KR100468915B1 - A oxygen generator - Google Patents
A oxygen generator Download PDFInfo
- Publication number
- KR100468915B1 KR100468915B1 KR10-2002-0024349A KR20020024349A KR100468915B1 KR 100468915 B1 KR100468915 B1 KR 100468915B1 KR 20020024349 A KR20020024349 A KR 20020024349A KR 100468915 B1 KR100468915 B1 KR 100468915B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- nitrogen
- moisture
- bed
- water
- oxygen
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
- C01B13/02—Preparation of oxygen
- C01B13/0229—Purification or separation processes
- C01B13/0248—Physical processing only
- C01B13/0259—Physical processing only by adsorption on solids
- C01B13/0262—Physical processing only by adsorption on solids characterised by the adsorbent
- C01B13/027—Zeolites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/10—Inorganic adsorbents
- B01D2253/106—Silica or silicates
- B01D2253/108—Zeolites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
- B01D2256/12—Oxygen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/10—Single element gases other than halogens
- B01D2257/102—Nitrogen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
- B01D53/047—Pressure swing adsorption
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Abstract
본 발명은 산소발생기의 질소흡착장치에 관한 것으로, 그 목적은 베드 내부에서 질소흡착제에 미치는 수분의 영향을 감소시켜 제올라이트의 성능을 보다 향상시키며, 베드의 배치구조를 개선하여 질소 및 물의 배출을 용이하게 할 수 있도록 하는 것이다.The present invention relates to a nitrogen adsorption device of an oxygen generator, the purpose of which is to reduce the influence of moisture on the nitrogen adsorbent in the bed to further improve the performance of the zeolite, improve the bed layout structure to facilitate the discharge of nitrogen and water To let them do it.
이를 위해 본 발명에 따른 산소발생기의 질소흡착장치(40)에 의하면, 베드(41L)(41R)의 내부에 수분에 포화되지 않으면서 유입공기 중에 포함된 수분을 응축시키기 위한 저항체(44L)(44R)가 질소흡착제(42L)(42R) 및 수분흡착제(43L)(43R)의 상류측인 공기 유입측에 배치되어 있다. 이에 따라 압축공기는 저항체(44L)(44R)와 수분흡착제(43L)(43R)를 순차적으로 지나 1차와 2차에 걸쳐 수분이 제거되면서 질소흡착제(42L)(42R)로 공급되기 때문에, 제올라이트로 이루어진 질소흡착제(42L)(42R)의 질소 흡착 성능이 월등하게 향상된다. 아울러, 저항체(44L)(44R)를 지나면서 수분이 1차적으로 제거된 상태이기 때문에, 수분흡착제(43L)(43R)의 성능을 오래 지속시킬 수 있는 작용효과가 있다. 또한, 베드(41L)(41R)가 수직형으로 세워져 있기 때문에, 저항체(44L)(44R) 및 수분흡착제(43L)(43R)에 맺힌 수분이 중력방향으로 모이며, 이로 인해 재생과정 시 보다 용이하게 배출되는 작용효과가 있다.To this end, according to the nitrogen adsorption device 40 of the oxygen generator according to the present invention, the resistors 44L (44R) for condensing the moisture contained in the inlet air without being saturated with moisture inside the beds 41L and 41R. ) Is disposed on the air inflow side, which is upstream of the nitrogen adsorbents 42L and 42R and the moisture adsorbents 43L and 43R. Accordingly, since the compressed air is sequentially passed through the resistors 44L and 44R and the water absorbent 43L and 43R, the water is supplied to the nitrogen adsorbents 42L and 42R while the water is removed in the first and second portions, and thus the zeolite The nitrogen adsorption performance of the nitrogen adsorption agent 42L (42R) which consists of these is improved significantly. In addition, since the moisture is first removed while passing through the resistors 44L and 44R, there is an effect of long-lasting the performance of the moisture absorbent 43L and 43R. In addition, since the beds 41L and 41R are erected vertically, the moisture formed in the resistors 44L and 44R and the moisture absorbent 43L and 43R gathers in the direction of gravity, thereby making the regeneration process easier. There is an effect that is discharged.
Description
본 발명은 산소발생기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제올라이트를 사용하여 산소를 농축 분리시킬 수 있는 산소발생기의 질소흡착장치에 관한 것이다.The present invention relates to an oxygen generator, and more particularly to a nitrogen adsorption device of an oxygen generator capable of concentrated separation of oxygen using zeolite.
일반적으로 고 순도의 산소를 발생시키기 위해 물을 전기분해하거나 화학물질을 반응시키는 방법 등이 개시되어 있는데, 이러한 방법들은 취급상의 번거로움과 안정성이 낮다는 문제점이 있다.In general, a method of electrolyzing water or reacting chemicals to generate high purity oxygen is disclosed, and these methods have problems in handling and low handling.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 근래에는 대기중에 포함된 21%의 산소를 흡착과 탈락의 과정의 반복시켜 순수한 산소만을 농축 분리시키는 방법이 개시되어 있는데, 이를 압력차 흡착방식, 일명 PSA(Pressure Swing Adsorption)방식 산소발생기라 칭한다.In order to solve this problem, recently, a method of concentrating and separating only pure oxygen by repeating a process of adsorption and desorption of 21% of oxygen contained in the atmosphere, which is a pressure difference adsorption method, also known as PSA (Pressure Swing Adsorption) This method is called oxygen generator.
이 PSA방식의 산소발생기는 공기 압축기를 통해 압축 공기가 유입되며 제올라이트가 충진된 질소흡착장치와, 이 질소흡착장치의 흡착과 재생과정을 제어하기 위한 다수개의 밸브를 구비한다. 이 질소흡착장치는 제올라이트를 통해 질소(N2)는 흡착하고 산소(O2)는 배출하는 흡착과정과 고순도의 산소를 이용하여 흡착된 질소를 다시 배출시키는 재생과정을 반복적으로 수행할 수 있는 것으로, 도 1은 종래 산소발생기의 질소흡착장치를 보인 것이다.This PSA oxygen generator includes a nitrogen adsorption device in which compressed air is introduced through an air compressor and is filled with zeolite, and a plurality of valves for controlling the adsorption and regeneration process of the nitrogen adsorption device. This nitrogen adsorption system can repeatedly perform the adsorption process of adsorbing nitrogen (N 2 ) through zeolite and discharging oxygen (O 2 ) and regenerating the adsorbed nitrogen again using high purity oxygen. 1 shows a nitrogen adsorption device of a conventional oxygen generator.
도 1을 참조하면, 종래 산소발생기의 질소흡착장치는 일측에 공기 유입관(1)이 타측에 산소 배출관(2)이 각각 연결된 2개의 베드(10,bed)(20)와, 각 베드(10)(20)의 내부에 충진되어 공기중에 포함된 질소를 흡착하는 질소흡착제(11)(21)와, 이 질소흡착제(11)(21)의 상류측에 배치되어 수분을 제거하는 수분흡착제(12)(22)와, 각 내용물들을 구분함과 동시에 필터 역할을 수행하는 메시(13,mesh)(23)를 갖추고 있다.Referring to FIG. 1, the nitrogen adsorption apparatus of the conventional oxygen generator includes two beds 10 and 20 each connected to an air inlet tube 1 on one side and an oxygen discharge tube 2 on the other side. Nitrogen adsorbent (11) (21), which is filled inside the (20) to adsorb nitrogen contained in the air, and a water adsorbent (12) disposed upstream of the nitrogen adsorbent (11) (21) to remove moisture (22) and a mesh (23, mesh) (23, 23) that separates the respective contents and serves as a filter.
2개의 베드(10)(20)는 공기 유입관(1)과 산소 배출관(2)을 통해 병렬로 연결되어 가로방향으로 배치되며, 이들의 일측에는 흡착된 질소와 물을 배출하기 위한퍼지 파이프(3,purge pipe)가 추가로 연결되어 있다. 또한, 공기 유입관(1)과 산소 배출관(2) 및 퍼지 파이프(3)에는 흡착과 재생과정의 방향을 제어하기 위한 다수개의 밸브(4)(5)(6)들이 설치되어 있다.The two beds 10 and 20 are connected in parallel through the air inlet pipe 1 and the oxygen discharge pipe 2 and disposed in the horizontal direction, and on one side thereof, a purge pipe for discharging the adsorbed nitrogen and water ( 3, purge pipe) is additionally connected. In addition, the air inlet pipe 1, the oxygen discharge pipe 2, and the purge pipe 3 are provided with a plurality of valves 4, 5, 6 for controlling the direction of the adsorption and regeneration process.
그리고 질소흡착제(11)(21)는 질소 흡착력이 우수한 제올라이트(Zeolite)로 이루어져 있다.And the nitrogen adsorbent (11, 21) is made of zeolite (Zeolite) excellent in nitrogen adsorption power.
또한, 수분흡착제(12)(22)는 실리카겔(silicagel) 또는 활성탄(activated carbon)으로 이루어져 있으며, 압축공기가 유입되는 측에 배치되어 수분을 제거하게 된다. 즉, 수분을 포함한 압축공기가 베드(10)(20) 내부로 들어간 후 온도가 하강함에 따라 수분의 응축현상이 일어나는데, 이러한 수분에 의해 질소흡착제(11)(21) 즉 제올라이트의 성능은 급격하게 떨어지게 된다. 따라서 제올라이트의 성능 저하를 방지하기 위해, 수분흡착제(12)(22)는 베드(10)(20) 내부에서 공기가 유입되는 측에 배치하는 것이 바람직하다.In addition, the moisture adsorbent (12, 22) is made of silica gel (silicagel) or activated carbon (activated carbon), it is disposed on the side where the compressed air is introduced to remove the moisture. That is, after the compressed air containing the water enters the bed (10) (20) inside the condensation phenomenon of the water occurs as the temperature is lowered, the performance of the nitrogen adsorbent (11) (21), that is, zeolite suddenly Will fall. Therefore, in order to prevent the degradation of the zeolite, it is preferable to arrange the moisture absorbents 12 and 22 on the side where air is introduced into the beds 10 and 20.
이와 같이 구성된 질소흡착장치에 공기 압축기(미도시)를 통해 일측의 베드(10) 내부로 압축공기가 유입되면 질소는 흡착되고 고압산소만이 배출된다. 아울러 타측의 베드(20)에서는 고압산소의 일부를 통해 재생과정이 진행된다.When compressed air flows into the bed 10 of one side through an air compressor (not shown) to the nitrogen adsorption device configured as described above, nitrogen is adsorbed and only high pressure oxygen is discharged. In addition, in the bed 20 on the other side, the regeneration process is performed through a part of the high pressure oxygen.
즉, 일측의 베드(10) 내부로 유입된 압축공기는 수분흡착제(12)와 질소흡착제(11)를 순차적으로 지나면서, 수분은 수분흡착제(12)에 질소는 질소흡착제(11)에 각각 흡착된다. 이에 따라 산소 배출관(2)을 통해서는 산소만이 고압상태로 배출된다.That is, the compressed air introduced into the bed 10 on one side passes through the water absorbent 12 and the nitrogen adsorbent 11 sequentially, and the moisture is adsorbed to the water absorbent 12 and the nitrogen to the nitrogen adsorbent 11, respectively. do. Accordingly, only oxygen is discharged through the oxygen discharge pipe 2 at a high pressure.
아울러 산소 배출관(2)을 통해 배출되는 고압산소의 일부는 타측의 베드(20)내부로 유입되며, 계속하여 질소흡착제(21)와 수분흡착제(22)에 흡착되어 있던 질소 및 물과 함께 퍼지 파이프(32)를 통해 외부로 배출된다.In addition, a part of the high pressure oxygen discharged through the oxygen discharge pipe 2 is introduced into the bed 20 on the other side, and the purge pipe together with nitrogen and water adsorbed on the nitrogen adsorbent 21 and the water absorbent 22. It is discharged to the outside through 32.
따라서 일측의 베드(10)에서는 산소가 발생되는 흡착과정이, 타측의 베드(20)에서는 질소흡착제(21)를 재생시키기 위한 재생과정이 진행된다. 이러한 흡착과정과 재생과정은 번갈아가면서 진행되며, 이것에 의해 산소발생이 연속적으로 이루어진다.Therefore, the adsorption process in which oxygen is generated in the bed 10 on one side and the regeneration process for regenerating the nitrogen adsorbent 21 in the other bed 20 is in progress. The adsorption process and the regeneration process alternately, thereby generating oxygen continuously.
그러나 이러한 종래 산소발생기의 질소흡착장치에서는 산소발생 초기에 베드(10)(20) 내부로 들어온 수분이 수분흡착제(12)(22)에 흡착되지만 일정시간 이후(수분흡착제인 실리카겔이나 활성탄이 수분에 모두 포화된 후)에는 수분이 직접적으로 질소흡착제(11)(21)에 영향을 미치게 됨으로써, 질소흡착제(11)(21)의 성능이 저하되는 문제점이 있다.However, in the nitrogen adsorption apparatus of the conventional oxygen generator, moisture entering the bed 10 and 20 at the initial stage of oxygen generation is adsorbed to the moisture adsorbent 12 and 22, but after a predetermined time (such as silica gel or activated carbon, which is a moisture adsorbent, to moisture). After all have been saturated), the moisture directly affects the nitrogen adsorbents 11 and 21, thereby degrading the performance of the nitrogen adsorbents 11 and 21.
또한, 베드(10)(20)가 수평으로 눕혀져 있는 경우에는 질소와 함께 물이 용이하게 배출되는데 그 어려움이 있다.In addition, when the beds 10 and 20 are laid horizontally, there is a difficulty in easily discharging water together with nitrogen.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 베드 내부에서 질소흡착제에 미치는 수분의 영향을 감소시켜 제올라이트의 성능을 보다 향상시킬 수 있으며, 베드의 배치구조를 개선하여 질소 및 물의 배출을 용이하게 할 수 있는 산소발생기의 질소흡착장치를 제공하는 것이다.The present invention is to solve this problem, an object of the present invention is to reduce the effect of water on the nitrogen adsorbent in the bed to improve the performance of the zeolite more, and to improve the arrangement of the bed to discharge nitrogen and water It is to provide a nitrogen adsorption device of the oxygen generator that can be easily.
도 1은 종래 산소발생기의 질소흡착장치 내부구조를 보인 것이다.Figure 1 shows the internal structure of the nitrogen adsorption device of the conventional oxygen generator.
도 2는 본 발명에 따른 산소발생기의 개략적인 구조를 보인 것이다.2 shows a schematic structure of an oxygen generator according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 산소발생기의 질소흡착장치의 내부 구조를 발췌하여 보인 것이다.Figure 3 shows an extract of the internal structure of the nitrogen adsorption device of the oxygen generator according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
30..압축기 40..질소흡착장치30. Compressor 40. Nitrogen adsorption system
41L,41R..베드 42L,42R..질소흡착제41L, 41R..Bed 42L, 42R .. Nitrogen Absorbent
43L,43R..수분흡착제 44L,44R..저항체43L, 43R .. Water absorbent 44L, 44R .. Resistor
45L,45R..메시 50..산소탱크45L, 45R .. Mesh 50 .. Oxygen Tank
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은;The present invention for achieving this object is;
일측에 공기가 유입되는 유입관이 타측에 산소가 배출되는 배출관이 연결된 통형상의 베드와, 베드의 내부에 배치되어 유입공기 중에 포함된 질소를 흡착하기 위한 질소흡착제와, 질소흡착제의 하부측에 배치되어 유입공기 중에 포함된 수분을 흡착하기 위한 수분흡착제를 갖춘 산소발생기의 질소흡착장치에 있어서,On the one side of the inlet pipe is a cylindrical bed connected to the discharge pipe for oxygen is discharged to the other side, the nitrogen adsorbent for adsorbing nitrogen contained in the inlet air in the bed, and the lower side of the nitrogen adsorbent In the nitrogen adsorption apparatus of the oxygen generator disposed and equipped with a moisture adsorbent for adsorbing the moisture contained in the inlet air,
베드의 내부에는 수분흡착제의 하부에 위치되며 유입공기의 압력강하를 유도하여 유입공기 중에 포함된 수분을 응축시키기 위한 저항체가 마련되는 것을 특징으로 한다.The inside of the bed is located under the moisture adsorbent and is characterized in that a resistor is provided for condensing moisture contained in the inlet air by inducing a pressure drop of the inlet air.
또한, 저항체는 수분에 포화되지 않으면서 공기의 흐름을 방해하는 알루미나 알갱이들로 이루어 진 것을 특징으로 한다.In addition, the resistor is characterized by consisting of alumina grains that hinder the flow of air without being saturated with moisture.
또한, 저항체와 수분흡착제는 소정의 두께를 갖는 메시에 의해 구획되게 배치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the resistor and the moisture absorbent is characterized in that the partition is arranged by a mesh having a predetermined thickness.
또한, 베드는 유입관이 연결되는 일측이 하부에 위치되며 배출관이 연결되는 타측이 상부에 위치되도록 세워져 설치되며, 베드의 일측에는 재생과정 시 질소흡착제에 흡착되어 있던 질소가 물과 함께 빠져나가도록 퍼지 파이프가 연결된 것을 특징으로 한다.In addition, the bed is installed so that one side is connected to the inlet pipe is connected to the lower side and the other side is connected to the discharge pipe is located on the upper side, one side of the bed so that the nitrogen adsorbed to the nitrogen adsorbent during the regeneration process to escape with water It is characterized in that the purge pipe is connected.
이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명이 적용되는 PSA방식 산소발생기의 개략적인 구조를 보인 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 질소흡착장치의 내부 구조를 보인 것이다.Hereinafter, one preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Figure 2 shows a schematic structure of the PSA oxygen generator to which the present invention is applied, Figure 3 shows the internal structure of the nitrogen adsorption apparatus according to the present invention.
본 발명에 따른 PSA(Pressure Swing Adsorption) 방식 산소발생기는 도 2에 도시한 바와 같이, 공기를 흡입하여 압축하는 공기 압축기(30)와, 이 압축기(30)에서 배출되는 공기가 유입되며 질소(N2)와 산소(O2)를 분리하여 산소만을 배출하기 위한 질소흡착장치(40)와, 이 질소흡착장치(40)로부터 배출되는 산소를 저장하기 위한 산소탱크(50)를 포함하고 있다.PSA (Pressure Swing Adsorption) type oxygen generator according to the present invention, as shown in Figure 2, the air compressor 30 for sucking and compressing air, and the air discharged from the compressor 30 is introduced into the nitrogen (N 2 ) and a nitrogen adsorption device 40 for discharging only oxygen by separating oxygen (O 2 ) and an oxygen tank 50 for storing oxygen discharged from the nitrogen adsorption device 40.
공기 압축기(30)는 공기를 압축하여 고압으로 질소흡착장치(40)로 공급하기 위한 것으로, 압축공기의 공급에 의해 흡착과정과 재생과정이 용이하게 이루어지게 된다.The air compressor 30 is for compressing air and supplying it to the nitrogen adsorption device 40 at a high pressure. The adsorption process and the regeneration process are easily performed by supplying compressed air.
그리고 질소흡착장치(40)는 하부에 공기 유입관(31)이 연결되고 상부에 산소 배출관(60)이 각각 연결된 두개의 베드(41L)(41R)와, 각 베드(41L)(41R)의 내부에서 상측에 충진되어 질소(N2)를 흡착하는 질소흡착제(42L)(42R)와, 이 질소흡착제(42L)(42R)의 하부측에 충진되어 수분을 제거하기 위한 수분흡착제(43L)(43R)와, 이 수분흡착제(43L)(43R)의 하부측에 배치되어 유입공기 중에 포함된 수분을 응축시키기 위한 저항체(44L)(44R)와, 이러한 각 충진물들을 구획하면서 이물질 유입을 방지하는 메시(45L)(45R)를 구비한다.In addition, the nitrogen adsorption device 40 includes two beds 41L and 41R connected to an air inlet pipe 31 at a lower portion thereof and an oxygen discharge pipe 60 to a top portion thereof, and an interior of each bed 41L and 41R. Nitrogen adsorbents 42L and 42R which are filled at the upper side to adsorb nitrogen (N 2 ), and water adsorbents 43L and 43R which are filled at the lower side of the nitrogen adsorbents 42L and 42R to remove water. ), Resistors 44L and 44R disposed on the lower side of the water absorbent 43L and 43R to condense the water contained in the inlet air, and a mesh for partitioning each of these fillings to prevent foreign substances from entering. 45L) 45R.
각 베드(41L)(41R)는 내부가 중공된 통 형상으로 구성되며, 일측 베드(41L)에서는 질소 흡착과정이, 다른측 베드(41R)에서는 재생과정이 번갈아가면서 동시에 이루어지게 된다. 이를 위해 베드(41L)(41R)들의 하부에는 공기 유입관(31)을 통해 공기 압축기(30)와 연결되며, 베드(41L)(41R)들의 상부에는 산소 배출관(60)을 통해 산소탱크(50)와 연결되어 있다. 그리고 베드(41L)(41R)들의 하부에는 흡착된 질소와 물을 외부로 배출하기 위해 퍼지 파이프(70,purge pipe)가 추가로 설치되어있다.Each of the beds 41L and 41R has a hollow cylindrical shape, and the nitrogen adsorption process is performed at one bed 41L and the regeneration process is alternately performed at the other bed 41R. To this end, the lower portions of the beds 41L and 41R are connected to the air compressor 30 through the air inlet pipe 31, and the upper portion of the beds 41L and 41R are connected to the air compressor 30 through the oxygen discharge pipe 60. ) A purge pipe 70 is further installed at the lower portions of the beds 41L and 41R to discharge the adsorbed nitrogen and water to the outside.
또한, 공기 유입관(31)과 산소 배출관(60) 및 퍼지 파이프(70)에는 흡착과정 및 재생과정을 제어하기 위한 솔레노이드밸브(32)(61)(71)들이 마련된다. 즉, 솔레노이드밸브(32)(61)(71)들의 개폐작동에 의해 일측의 베드(41L) 내부로 압축공기가 유입되어 질소 흡착과정이 진행되면, 다른측 베드(41R) 내부에는 고압산소의 일부가 유입되어 재생과정이 번갈아가면서 진행되게 된다. 그리고 재생과정 시 물과 질소가 용이하게 빠져나갈 수 있도록 베드(41L)(41R)들은 하나의 쌍을 이루면서 나란하게 세워져 설치된다.In addition, solenoid valves 32, 61, 71 are provided in the air inlet pipe 31, the oxygen discharge pipe 60, and the purge pipe 70 to control the adsorption process and the regeneration process. That is, when the compressed air flows into the bed 41L on one side by the opening and closing operation of the solenoid valves 32, 61, and 71, and the nitrogen adsorption process proceeds, a part of the high pressure oxygen is inside the other bed 41R. Is introduced and the regeneration process alternates. And the bed (41L) (41R) are installed side by side in a pair so that water and nitrogen can easily escape during the regeneration process.
질소흡착제(42L)(42R)는 베드(41L)(41R)들의 내부에서 상측부위에 충진되어 압축공기 중에 포함된 질소(N2)를 흡착하는 것으로, 이것에 의해 산소 배출관(60)으로는 고압상태의 산소만이 배출되게 된다. 이러한 질소흡착제(42L)(42R)는 질소 흡착력이 우수한 천연 제올라이트(Zeolite) 또는 제올라이트 혼합물로 구성하는 것이 바람직하다.The nitrogen adsorbents 42L and 42R are adsorbed to the upper portion inside the beds 41L and 41R to adsorb nitrogen (N 2 ) contained in the compressed air. Only oxygen in the state is discharged. The nitrogen adsorbents 42L and 42R are preferably composed of natural zeolites or zeolite mixtures having excellent nitrogen adsorption power.
수분흡착제(43L)(43R)는 수분 흡수력이 우수한 실리카겔(silicagel) 또는 활성탄(activated carbon)으로 이루어져 있으며, 질소흡착제(42L)(42R)의 하부 즉 공기가 유입되는 방향에 대해 질소흡착제(42L)(42R)보다 상류측에 충진되어 있다.The moisture adsorbent (43L) (43R) is composed of silica gel (silicagel) or activated carbon (excellent water absorption), the nitrogen adsorbent (42L) in the lower portion of the nitrogen adsorbent (42L) (42R), that is, the air flow direction It is filled upstream rather than 42R.
그리고 도 3에 도시한 바와 같이, 저항체(44L)(44R)는 압축공기가 최초로 유입되는 수분흡착제(43L)(43R)의 하부에 배치되어, 공기의 흐름에 저항으로 작용하게 된다. 즉, 저항체(44L)(44R)는 압축공기의 흐름을 기구적으로 방해하기 위한것으로, 다수의 알루미나(Al2O3) 알갱이들로 소정의 두께를 갖도록 채워진 것이다. 이 미립자 알루미나 알갱이들로 이루어진 저항체(44L)(44R)는 유입공기의 압력강하를 유도하면서 수분에 포화되지 않으며, 또한 내식성이 우수하여 수분과 접하더라도 부식되지 않는다.As shown in FIG. 3, the resistors 44L and 44R are disposed below the moisture absorbents 43L and 43R into which compressed air is first introduced, thereby acting as a resistance to the flow of air. That is, the resistors 44L and 44R are for mechanically obstructing the flow of compressed air, and are filled with a plurality of alumina (Al 2 O 3 ) grains to have a predetermined thickness. The resistors 44L and 44R made of these fine particle alumina grains do not saturate in water while inducing a pressure drop of the inlet air, and are excellent in corrosion resistance and do not corrode even when they come in contact with water.
이와 같이, 베드(41L)(41R)들의 내부에는 압축공기가 유입되는 방향, 즉 하부에서부터 상측으로 갈수록 저항체(44L)(44R), 수분흡착제(43L)(43R)와, 질소흡착제(42L)(42R) 순으로 배치되며, 이러한 구성물들은 소정의 두께로 이루어진 메시(45L)(45R)들로 구획되어져 있다. 따라서 베드(41L)(41R)내로 유입된 압축공기는 저항체(44L)(44R)와 수분흡착제(43L)(43R)를 순차적으로 통과하여 1차와 2차에 걸쳐 수분이 제거되면서 질소흡착제(42L)(42R)를 지나가게 된다.As such, inside the beds 41L and 41R, the resistors 44L and 44R, the moisture adsorbent 43L and 43R, and the nitrogen adsorbent 42L (into the direction from which compressed air flows, ie, from the bottom to the upper side) are provided. 42R), and these components are partitioned into meshes 45L and 45R of predetermined thickness. Therefore, the compressed air introduced into the beds 41L and 41R is sequentially passed through the resistors 44L and 44R and the moisture absorbent 43L and 43R, thereby removing moisture in the first and second portions, thereby adsorbing the nitrogen adsorbent 42L. Pass 42R).
다음에는 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 질소흡착장치의 작용 및 이에 따른 효과를 설명한다.Next will be described the action and the effects of the nitrogen adsorption device according to the invention configured as described above.
먼저, 공기 압축기(30)의 작동으로 압축공기가 공기 유입관(31)을 통해 일측의 베드(41L) 내부로 유입되면, 이것은 저항체(44L)와 수분흡착제(43L)를 지나면서 압축공기 중에 포함된 수분이 제거된다. 수분이 제거된 압축공기는 질소흡착제(42L)를 지나며 질소가 흡착되고, 고압 산소만이 산소 배출관(60)을 통해 산소탱크(50)측으로 배출된다.First, when compressed air is introduced into the bed 41L on one side through the operation of the air compressor 30, it is included in the compressed air while passing through the resistor 44L and the moisture absorbent 43L. Moisture is removed. The compressed air from which water has been removed passes through the nitrogen adsorbent 42L and nitrogen is adsorbed, and only high pressure oxygen is discharged to the oxygen tank 50 through the oxygen discharge pipe 60.
이 때, 일측 베드(40L) 내부로 유입된 압축공기는 알루미나 알갱이층으로 이루어진 저항체(44L)를 지나는 과정에서 압력이 강하되며 이것에 의해 유입공기 중에 혼입된 수분은 알루미나 알갱이 표면과 접하면서 응축되어 1차적으로 제거된다.At this time, the compressed air flowing into the one bed (40L) is a pressure drop in the course of passing through the resistor 44L consisting of alumina grain layer, whereby water mixed in the inlet air condensed while contacting the surface of the alumina grains It is removed first.
계속하여 압축공기는 수분이 어느 정도 제거된 상태에서 수분흡착제(43L)를 지나기 때문에, 압축공기 중에 포함된 수분이 2차적으로 제거된다.Subsequently, since the compressed air passes through the moisture adsorbent 43L in a state where water is removed to some extent, moisture contained in the compressed air is secondarily removed.
이와 같이, 1차와 2차에 걸쳐 수분이 제거된 상태의 압축공기가 질소흡착제(42L)를 지나기 때문에, 질소흡착제(42L)에서의 질소 흡착 성능이 보다 향상된다. 이 때, 베드(41L)가 세워져 설치되어 있기 때문에, 응축된 수분의 양이 많은 경우에는 자중에 의해 베드(41L) 하측에 모이며 이로 인해 재생과정 시 퍼지 파이프(70)를 통해 용이하게 배출된다.In this way, since the compressed air in which the water is removed in the first and second passes through the nitrogen adsorbent 42L, the nitrogen adsorption performance in the nitrogen adsorbent 42L is further improved. At this time, since the bed 41L is installed upright, when the amount of condensed water is large, it collects under the bed 41L by its own weight and is easily discharged through the purge pipe 70 during the regeneration process. .
한편, 산소 배출관(60)을 통해 배출되는 고압산소의 일부가 타측 베드(41R)의 상부에서 하측방향으로 유입되면서 퍼지 파이프(70)를 통해 외부로 빠져나간다. 이에 따라 타측 베드(41R)의 질소흡착제(42R)에 흡착되어 있는 질소와, 수분흡착제(43R)에 흡수된 수분 및 저항체(44R)에 달라붙어 있는 물기 등이 고압산소와 함께 외부로 배출됨으로써, 질소흡착제(42R) 및 수분흡착제(43R)가 재생된다.Meanwhile, a portion of the high pressure oxygen discharged through the oxygen discharge pipe 60 flows downward from the upper portion of the other bed 41R and exits to the outside through the purge pipe 70. Accordingly, the nitrogen adsorbed to the nitrogen adsorbent 42R of the other bed 41R, the water absorbed by the moisture adsorbent 43R, and the water adhered to the resistor 44R are discharged to the outside together with the high pressure oxygen, The nitrogen adsorbent 42R and the moisture adsorbent 43R are regenerated.
이와 같이 일측의 베드(41L)에서는 압축공기 중에서 질소를 흡착하여 산소를 발생시키는 흡착과정이 진행되는 반면에 타측의 베드(41R)에서는 고압산소의 일부를 이용하여 흡착된 질소 및 수분을 다시 배출시키는 재생과정이 동시에 진행된다.As described above, the bed 41L on one side adsorbs nitrogen in the compressed air to generate oxygen, while the bed 41R on the other side discharges the adsorbed nitrogen and water again using a part of high pressure oxygen. The playback process takes place simultaneously.
따라서 일측 베드(41L)에서는 산소 발생을 타측 베드(41R)에서는 재생을 하여 연속적으로 산소를 발생시키는데, 이러한 것은 솔레노이드밸브(32)(61)(71)들의 개폐방향을 제어함으로써 이루어진다.Accordingly, oxygen is generated in one bed 41L and regenerated in the other bed 41R to continuously generate oxygen. This is achieved by controlling the opening and closing directions of the solenoid valves 32, 61, and 71.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 산소발생기의 질소흡착장치에 의하면, 베드의 내부에 수분에 포화되지 않으면서 유입공기 중에 포함된 수분을 응축시키기 위한 저항체가 공기 유입측인 질소흡착제 및 수분흡착제의 상류측에 배치되어 있다.As described above in detail, according to the nitrogen adsorption apparatus of the oxygen generator according to the present invention, the nitrogen adsorbent and the moisture in which the resistance for condensing the moisture contained in the inlet air without being saturated with the moisture inside the bed is the air inlet side. It is arrange | positioned upstream of an adsorbent.
이에 따라 압축공기는 저항체와 수분흡착제를 순차적으로 지나 1차와 2차에 걸쳐 수분이 제거되면서 질소흡착제로 공급되기 때문에, 제올라이트로 이루어진 질소흡착제의 질소 흡착 성능이 월등하게 향상된다. 아울러, 저항체를 지나면서 수분이 1차적으로 제거된 상태이기 때문에, 수분흡착제의 성능을 오래 지속시킬 수 있는 작용효과가 있다. 또한, 베드가 수직형으로 세워져 있기 때문에, 저항체 및 수분흡착제에 맺힌 수분이 중력방향으로 모이며, 이로 인해 재생과정 시 보다 용이하게 배출되는 작용효과가 있다.Accordingly, the compressed air is supplied to the nitrogen adsorbent while the water is removed in the first and second passes through the resistor and the water adsorbent sequentially, so that the nitrogen adsorption performance of the nitrogen adsorbent made of zeolite is greatly improved. In addition, since water is primarily removed while passing through the resistor, there is an effect of long-lasting the performance of the water absorbent. In addition, since the bed is erected vertically, the moisture formed in the resistor and the moisture absorbent are collected in the direction of gravity, and thus there is an effect that is more easily discharged during the regeneration process.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0024349A KR100468915B1 (en) | 2002-05-03 | 2002-05-03 | A oxygen generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0024349A KR100468915B1 (en) | 2002-05-03 | 2002-05-03 | A oxygen generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20030086013A KR20030086013A (en) | 2003-11-07 |
| KR100468915B1 true KR100468915B1 (en) | 2005-02-02 |
Family
ID=32381387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0024349A KR100468915B1 (en) | 2002-05-03 | 2002-05-03 | A oxygen generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100468915B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019202390A1 (en) * | 2018-04-20 | 2019-10-24 | Roam Technologies Pty Ltd | Systems and methods for providing concentrated oxygen to a user |
| KR20220147793A (en) | 2021-04-28 | 2022-11-04 | 주식회사 기원솔루텍 | variable capacity high purity oxygen generator |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102616452B1 (en) * | 2023-06-08 | 2023-12-27 | (주)오투모스 | Moisture and Nitrogen Adsorption Integrated PSA Oxygen Generator |
| KR102636919B1 (en) * | 2023-12-07 | 2024-02-16 | 맥시멈코퍼레이션 주식회사 | Emergency Oxygen Cylinder Charging System |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07163825A (en) * | 1991-05-14 | 1995-06-27 | Boc Group Plc:The | Pressure swing adsorber |
| JPH0852317A (en) * | 1994-08-11 | 1996-02-27 | Showa Eng Kk | Stable pressure fluctuation adsorption method |
| JPH09141037A (en) * | 1995-10-20 | 1997-06-03 | Praxair Technol Inc | Method and apparatus for adsorption using multilayer adsorbent bed |
| KR19980081442A (en) * | 1997-04-17 | 1998-11-25 | 조안엠.젤사 | Multilayer Adsorbent Bed Used for Gas Separation Using Pressure Swing Adsorption Process |
| KR20020018452A (en) * | 2000-09-01 | 2002-03-08 | 이창하 | Apparatus and operating method of pressure swing adsorption for air separation and purification |
| KR20020049592A (en) * | 2000-12-19 | 2002-06-26 | 홍상복 | Pre-treatment adsorber for air separation with carbon fiber mat |
-
2002
- 2002-05-03 KR KR10-2002-0024349A patent/KR100468915B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07163825A (en) * | 1991-05-14 | 1995-06-27 | Boc Group Plc:The | Pressure swing adsorber |
| JPH0852317A (en) * | 1994-08-11 | 1996-02-27 | Showa Eng Kk | Stable pressure fluctuation adsorption method |
| JPH09141037A (en) * | 1995-10-20 | 1997-06-03 | Praxair Technol Inc | Method and apparatus for adsorption using multilayer adsorbent bed |
| KR19980081442A (en) * | 1997-04-17 | 1998-11-25 | 조안엠.젤사 | Multilayer Adsorbent Bed Used for Gas Separation Using Pressure Swing Adsorption Process |
| KR20020018452A (en) * | 2000-09-01 | 2002-03-08 | 이창하 | Apparatus and operating method of pressure swing adsorption for air separation and purification |
| KR20020049592A (en) * | 2000-12-19 | 2002-06-26 | 홍상복 | Pre-treatment adsorber for air separation with carbon fiber mat |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019202390A1 (en) * | 2018-04-20 | 2019-10-24 | Roam Technologies Pty Ltd | Systems and methods for providing concentrated oxygen to a user |
| KR20220147793A (en) | 2021-04-28 | 2022-11-04 | 주식회사 기원솔루텍 | variable capacity high purity oxygen generator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20030086013A (en) | 2003-11-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR830001882B1 (en) | Air classification method by selective adsorption | |
| KR100227060B1 (en) | Process and apparatus for gas purification | |
| US4544384A (en) | Adsorber for two-component recovery and method of operating same | |
| JPH0587286B2 (en) | ||
| JPH06104176B2 (en) | Rapid adiabatic pressure swing adsorption method for multi-component gas separation and its equipment | |
| KR100353673B1 (en) | Oxygen generation process and system using single adsorber and single blower | |
| BRPI0714015B1 (en) | PRESSURE AND Vacuum Oscillation Adsorption Process and System | |
| JPH0257972B2 (en) | ||
| JPH0420643B2 (en) | ||
| KR890009449A (en) | Improved Pressure Vibration Adsorption Process and System for Gas Separation | |
| WO1998058726A1 (en) | Bulk separation of carbon dioxide from methane using natural clinoptilolite | |
| JPH04298216A (en) | Adsorption method for removing oil vapor from steam-contained feed gas | |
| KR930007490A (en) | Dual Product Pressure Swing Adsorption Method and System | |
| KR100838166B1 (en) | Method And System for Separating Gas | |
| JPS60191002A (en) | Method for concentrating hydrogen in mixed gas containing at least hydrogen by using adsorption method | |
| JP3084248B2 (en) | Two-stage adsorption / separation equipment and method for recovering carbon dioxide from flue gas | |
| JP2981304B2 (en) | Gas separation method | |
| KR100468915B1 (en) | A oxygen generator | |
| KR860001167B1 (en) | Air separation process | |
| KR102018322B1 (en) | Adsorber system for adsorption process and method of separating mixture gas using its adsorption process | |
| US7717985B2 (en) | Sorption systems with naturally occurring zeolite, and methods | |
| JPH10194708A (en) | Oxygen enricher | |
| JPH0239293B2 (en) | ||
| KR19980016382A (en) | Pressure swing adsorption method for producing high purity carbon dioxide | |
| JPH048085B2 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20081224 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |