 규산나트륨 제조업체는 생산 효율성을 크게 향상시키고 상당한 경제적 이익을 창출할 수 있습니다.

25년의 풍부한 VPSA/PSA 산소 발생 경험을 바탕으로 PKU Pioneer는 납, 구리 및 안티몬 가마의 철강, 비철 금속, 시멘트, 폐기물 소각, 리튬 배터리 등의 산업에서도 주목할 만한 성과를 거두었습니다. 국내외 약 150개 대형 철강 및 야금 기업에 전문적이고 첨단 산소 플랜트 솔루션을 제공하여 고객이 생산량 확대, 비용 통제, 환경 보호 등 여러 목표를 달성할 수 있도록 지원했습니다. 현재까지 PKU Pioneer는 세계 최대 산소 장비 공급업체로서 20개 이상의 산업 분야에 300대 이상의 효율적이고 신뢰할 수 있는 VPSA/PSA 산소 발생 장치를 공급했으며, 아시아, 유럽, 남미, 아프리카 등 지역에 진출해 있습니다.