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압력스윙흡착(PSA)의 기본 원리는 기체 성분의 고체 재료에 대한 흡착 특성 차이와 압력 변화에 따른 흡착 용량 변화를 이용하여 주기적인 압력 전환 과정을 통해 기체 분리 또는 정제를 달성하는 것입니다.
현재 압력스윙흡착 기술은 공기 분리에서 O2 및 N2 생산, CO, H2, CO2 등을 포함한 기타 가스(예: 용광로 가스 및 산업 배기가스)의 분리 및 정제, 에틸렌, 에탄과 같은 석유 분해 가스, 그리고 CH4로 가스 농축 등에 널리 사용됩니다. 이 분야의 기술 발전에 따라 응용 범위가 점차 확대되고 있습니다.
1970년대에 Union Carbide Corporation은 상압 탈착(PSA) 공정을 사용하여 압력 변환 흡착(PSA) 산소 발생 기술을 최초로 산업화했습니다. 흡착제는 낮은 질소 흡착 능력과 높은 산소 소비 전력을 가진 CaA 흡착제였습니다.
1990년대에는 LiX 흡착제를 사용한 진공 압력 변환 흡착(VPSA) 산소 생산 기술이 국제적으로 주류 공정이 되었으며, 이는 대규 설비 요구에 더 적합합니다. 중국의 압력 변환 흡착 산소 생산 연구는 국제 동향과 거의 동시에 진행되었습니다. 그러나 효율적인 흡착제의 국내 생산성 저하와 흡착 용기 및 전체 공정에 대한 기술 연구의 낙후성으로 인해 국내 PSA 산소 기술 개발은 더뎠으며, VPSA 플랜트 규모는 병목 현상에 부딪혔고, 산소 발생은 높은 에너지 소비, 흡착제 빈번한 교체 등의 문제를 동반하여 생산에 심각한 영향을 미쳤습니다. 이 기간 동안 국내 대규모 VPSA 산소 플랜트는 거의 모두 수입에 의존했으며, 높은 가격으로 인해 상당한 외화가 사용되었습니다.
1990년대 후반, 베이징 대학의 Xie Youchang 교수가 이끄는 가스 분리 및 정화 센터는 높은 질소/산소 선택성과 질소 흡착 용량을 가진 고효율 LiX 산소 흡착제를 최초로 개발했습니다. LiX 산소 흡착제의 안정적인 대량 생산 이후, 중국은 처음으로 산업용 PSA 산소 발생 플랜트의 통합 공정 설계 및 완제품 제조를 시작했습니다. 그 이후로 중국에서 생산되고 고효율 LiX 산소 흡착제를 사용하는 PSA 산소 발생 플랜트가 널리 적용되었습니다.
최근에는 가스 시장이 점차 표준화, 성숙화 및 성장함에 따라 국내 1선 압력 변환 흡착 제조업체는 플랜트 판매를 넘어 전문 서비스 개념에 따라 현장 가스 생산 및 공급의 전문 서비스 시장에 진출하는 데 더 중점을 두고 있습니다. 산소 발생 플랜트는 지능형 무인 운영을 달성하여 국내 압력 변환 흡착 산소 발생의 새로운 발전 시기를 맞이했습니다.
산소 생산 흡착제는 주로 질소에 대한 선택적 흡착과 산소 투과 기능에 의존합니다. 주로 칼슘계 CaA 및 CaX와 리튬계 LiX로 나뉩니다. CaA 및 CaX 흡착제는 1980년대에 사용된 전통적인 분자체를 기반으로 하므로 비용은 낮지만 산소 생산 에너지 소비가 높아 총 충전량이 LiX의 몇 배에 달합니다. 흡수탑 면적이나 장기 운영 비용 모두에서 CaA 및 CaX 흡착제는 명백한 단점을 가지므로 현재는 상압 탈착 방식의 소규모 압력 변환 흡착(PSA) 작업에만 사용됩니다.
높은 리튬 이온 교환율을 가진 LiLSX 분자체(LiLSX) 흡착제는 LiX 흡착제 중 최고입니다. "질소 흡착 용량"과 "질소/산소 선택성"이 CaA 및 CaX 산소 생산 흡착제보다 훨씬 우수합니다. LiX 흡착제의 산소 수율이 높을수록 충전량이 적어지고 최종적으로 지원 동력 장비의 작동 부하도 그에 따라 감소합니다. 결과적으로 직접 투자 및 운영 에너지 소비를 줄이고 산소 플랜트의 경제 지표를 높일 수 있습니다. 중국에서 가장 먼저 산업화된 안정적인 대량 생산이 가능한 최초의 PU-8 고효율 리튬계 산소 흡착제는 교육부 국가 과학 기술 진보상 1등상을 수상했습니다.
VPSA(진공 압력 변환 흡착)는 진공 감압을 통한 탈착으로 공기에서 산소를 분리하는 것입니다.
압력 변환 흡착 산소 발생은 송풍기에 의해 가압된 공기를 흡착제 층을 통과시키는 것을 원료 가스로 사용합니다. 공기 중의 질소, 이산화탄소 및 물은 흡착제에 흡착되고 나머지 성분은 흡착제를 통과하여 산소가 풍부해집니다. 그런 다음 압력이 낮아짐에 따라 흡착제에 흡착된 질소, 이산화탄소 및 물이 방출되고 흡착제는 이러한 방식으로 재생될 수 있습니다. 이러한 반복 과정이 진공 압력 변환 흡착 산소 발생의 기본 원리를 구성합니다.
진공 압력 변환 흡착(VPSA) 산소 플랜트는 일반적으로 위에 표시된 작동 단계를 활용하여 산소를 분리하고 농축합니다. 한 주기에서 각 흡착 용기는 "흡착", "감압", "진공 탈착", "퍼지" 및 "가압"의 5단계를 거쳐야 합니다.
(1) 흡착
공기 중 기계적 불순물이 필터에 의해 제거된 후, 루트 블로어를 통해 흡착탑으로 유입됩니다. 공기 중의 H2O, CO2 및 N2는 흡착제 베드에 남습니다. O2는 흡착제에 거의 흡수되지 않으므로 용기 내에서 배출되는 O2는 유입되는 혼합물보다 더 농축되며, 탑 출구에서 배출됩니다. 이 단계에서 생성된 산소의 일부는 버퍼 탱크로 보내지고, 나머지 부분은 다음 단계에서 흡착탑 재생 및 가압을 위해 예비됩니다.
(2) 감압
"감압" 단계에서는 산소가 풍부한 가스가 용기 출구를 통해 "가압" 단계의 다른 용기로 이동하며 압력이 상승합니다.
(3) 진공 탈착
"감압" 단계가 끝나면 불순물을 최대한 탈착하기 위해 탑을 진공 배기하고 감압해야 합니다. VPSA와 PSA의 가장 큰 차이점은 이 단계에 있습니다. 즉, 진공 펌프를 사용하여 흡착탑을 추가로 배기함으로써 탑 내 압력이 감소하고 불순물이 방출되어 진공 펌프를 통해 외부로 배출됩니다.
(4) 퍼지
흡착탑의 불순물을 더욱 완전히 탈착하기 위해 "진공 탈착" 단계가 끝날 때 다른 고압 탑에서 소량의 산소를 도입하여 탑 내 흡착제를 재활성화합니다. 이때 탑 내 산소 분압은 상승하고 불순물 분압은 더욱 감소하여 흡착제가 더욱 완전히 재생되며, 이는 다음 주기 흡착에 더 유리합니다.
(5) 가압
"진공 탈착" 및 "퍼지" 후 흡착 용기의 흡착제가 재생됩니다. 이때 용기 내 압력이 낮아집니다. 흡착을 위해 압력을 신속히 회복하고 흡착 전선이 너무 빠르게 상승하지 않도록 하기 위해 "감압" 단계에 있는 다른 흡착 용기의 농축 산소를 도입하여 압력을 높여야 합니다. "가압" 단계가 완료되면 용기의 압력이 요구 사항에 도달하고 다음 흡착 주기를 준비합니다.
위 단계의 전환은 주로 제어 시스템과 스위치 버터플라이 밸브에 의해 수행됩니다. 각 단계의 순서에 따라 제어 시스템은 버터플라이 밸브를 전환하여 흡착 용기의 "흡착", "감압", "탈착", "퍼지" 또는 "가압" 과정의 시간 길이를 제어하여 산소와 질소 분리를 달성하고 최종적으로 필요한 산소를 얻습니다.
PSA-CO 기술의 기본 원리는 흡착제의 흡착 선택성을 이용하여 혼합 가스에서 CO를 흡착한 다음 감압 또는 진공화를 통해 CO를 탈착하여 CO 분리를 달성하는 것입니다.
5A 분자체의 흡착 곡선과 비교하면 구리 담지 분자체의 흡착 성능이 더 우수함을 알 수 있습니다. 한편으로는 활성 Cu+와 CO의 착물 흡착으로 인해 CO 흡착 용량이 더 높습니다. 다른 한편으로는 CuCl이 표면의 분자체 원래 활성 중심을 덮고 있어 다른 가스는 거의 흡착될 수 없으며 이전에 높게 흡착되었던 CO2에 대한 흡착도 감소시킵니다. 따라서 낮은 CO2 함량의 공급 가스를 처리할 때 CO2를 제거하지 않고 직접 CO를 흡착 분리할 수 있으며, 이를 소위 1단계 PSA라고 합니다. Cu계 분자체의 우수한 성능은 흡착 원리가 물리적 및 화학적 방법을 결합하여 분자체 담체의 큰 비표면적과 Cu+와 CO 사이의 착물화를 활용한다는 점에 있습니다. 우리는 분자체 내부 표면에 단일 층의 CuCl을 분산시켜 최종적으로 고효율 구리 담지 분자체를 생산했습니다.
극저온 분리 기술과 비교하여 PSA-CO 플랜트는 상당한 장점이 있습니다: 간단한 조작, 짧은 시동 및 정지 시간, 유연한 부하 조정 및 높은 자동화. 시동하는 데 수십 분밖에 걸리지 않습니다. 동시에 하류 요구에 따라 단시간 내에 간단한 조정으로 30%에서 100% 범위 내의 부하 조정이 가능하여 플랜트 시운전 및 시험 운전 중 비용을 크게 절약할 수 있어 결과적으로 간접 투자를 낮출 수 있습니다.
압력 변환 흡착 플랜트는 흡착탑, 진공 펌프, 압축기, 프로그램 제어 밸브 등으로 구성됩니다. 플랜트는 간단하고 조작이 쉬우며 일반 직원도 간단한 교육을 통해 조작을 숙지할 수 있습니다. 지원 장비는 국내에서 구매 및 제조가 가능하여 플랜트의 안전성을 보장합니다. 또한 설치가 어렵지 않으며 단기간에 시공을 완료할 수 있습니다.
위의 장점을 고려하여 PSA-CO 기술은 석탄 화학 합성 가스 및 다양한 복합 배기 가스 처리에 널리 사용됩니다. 유동층 가스, 수성 가스, 반수성 가스, 천연 가스 전환 가스, 탄화칼슘로 배기 가스, 아세트산 테일 가스 및 고로 배기 가스를 처리하여 아세트산, 부탄올, TDI, 에틸렌 글리콜 등의 하류 화학 및 산업 제품을 생산하는 데 적용됩니다.
현재 산업용 산소 생산 방법에는 주로 극저온 공기 분리 산소 발생, 압력 변환 흡착 산소 생산 및 막 분리 산소 생산이 있습니다. 압력 변환 흡착은 오늘날 세계 현장 가스 공급 분야에서 대체 불가능한 위치를 차지하는 첨단 가스 분리 기술입니다. 압력 변환 흡착 산소 플랜트의 주요 특징은 다음과 같습니다:
- 간단한 공정, 컴팩트한 구조 및 낮은 투자 비용
- 높은 자동화 수준 - 24시간 전자동 작동 및 통신 인터페이스를 통한 원격 모니터링
- 짧은 시동 및 정지 시간 (보통 0.5시간 이내에 적격 산소 생산 가능)
- 극저온 산소 생산 기술보다 낮은 비용 (100% 순수 산소 기준 단위 전력 소비 0.33-0.35kWh/m3)
- 상온 및 저압에서 작동하여 안전성 우선
- 유연한 부하 조정 (압력 변환 흡착 산소 플랜트는 생산량 변화에 따라 부하를 조정할 수 있습니다. 단일 플랜트는 50%-100% 부하 조절 가능)
PSA 산소 발생 기술의 위 특징을 기반으로, 일반적으로 극저온 산소 생산 기술은 대규모 및 고순도 산소 조건에서 일정한 장점이 있으며, 압력 변환 흡착 산소 발생 기술은 저비용, 쉬운 조작, 유연한 부하 조정 등 뛰어난 특징으로 인해 가변적이고 저순도 산소 사용에 더 유리합니다.
(1) 에너지 절약
수직 흡착 용기는 방사형 원통형 격자 구조 용기입니다. 축류 흡착 용기와 비교하여 흡착제 층이 더 얇고 저항이 더 작아 공기 흐름 압력을 감소시켜 회전 장비의 토출 압력 및 동력이 그에 따라 감소합니다. 계산 및 실험을 통해 방사형 흡수기를 사용하면 VPSA 산소 플랜트의 에너지 소비를 10%~15% 줄일 수 있습니다.
(2) 구조적 장점
VPSA 산소 발생 설비는 방사형 흡착탑을 채택하여 기체 흐름 방향이 흡착 및 탈착에 유리합니다. 기체 유속은 흡착 및 탈착에 직접적인 영향을 미치며, 느린 기류가 더 유리합니다. 흡착 단계에서는 공급 기체가 외부에서 내부로 흐르면서 질소가 점차 흡착되고 기체 부피가 점차 감소하며, 방사형 흡착기의 유동 단면은 외부에서 내부로 갈수록 점차 좁아집니다. 이 구조는 흡착제의 종합 활용 효율을 높이고 동시에 흡착제 베드의 안정성을 향상시킵니다. 기류 방향은 중력 방향과 수직으로 흡착제의 유실을 효과적으로 줄이고 수명을 연장합니다.
(3) 적은 점유 면적
방사형 흡착탑은 원통형 흡착제 베드 구조를 채택하여 공간을 최대한 활용합니다. 점유 면적은 동일 규모의 축방향 흡착기에 비해 절반에 불과합니다.
(4) 생산 능력 적응성 우수
방사형 흡착탑은 풍량 제한이 없습니다. 산소 생산 능력이 증가하면 공급 기체량과 흡착제 양을 늘려야 하는데, 이는 장비 직경이 운송이나 제조에 제약을 받을 경우 방사형 흡착기의 높이를 늘려 해결할 수 있습니다.
VPSA 산소 발생 기술은 저비용, 유연한 부하 조정, 간편한 시동 및 정지로 인해 산업 생산에 널리 사용됩니다. 예를 들어, 최근 2년간 시장이 개선된 철강 산업에서는 고로의 산소 농축률을 높이고 코크스 비율을 낮추며 고로 생산 능력을 향상시키기 위해 일반적으로 VPSA 산소 설비를 보조 산소 공급원으로 선택하여 비용을 절감하고 생산을 늘립니다.
압력 변환 흡착 산소 생산 설비는 비철 금속 야금(구리, 아연, 납, 금, 니켈 제련, 이산화티타늄 등), 철 금속 야금(고로 산소 농축 석탄 분사 제철, 전기로 제강 등), 산소 농축 연료 연소(산업용 보일러, 유리/유리 섬유 용해로, 알루미늄 전해), 화학 가스 제조(합성 암모니아, 메탄올, 에틸렌 글리콜 등), 의료, 하수 처리, 펄프 표백, 과산화수소 생산, 오존 발생, 양식업, 카본 블랙 생산 등 다양한 분야에 널리 사용됩니다.
VPSA 산소 설비는 동력 시스템, 흡착 시스템, 밸브 시스템, 계측 제어 시스템, 전자 제어 시스템 및 지원 공용 및 보조 시스템으로 구성되며, 각각 다음과 같이 설명됩니다.
동력 시스템은 루츠 블로어, 루츠 진공 펌프, 전동기, 공기 필터, 소음기, 탄성 조인트 및 기타 부속 부품으로 구성되며, 흡착제의 흡착 및 탈착에 필요한 양압 및 진공도를 제공합니다.
흡착 시스템은 충전재, 흡착탑, 그리고 이에 부합하는 버퍼 탱크 및 열교환기로 구성됩니다.
밸브 시스템은 특수 조절 밸브, 전환 밸브 및 수동 밸브로 구성됩니다. 조절 밸브와 전환 밸브는 모두 PLC로 제어되는 공압식 버터플라이 밸브입니다. 흡착기 간 또는 흡착기와 동력 장비 간의 차단 및 연결은 전환 밸브를 통해 실현할 수 있습니다.
계측 제어 시스템은 제어 시스템과 현장 계측기로 구성됩니다. 후자는 트랜스미터, 산소 분석기, 오리피스 유량계, 진동 센서 등으로 구성됩니다.
전자 제어 시스템은 인입 캐비닛, PT 캐비닛, 출력 캐비닛, 소프트 기동 캐비닛, 무정전 전원 공급 장치 등으로 구성됩니다.
공용 보조 시스템은 대부분 사용자가 제공하며, VPSA 설비에 필요한 순환수, 연수, 전기 및 계기용 가스를 공급합니다.
VPSA 농축 산소를 고로에 공급하는 방법은 두 가지입니다.
첫 번째 방법은 송풍기 후단 산소 농축, 즉 VPSA 산소 설비 출구의 저압 산소를 산소 압축기로 6Bar(G)까지 가압한 후 고로 송풍기 출구의 냉풍관에서 대기와 혼합하여 산소 농축을 달성하는 것입니다.
두 번째 방법은 송풍기 전단 산소 주입입니다. VPSA 설비 출구와 송풍기 입구 간의 차압을 이용하여 산소를 고로 송풍기에 직접 공급한 후 고로로 유입합니다. 산소와 공기의 완전한 혼합을 위해 송풍기 입구 전단에 산소 분배기가 필요합니다.
송풍기 전단 산소 주입의 장점은 다음과 같습니다.
1. 에너지 절약
송풍기 전단 산소 주입은 산소 압축에 필요한 에너지를 절약합니다. 송풍기 전단 산소 주입이 송풍기 용량을 공유하는지 여부는 여전히 논란의 여지가 있지만, 이 기술의 에너지 절감 효과는 각 회사마다 약간의 차이가 있음에도 불구하고 확실합니다.
2. 투자 절감
송풍기 전단 산소 주입 방식은 산소 압축기가 필요 없어 초기 투자를 줄입니다. 동시에 저압 산소를 수송 매체로 사용함으로써 저압 기준을 적용할 때 제조 및 시공 비용을 절감합니다.
3. 안전 보장
감압 및 방폭 장비를 설치할 필요가 없어 시스템 안전성이 강화됩니다.
VPSA 산소 발생 설비는 작동 주기가 짧은(보통 수십 초) 특징이 있어, 운전 중 송풍기의 배출 압력이 급격하게 변동하며 변화 폭이 큽니다. 진공 압력 변환 흡착 원리에 기반하여 송풍기는 이러한 상황에서 기체량의 안정성을 만족시켜야 하며, 이는 흡착탑 내 기체 유속을 안정화하고 흡착제의 수명과 VPSA 산소 생산 설비의 성능을 보장하는 필수 조건입니다.
루츠 블로어는 체적식 회전 블로어로, 축 끝의 동기 기어에 의해 두 로터가 맞물립니다. 로터의 오목한 곡면과 실린더 내벽이 작업 공간을 형성합니다. 로터 회전 중 흡입구에서 기체가 유입되고, 배출구 근처로 이동하여 연결될 때 작업 공간의 압력이 급격히 상승하며, 고압 기체의 역류로 인해 기체가 배출 통로로 이송됩니다. 두 로터는 서로 접촉하지 않으며, 로터 간 간격은 엄격히 제어되어 밀봉을 실현하므로 배출 기체에 윤활유가 포함되지 않습니다.
가장 두드러진 특징은 허용 압력 범위 내에서 압력을 조정할 때 유량 변화가 거의 없다는 점입니다. 압력 선택성이 유연하여 기체를 강제로 이송할 수 있습니다. 구조가 간단하고 유지보수가 쉬우며 수명이 길다는 장점이 있습니다.
또한 저압 조건에서 기체 이송 및 가압에 적합하며 진공 펌프로도 사용할 수 있습니다. 따라서 루츠 블로어는 VPSA 산소 생산 설비에 적합하며, 이는 수년간 VPSA 산소 발생 기술 개발 과정에서의 일반적인 합의입니다.
VPSA 산소 설비 공급업체는 일반적으로 사용 설명서, 유지보수 매뉴얼 및 문제 해결 매뉴얼을 포함한 전체 자료를 제공합니다. VPSA 설비의 구조는 간단하며, 회전 장비는 블로어와 진공 펌프로만 구성되어 있어 범용 장비이므로 유지보수가 간단합니다. 따라서 VPSA 산소 설비의 유지보수는 일반적으로 점검(고장 처리 포함)과 취약 부품 교체의 두 부분으로 구성됩니다.
온라인 정보에 따르면 VPSA 산소 설비는 유지보수가 간편하다는 장점이 있습니다. 동시에 모든 부품은 PLC로 제어되어 자동화 수준이 높아 이론적으로 무인 운전이 가능합니다.
VPSA 산소 설비의 유지보수는 비교적 간단하며 고장 처리도 쉽습니다. 그러나 요구 사항에 따라 밸브 씰과 같은 마모 부품을 정기적으로 교체하는 것이 여전히 권장됩니다. 협회 조사에 따르면 국내외 거의 모든 현장 가스 생산 업체는 VPSA 설비에 대한 정기적인 유지보수와 마모 여부와 관계없이 씰링 링의 정기적인 교체를 요구합니다.
통계에 따르면 정기적인 유지보수는 장기 운전 비용을 줄이고 VPSA 산소 설비의 수명을 연장하는 데 유리합니다.
VPSA 산소 생산 공정의 작동 주기는 매우 짧으며, 일반적으로 1분 미만입니다. 한 주기 내에서 각 흡착탑은 흡착, 감압, 탈착, 퍼징, 압력 균등화 등의 단계를 거쳐야 합니다.
핵심 밸브는 각 사이클마다 한 번씩 켜고 꺼지는데, 이는 매우 빈번한 일이므로 산소 플랜트의 작업 효율과 효과적인 활용을 높이기 위해 상당히 빠르게 전환되어야 합니다.
따라서 VPSA 산소 플랜트에 사용되는 밸브는 다음과 같은 특성을 가져야 합니다:
- 빠른 스위칭 속도
- 우수한 밀봉 성능
- 잦고 빠른 스위칭 조건에서의 긴 서비스 수명
- 오일리스 작동
현재 국내 VPSA 플랜트는 일반적으로 Metso 및 SMC와 같은 유명 브랜드의 액추에이터와 공압 부품을 사용하는 특수 이중 편심 공압 버터플라이 밸브를 채택하여 밸브의 신뢰성을 향상시킵니다. 이 밸브는 다음과 같은 특성이 있습니다:
- 광범위한 구경: DN100 ~ DN900 직경 범위
- 빠른 스위칭 속도: 0.3 ~ 0.8초/회
- 밀봉 구조: 립 형상 밀봉 구조로 양방향 무누출 및 마모 후 자가 수리
- 밀봉 재료: 내마모성이 뛰어난 강화 PTFE 재료
- 동력 구동: 비교적 얻기 쉬운 저압, 청정, 오일리스 계기 가스로 구동
- 유지보수: 밸브는 크기가 작고 가벼우며 유지보수가 용이합니다. 유지보수 비용은 다른 유형의 밸브보다 낮습니다.
VPSA 플랜트는 완벽한 시스템 세트입니다. 공정 설계가 합리적이고, 지원 장비가 적절하게 선택되었으며, 작동이 원활하다는 전제 하에 전체 유닛의 전력 소비가 최저로 보장됩니다. 구체적으로 관련 요소는 다음과 같습니다:
1. 흡착제가 효율적인지 여부.
현재 시장에서 가장 효율적인 흡착제는 PU-8 리튬계 흡착제로, 톤당 산소 생산량이 업계 최고입니다. 동일한 산소 생산량에 대해 충전량이 적어 가스가 흡착제 베드를 통과하는 저항이 작아져 결과적으로 더 낮은 에너지 소비 수준에 도달합니다.
2. 공정이 합리적인지 여부.
흡착제는 플랜트의 핵심 부분이며 합리적인 공정 설계를 통해 흡착제의 최대 성능을 보장할 수 있습니다. 여기에는 흡착 온도, 압력 및 사이클, 탈착 압력 및 기타 지표 설정이 포함됩니다.
3. 동력 장비가 전체 VPSA 플랜트와 일치하는지 여부.
전체 플랜트의 주요 동력은 동력 장비에 의해 소비됩니다. 동력 장비가 너무 작으면 산소 생산량이 설계 사양을 충족하지 못하고 너무 크면 단위 전력 소비가 높아집니다. 또한 지원 장비의 원활한 작동도 중요합니다. 밸브가 누출되거나 계기의 신호 전송이 불안정한 경우 등 전체 시스템의 작동에 영향을 미칩니다.
요약하면, VPSA 산소 생산 플랜트의 전력 소비는 시스템의 다양한 구성 요소의 협력 작동에 달려 있습니다.
VPSA 산소 생산 플랜트의 신뢰성은 주로 일치하는 구성 요소의 고장률, 공정 설계의 합리성 및 다운스트림 사용 중 유지보수와 같은 요소에 의해 반영됩니다.
첫째, 고효율 및 내구성 있는 흡착제와 합리적인 공정 설계입니다. VPSA 기술의 핵심은 흡착제의 흡착 효율과 성능입니다. 우수한 흡착제는 높은 분리 계수를 가져 효과적인 가스 분리를 쉽게 달성합니다. 동시에 뛰어난 작업 내구성도 필수 불가결합니다. 일반적으로 10년 이상의 서비스 수명은 긴 것으로 간주될 수 있습니다. 또한, 공정 및 완전한 플랜트의 합리적인 설계는 다운스트림 산소 적용과의 매칭과 밀접하게 연결됩니다. 시스템 내부 공정 설계의 합리성은 낮은 에너지 소비와 안정적인 작동을 보장합니다. 다운스트림 장비와 시스템의 매칭은 또한 작동 시간과 성능에 영향을 미칩니다.
둘째, 프로그램 제어 밸브 및 동력 장비와 같은 지원 구성 요소가 신뢰할 수 있는 제조업체에서 생산되는지 여부입니다. 비용을 낮추기 위해 성능이 낮은 제조업체에서 회전 장비나 밸브를 생산하면 빈번한 오작동이 발생하고 전체 플랜트의 안정성에 영향을 미칩니다.
마지막으로, 풍부한 엔지니어링 경험은 다양한 산업, 대기 및 기후 조건에서 우수한 작동 조건과 높은 작동률을 보장할 수 있습니다.
요약하면, VPSA 산소 생산 플랜트의 신뢰성은 우수한 지원 구성 요소, 합리적인 공정 및 풍부한 엔지니어링 경험과 같은 여러 요소를 필요로 합니다.
1. 고로 산소 부화 석탄 주입. 철강 제련에는 두 가지 일반적인 방법이 있습니다. 첫 번째는 고로에서 철광석을 사용하여 자연계의 화합물에 있는 철을 우리가 흔히 선철이라고 부르는 0가 철로 제련하는 것입니다. 그런 다음 이 선철은 전로를 통해 정련되어 우리가 일상 생활에서 흔히 볼 수 있는 다양한 합금강 또는 스테인리스강이 됩니다. 고로를 통해 선철을 제련하는 단계에서 우리는 일반적으로 압력 변동 흡착 기술을 채택하여 고로에 산소를 추가하여 환원 조건을 최적화하고 비용을 절감함으로써 농축 산소를 제공합니다. 마지막으로 고품질 선철을 얻습니다.
2. 전로 제련은 두 번째 방법입니다. 우리 생활에서 사용된 고철은 분류되어 재활용 센터에서 회수된 후 전로에 투입됩니다. 전로에서는 고순도 농축 산소를 사용하여 고온 제련을 통해 완제품 강철을 얻습니다.
3. 또한, 압력 변동 흡착 기술은 위에서 언급한 고로 및 전로와 같은 제련로의 배가스 처리에도 적용되며, 주로 압력 변동 흡착 기술을 사용하여 유용한 CO를 흡착한 후 정제 및 정련하여 화학 및 기타 분야의 합성 반응에 사용합니다.
압력 변동 흡착 기술은 주로 화학 산업의 C1 화학에 적용됩니다. 일상적인 음료수 병, 소파, 속건성 티셔츠와 같은 물건이 어디서 오는지 아는 사람이 있습니까? 이들은 모두 석유 크래킹을 통해 생산된 후 다른 합성 절차를 통해 단계적으로 생산되었습니다. 우리가 알고 있듯이 중국은 석탄이 풍부하고 석유가 부족합니다. 최근 20년 동안 발전해 온 "석탄 화학 산업"은 석유 대신 석탄을 사용하여 우리의 일용품을 생산하는 것입니다.
그렇다면 석탄 화학 산업은 어떻게 석탄을 우리가 입는 옷, 앉는 좌석, 사용하는 물컵으로 바꿀까요? 원리는 다음과 같습니다: 석탄은 가스 발생로를 통해 가스화되며, 여기서 CO 및 H2와 같은 가장 유용한 가스가 압력 변동 흡착 기술로 분리된 후 화학 합성에 사용되어 궁극적으로 이러한 일용품을 생산합니다. 이 과정에서 일부 기술적 어려움을 해결하기 위해 압력 변동 흡착 기술을 채택해야 합니다. 예를 들어, N2 또는 CH4로부터 CO를 효율적으로 분리하기 위해 구리계 흡착제를 사용하는 압력 변동 흡착 기술은 필수 목록에 있습니다. 중국은 이 기술에 대한 독자적인 지적 재산권을 보유하고 있으며 국제 수준을 앞서고 있습니다.
압력 변동 흡착 기술은 주로 CO가 풍부한 산업 배가스의 재활용에 적용됩니다. 사람들은 중국이 세계 최대의 철강, 탄화칼슘 및 황린 생산국이며 세계 생산량의 절반 이상을 차지한다는 것을 모를 수도 있습니다. 이러한 기본 산업 제품을 제조할 때 엄청난 양의 산업 배기가스가 방출됩니다. 과거에는 이러한 산업 배가스가 연소 후 또는 직접 공기 중으로 배출되었습니다. 증가하는 부하와 배출 가스로 인해 대기 환경의 점진적인 악화가 형성되어 스모그 및 산성 가스와 같은 현상이 발생하여 심지어 농작물 성장에 영향을 미칠 수 있습니다.
위에서 언급한 CO와 같은 배기가스는 산업에서 폐가스입니다. 대부분의 기업은 일반적으로 연소를 통해 처리하지만, 이는 대량의 이산화탄소가 대기 중으로 배출되어 온실 효과를 유발할 뿐만 아니라 에너지의 비효율적인 사용이기도 합니다. 이러한 배기가스를 압력 변동 흡착 기술로 정제하여 CO 순도를 99% 이상으로 높이면 높은 활용 가치를 가지며 이후 화학 합성에 적용될 수 있습니다. 일련의 화학 반응을 거친 후, 이들은 마침내 우리 일상 생활의 플라스틱 병, 속건성 티셔츠 및 기타 상품이 됩니다. 이는 에너지 절약과 배출 감소 모두에 좋아 환경 보호를 촉진합니다.