KR0173134B1 - 개선된 압력 가변식 흡착 장치 - Google Patents

개선된 압력 가변식 흡착 장치 Download PDF

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Abstract

PSA장치의 일부를 형성하고 있는 압력용기(1)는 분자체 흡착제를 함유한다. 다수의 열전쌍은, 각 열전쌍의 한 접합부(8)가 압력용기(1)의 공급기체 입구(2)에 인접하여 위치되는 반면, 각 열전쌍의 다른 접합부(10)가 압력용기(1)의 기체 생성물 출구(4)에 인접하여 위치하도록 분자체 흡착제내에 위치되어 있다.

Description

개선된 압력 가변식 흡착장치
제1도는 공기로부터 산소가 풍부한 기체를 제조하기 위한 압력 가변식 흡착장치의 일부를 형성하고 있는 압력용기의 개략도이다.
제2도는 제1도의 압력용기내에 위치되어 있는 열전쌍의 도형 스케치이다.
제3도는 제2도에 도시된 열전쌍 회로를 변형시킨 것의 도형 스케치이다.
본 발명은 압력 가변식 흡착(PSA)기법에 의해 기체 혼합물을 분리하는 장치에 관한 것이다.
미합중국 특허 제4026680호에는 PSA장치의 압력용기, 특히 사용되는 흡착물질이 제올라이트 분자체인 경우 공급 공기로부터 산소를 제조하기 위한 대규모의 PSA장치의 압력용기내에 형성된 냉각 및 고온 지점 또는 냉각 및 고온대의 문제점이 제기되어 있다.
미합중국 특허 제4026680호에는 공급 공기로부터 산소를 제조하기 위한 PSA장치의 일부를 형성하고 있는 압력용기의 입구단부에서 공급 공기 온도보다 100℉ 낮은 정도의 온도강하가 관측된다는 것이 기술되어 있다. 분자체 물질은 산소 회수효율 면에서 볼 때 보편적으로 주위조건에서 가장 우수하게 작용하는 것이 선택되므로, 고온 및 냉각지점으로 인해 분자체 물질의 성능이 감소된다.
이러한 문제를 해결하고자, 미합중국 특허 제4026680호에서는 압력용기내에서 전도성 금속고체에 의해 고온 지점 또는 고온대로부터 냉각지점 또는 냉각대까지의 열전달을 교수하고 있다. 전도성 금속 고체는 서로 평행하게 등거리로 위치되어 있으며 흡착상을 통해 연장되어 있는 다수의 금속판 형태로 되어 있을 수 있다. 기타 다른 양태에서는 금속봉의 용도를 교수하고 있다.
이러한 방법들은 수행하기 전에 압력용기내에서 온도 차이가 존재해야만 하는 한 수동 제어시스템으로 이루어진다. 즉, 이러한 방법들은 고온 및 냉각 지점의 영향을 없애는 것이 아니라 감소시키는 것이다. 온도차이가 압력용기의 냉각 부분에서는 -70°C이고 압력용기의 가온 부분에서는 +40°C 정도로 매우 뚜렷하지만, 전체의 가열 흐름은 비교적 작으며, 전도성 금속고체의 효과가 일어나는데 수일이 걸릴 수 있다.
본 발명의 목적은 압력 용기에서 사용된 흡착물질의 최적성능을 유지하기 위하여 PSA 장치의 압력용기내에서 고온 지점 및 냉각 지점에 의한 영향을 억제하기 위한 수동수단 또는 능동수단을 제공하는데 있다.
본 발명에 따라서, 압력 가변식 흡착에 의해 공급 기체 혼합물중의 하나 이상의 성분을 분리하기 위한 장치는 분자체 흡착제를 함유하는 압력용기, 상기 공급 공기를 압력용기에 유입시키기 위한 입구, 및 기체 생성물을 압력용기로부터 배출시키기 위한 출구를 포함하고 있으며, 상기 장치는 각 열전쌍의 한 접합부가 입구에 또는 입구에 인접하여 위치되는 반면, 걱 열전쌍의 다른 접합부가 출구에 또는 출구에 인접하여 위치되도록 다수의 열전쌍이 분자체 흡착제내에 위치되는 것을 특징으로 한다.
지금부터, 본 발명의 양태를 첨부된 도면을 참고로 예를 들어 기술하고자 한다.
제1도에 나타난 바와 같이, 공급 공기류로부터 산소가 풍부한 기체를 제조하기 위한 압력 가변식 흡착 장치의 일부를 형성하고 있는 압력용기(1)는 제올라이트 분자체 형태의 흡착물질층(6)을 함유한다.
알루미나층(16)은 압력용기(1)의 입구(2)에 인접하여 있다.
당해 기술분야에 공지되어 있는 바와 같이, 압력용기가 흡착방식으로 되어 있을 때, 공기는 가압하에 입구(2)로부터 알루미나층(16)을 지나 흡착층(6)을 통해 출구(4)쪽으로 나간다. 알루미나층(16)은 수증기 및 가능하게는 이산화탄소의 일부도 제거한다. 흡착층(6)은 질소와 이산화탄소를 우선적으로 흡착시켜, 산소가 풍부한 기체 생성물이 출구(4)를 경유하여 압력용기(1)로부터 배출되도록 한다.
압력용기(1)의 탈착방식 동안 압력용기(1)의 내부는 보편적으로 200 내지 50토르의 진공으로 배기되어, 질소가 풍부한 기체를 흡착층(6)으로부터 탈착시키며, 이로 인해 압력용기(1)는 다음의 흡착단계를 준비하게 된다.
앞서 언급한 바와 같이, 직경 26인치 정도의 큰 압력 용기내에서 흡착층(6)을 연속적으로 순환시키면, 냉각 지점 또는 냉각대가 입구(2)에서 또는 입구(2)에 인접하여 형성되는 반면, 상대적인 고온지점 또는 고온대는 출구(4)에서 또는 출구(4)에 인접하여 형성된다.
제2도에 있어서, 다수의 열전쌍은 흡착물질층(6)에 위치되어 있고, 연속적으로 배열되어 있어, 한 세트의 접합부(8)가 냉각대에 위치되어 있는 반면, 다른 세트의 접합부(10)은 가온대에 위치된다. 저항기(12)는 압력용기(1)의 입구(2)에서 또는 상기 입구(2)에 인접하여 열전쌍 회로내에 위치된다. 고온대와 냉각대 사이의 온도차이에 의해 발생되어 저항기를 통해 흐르는 전류는 상기 저항기를 가열시키며, 이로 인해 냉각대가 가열되어 고온대와 냉각대 사이의 온도차이가 줄어들게 된다.
제3도의 열전쌍 회로는 저항기(12)를 제공하지 않는 것을 제외하고는, 제2도의 열전쌍 회로와 거의 동일하다. 전류는 외부 전력 공급기(14)로부터 회로를 능동적으로 통과한다. 이러한 것은 한 세트의 접합부를 냉각시키고 다른 세트의 접합부를 가온시키는 효과를 가지며, 고온대 및 냉각대에 접합부를 배열시키므로써 외부 전류가 흡착층(6) 내의 온도를 충분히 안정하게 유지하도록 조절할 수 있다.

Claims (3)

  1. 분자체 흡착제를 함유하는 압력용기(1), 공급기체를 유입시키기 위한 입구(2), 및 기체 생성물을 배출시키기 위한 출구(4)를 포함하는, 압력 가변식 흡착에 의해 공급기체 혼합물중의 하나 이상의 성분을 분리하기 위한 장치에 있어서, 각 열전쌍의 한 접합부(8)가 압력용기(1)의 입구(2)에 또는 입구(2)에 인접하여 위치되는 반면, 각 열전쌍의 다른 접합부(10)는 압력용기(1)의 출구(4)에 또는 출구(4)에 인접하여 위치되도록, 다수의 열전쌍이 분자체 흡착제내에 위치되어 있음을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열전쌍을 연속적으로 배열시키고, 저항기(12)를 압력용기(1)의 입구(2)에 또는 입구(2)에 인접하여 열전쌍 회로에 위치시킴을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 열전쌍을 연속적으로 배열시키고, 전류를 연전쌍 회로에 통과시키기 위한 전기에너지의 공급원(14)을 제공함을 특징으로 하는 장치.
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