KR100862080B1

KR100862080B1 - 압력변동흡착 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR100862080B1
Application number: KR1020070011210A
Authority: KR
Inventors: 진봉연
Original assignee: (주) 선바이오투
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2007-02-02
Publication date: 2008-10-09
Also published as: KR20070079939A

Abstract

압력변동흡착방법이 개시된다. 흡착제를 수용하는 두개의 흡착베드를 사용하여 공급가스로부터 이흡착성분을 제거함으로써 고순도 대상가스를 분리하는 방법에 있어서, 제1 흡착베드의 유입구를 통해 공급가스를 도입하고 가압하여, 이흡착성 성분을 흡착시키면서 제1 흡착베드의 유출구를 통해 고순도의 대상가스를 취출하는 (a)단계와, 제1 흡착베드가 이흡착성분으로 포화상태에 이르기 전에, 제1 흡착베드의 유출구 측에 잔존하는 고순도 대상가스를 회수하여 제2 흡착베드의 유입구로 주입하는 (b)단계와, 제1 흡착베드를 그 유입구로 벤트하고 제2 흡착베드의 유입구를 통해 공급가스를 도입하고 가압하는 (c)단계를 포함하되, 제1 흡착베드 및 제2 흡착베드에서 상술한 단계들이 주기적으로 절환되어 교대로 반복되는 압력변동흡착 방법은, 회수라인을 통해 각각의 흡착베드의 대상가스의 취출단계 후에 그 상단 즉 유출구 측에 남게 되는 높은 순도의 대상가스를 회수하여 재생단계를 마친 다른 흡착베드에 도입함으로써, 에너지 낭비가 적고 효율적으로 고순도의 대상가스를 얻을 수 있게 된다.

압력변동흡착방법, 회수라인, 유입위치, 흡착

Description

압력변동흡착 방법 및 그 장치{Pressure Swing Adsorption Method And Apparatus thereof}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압력변동흡착방법의 공정단계의 흐름을 나타내는 순서도.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 압력변동흡착방법을 설명하기 위한 가스흐름과 이를 수행하기 위한 개략적인 장치구성을 도시한 개념도.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 압력변동흡착방법을 설명하기 위한 가스 흐름과 이를 수행하기 위한 개략적인 장치구성을 도시한 개념도.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 압력변동흡착방법을 설명하기 위한 가스 흐름과 이를 수행하기 위한 개략적인 장치구성을 도시한 개념도.

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 압력변동흡착방법을 설명하기 위한 가스 흐름과 이를 수행하기 위한 개략적인 장치구성을 도시한 개념도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110, 120 : 흡착베드 130 : 유입펌프

140 : 오리피스라인 150a, 150b : 제1 연결관, 제2 연결관

153a, 153b : 제1 솔레노이드 밸브, 제2 솔레노이드 밸브

157a, 157b : 제2 체크밸브, 제2 체크밸브

170a, 170b : 유입라인 180a, 180b, 180 : 유출라인

190a, 190b : 벤트라인

본 발명은 압력변동흡착 방법에 관한 것이다.

일반적인 기체 분리법으로는 크게 화학반응법과, 전기 분해법, 및 물리적 분리법 등이 이용되고 있으며, 물리적 분리법에는 기체의 물질에 대한 극성의 차이와 기체분자 크기의 상이성을 이용하여 기체를 분리하는 막분리 방식과, 결정성 고체화합물의 흡탈착 원리를 이용하여 기체를 분리하는 압력변동흡착(Pressure Swing Adsorption : PSA)방법이 있다.

PSA방식은 압력변동을 통해 혼합기체에서 대상기체를 추출, 농축하는 기술로써, 흡착제에 대한 혼합기체의 각 성분들의 선택도의 차이에 기초한다.

PSA방식은 기체 혼합물로부터 특정 성분을 분리하거나 혹은 제거 시켜 기체를 분리, 정제하는 데 사용되는 방법으로 분자체(Molecular Sieve) 흡착제로 채워진 흡착베드를 혼합기체가 고압상태로 통과하면서 선택도가 높은(이하, 이흡착성(易吸着性))이라 칭함) 성분들을 우선 흡착하게 되고 선택도가 낮은(이하, 난흡착성(難吸着性)이라 칭함) 성분들은 흡착베드 밖으로 배출되어 나가게 된다. 흡착된 성분들을 제거하기 위해 흡착베드 내의 압력을 떨어뜨려 재생하게 되고 고압 생성물의 일부로 흡착베드를 세척하게 된다. 이러한 일련의 공정을 반복하면서 생성물 을 연속적으로 얻을 수 있게 된다.

특히, 두 개의 흡착베드를 사용하는 종래의 PSA방법은 혼합가스가 일정 주기를 갖고 두 개의 흡착베드에 교차되어 공급되는 방식인데, 각각의 베드는 분리 가능한 시간대(보통 수분내외)까지 혼합가스가 유입되고, 그 내부의 흡착제가 포화되어 분리능력이 저하되기 시작하면 다른 베드로 교대되어 가스가 유입되고 포화된 베드는 하부로부터 감압되어 포화된 가스가 벤트되는 방식이다.

그러나, 이러한 종래의 PSA방식에서는 포화된 베드의 상단에는 목표된 순도의 정제된 가스가 존재하게 되고 그 포화된 베드의 하단에는 비정제된 가스가 혼재하게 됨에 따라, 생산되는 가스의 순도를 높이기 위해서는 상단의 정제된 가스가 일부 남아있는 상태에서 벤트(Vent) 또는 퍼지(Purge)해야 하기 때문에 가스분리의 효율이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명은 회수라인을 통해 각각의 흡착베드의 대상가스의 취출단계 후에 그 상단 즉 유출구 측에 남게 되는 높은 순도의 대상가스를 회수하여 재사용하여 에너지 낭비가 없고 효율적으로 고순도의 대상가스를 얻을 수 있는 압력변동흡착방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

별도의 동력소모와 추가장치 없이 회수라인을 가동할 수 있어 시설 및 운행비용을 절감할 수 있는 압력흡착변동방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 흡착제를 수용하는 두개의 흡착베드를 사용하여 공급가스로부터 이흡착성분을 제거함으로써 고순도 대상가스를 분리하는 방법에 있어서, 제1 흡착베드의 유입구를 통해 공급가스를 도입하고 가압하여, 이흡착성 성분을 흡착시키면서 상기 제1 흡착베드의 유출구를 통해 고순도의 대상가스를 취출하는 (a)단계와, 제1 흡착베드가 이흡착성분으로 포화상태에 이르기 전에, 제1 흡착베드의 유출구 측에 잔존하는 고순도 대상가스를 제2 흡착베드로 도입하는 (b)단계와, 제1 흡착베드를 그 유입구로 벤트하고 제2 흡착베드의 유입구를 통해 공급가스를 도입하고 가압하는 (c)단계를 포함하되, 제1 흡착베드 및 제2 흡착베드에서 상기 단계들이 주기적으로 절환되어 교대로 반복되는 압력변동흡착 방법이 제공된다.

여기서, 단계 (b)는 제1 흡착베드의 유출구 측에 잔존하는 고순도 대상가스를 제2 흡착베드의 유입구로 도입하는 것이 바람직하다.

한편, 단계 (b)는 제1 흡착베드의 유출구 측에 잔존하는 고순도 대상가스를 제2 흡착베드로 도입하는 위치를 단계 (b)의 진행시간에 따라 제2 흡착베드의 상부에서부터 하부 측으로 변동시킬 수 있다. 여기서, 단계 (b)는 제1 흡착베드의 유출구 측에 잔존하는 고순도 대상가스를 단계 (b)의 초기에는 제2 흡착베드의 상부로 도입하고, 단계 (b)의 중기에는 제2 흡착베드의 중앙부로 도입하고, 단계 (b)의 말기에는 제2 흡착베드의 하부로 도입하는 것을 고려할 수 있다.

한편, 단계 (c) 이후에 흡착베드의 유출구 및 제2 흡착베드의 유출구를 상호 연결하는 오리피스관을 통해 제2 흡착베드에서 취출되는 고순도 대상가스의 일부를 제1 흡착베드에 도입하여 제1 흡착베드의 내부에 잔류하는 이흡착성 성분을 세정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

단계 (b)는, 제1 흡착베드의 유출구와 제2 흡착베드의 유입구를 연결하는 제1 연결관과, 제2 흡착베드의 유출구와 제1 흡착베드의 유입구를 연결하는 제2 연결관과, 제1 연결관에 설치되는 제1 솔레노이드 밸브와, 제1 연결관에 고순도의 대상가스의 유출방향 또는 유입방향으로 설치되는 제1 체크밸브와, 제2 연결관에 설치되는 제2 솔레노이드 밸브와, 제2 연결관에 고순도의 대상가스의 유출방향 또는 유입방향으로 설치되는 제2 체크밸브를 포함하는 회수라인에 있어, 제1 솔레노이드 밸브 및 제2 솔레노이드 밸브의 작동에 의해 수행될 수 있다.

또한, 단계 (b)는, 연결관과, 제1 흡착베드의 유출구와 연결관의 일단을 연결하는 제1 유출관과, 제2 흡착베드의 유입구와 연결관의 타단을 연결하는 제2 유입관과, 제1 흡착베드의 유입구와 연결관의 타단을 연결하는 제1 유입관과, 제2 흡착베드의 유출구와 연결관의 일단을 연결하는 제2 유출관과, 연결관에 설치되는 솔레노이드 밸브와, 제1 유출관 또는 제2 유입관에, 고순도의 대상가스의 유출방향 또는 유입방향으로 설치되는 제1 체크밸브와, 제2 유출관 또는 제1 유입관에, 고순도의 대상가스의 유출방향 또는 유입방향으로 설치되는 제2 체크밸브를 포함하는 회수라인에 있어, 솔레노이드 밸브의 작동에 의해 수행될 수 있다.

*또한, 단계 (b)는, 일단부가 제1 흡착베드의 유출구와 연결되는 제1 주연결관과, 제1 주연결관의 타단부와 제2 흡착베드의 상부를 연결하는 제1 상부연결관 과, 제1 주연결관의 타단부와 제2 흡착베드의 중앙부를 연결하는 제1 중앙부연결관과, 제1 주연결관의 타단부와 제2 흡착베드의 하부를 연결하는 제1 하부연결관과, 일단부가 제2 흡착베드의 유출구와 연결되는 제2 주연결관과, 제2 주연결관의 타단부와 제2 흡착베드의 상단부를 연결하는 제2 상부연결관과, 제2 주연결관의 타단부와 제2 흡착베드의 중앙부를 연결하는 제2 중앙부연결관과, 제2 주연결관의 타단부와 제2 흡착베드의 하단부를 연결하는 제2 하부연결관을 포함하되, 제1 주연결관 및 제2 주연결관 각각에는 고순도의 대상가스의 유출방향 또는 유입방향으로 설치되는 체크밸브가 설치되고, 제1 상부연결관, 제1 중앙부연결관, 제1 하부연결관, 제2 상부연결관, 제2 중앙부연결관, 및 제2 하부연결관에는 솔레노이드 밸브가 각각 설치되는 회수라인에 있어, 솔레노이드 밸브의 작동에 의해 수행될 수 있다.

한편, 흡착제는 합성 제올라이트 분자체이고, 이흡착성분은 산소, 질소, 이산화탄소, 알곤 및 헬륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 것 중 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 흡착제를 수용하는 한 쌍의 흡착베드를 사용하여 공급가스로부터 이흡착성 성분을 제거함으로써 고순도 대상가스를 분리하는 압력변동흡착장치에 있어서, 내부에 흡착제가 수용되고 일측에 유입구와 타측에 유출구를 구비하는 제1 흡착베드 및 제2 흡착베드와, 유입구에 연결되어 공급가스를 도입하고 가압하는 유입라인과, 타측에 연결되어 고순도 대상가스를 취출하는 유출라인과, 제1 흡착베드의 유출구 및 제2 흡착베드의 유출구를 상호 연결하는 오리피스라인과, 제1 흡착베드 및 제2 흡착베드의 유출구 부분에 잔존하는 고순도 대상가 스를 제1 흡착베드의 유출구에서 제2 흡착베드로 도입하거나 제2 흡착베드의 유출구에서 제1 흡착베드로 도입하도록 구비되는 회수라인을 포함하는 압력변동흡착장치가 제공된다.

여기서, 회수라인은 제1 흡착베드의 유출구와 제2 흡착베드의 유입구를 연결하는 제1 연결관과, 제2 흡착베드의 유출구와 제1 흡착베드의 유입구를 연결하는 제2 연결관과, 제1 연결관에 설치되는 제1 솔레노이드 밸브와, 제1 연결관에 고순도의 대상가스의 유출방향 또는 유입방향으로 설치되는 제1 체크밸브와, 제2 연결관에 설치되는 제2 솔레노이드 밸브와, 제2 연결관에 고순도의 대상가스의 유출방향 또는 유입방향으로 설치되는 제2 체크밸브를 포함할 수 있다.

또한, 회수라인은 연결관과, 제1 흡착베드의 유출구와 연결관의 일단을 연결하는 제1 유출관과, 제2 흡착베드의 유입구와 연결관의 타단을 연결하는 제2 유입관과, 제1 흡착베드의 유입구와 연결관의 타단을 연결하는 제1 유입관과, 제2 흡착베드의 유출구와 연결관의 일단을 연결하는 제2 유출관과, 연결관에 설치되는 솔레노이드 밸브와, 제1 유출관 또는 제2 유입관에, 고순도의 대상가스의 유출방향 또는 유입방향으로 설치되는 제1 체크밸브와, 제2 유출관 또는 제1 유입관에 고순도의 대상가스의 유출방향 또는 유입방향으로 설치되는 제2 체크밸브를 포함할 수 있다.

또한, 회수라인은 일단부가 제1 흡착베드의 유출구와 연결되는 제1 주연결관과, 제1 주연결관의 타단부와 제2 흡착베드의 상단부를 연결하는 제1 상부연결관과, 제1 주연결관의 타단부와 제2 흡착베드의 중앙부를 연결하는 제1 중앙부연결관 과, 제1 주연결관의 타단부와 제2 흡착베드의 하단부를 연결하는 제1 하부연결관과, 일단부가 제2 흡착베드의 유출구와 연결되는 제2 주연결관과, 제2 주연결관의 타단부와 제2 흡착베드의 상단부를 연결하는 제2 상부연결관과, 제2 주연결관의 타단부와 제2 흡착베드의 중앙부를 연결하는 제2 중앙부연결관과, 제2 주연결관의 타단부와 제2 흡착베드의 하단부를 연결하는 제2 하부연결관을 포함하되, 제1 주연결관 및 제2 주연결관 각각에는 고순도의 대상가스의 유출방향 또는 유입방향으로 체크밸브가 설치되고, 제1 상부연결관, 제1 중앙부연결관, 제1 하부연결관, 제2 상부연결관, 제2 중앙부연결관 및 제2 하부연결관에는 솔레노이드 밸브가 각각 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 제1 흡착베드 및 제2 흡착베드는 다른 흡착베드와 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있음은 물론이다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 압력변동흡착방법의 바람직한 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압력변동흡착방법의 공정단계의 흐름을 개략적으로 나타내는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 압력변동흡착방법을 설명하기 위한 가스흐름과 이를 수행하기위한 개략적인 장치구성을 도시한 개념도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 흡착베드A 및 B(110, 120), 유입 펌프(130), 오리피스라인(140), 회수라인(150a, 150b), 솔레노이드 밸브(153a, 153b), 체크밸브(157a, 157b), 유입라인(170a, 170b), 유출라인(180, 180a, 180b), 벤트라인(190a, 190b)이 도시되어 있다.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 압력변동흡착방법은 전체적으로 흡착제인 분자체(Molecular Sieve)로 충진된 두개의 흡착베드A 및 B(110, 120)에 혼합가스 즉 공급가스를 가압하여 통과시킴으로써 이흡착성(易吸着性) 성분를 흡착하고 고순도의 난흡착성(難吸着性) 성분 즉 대상가스를 얻어내는 방법이다.

이는 전술한 바와 같이 압력차이에 의한 흡착제의 특정 성분에 대한 선택적 흡착성을 이용하는 데, 흡착제로는 제거하고자 하는 공급가스의 이흡착성 성분 및 목적하는 대상가스의 종류에 따라 달라지나 제올라이트 분자체(Zeolite Molecular Sieve, ZMS), 탄소 분자체(Carbon Molecular Sieve, CMS), 등 여러 종류의 분자체가 쓰이며, 본 실시예에서는 산소에 대한 선택적 흡착성을 갖는 합성 제올라이트 분자체를 사용하여 고순도의 질소가스를 생산하는 압력변동흡착방법 및 그 장치를 설명한다.

본 실시예에 따른 압력변동흡착방법은 기본적으로 두개의 흡착베드A 및 B(110, 120)에 공급가스가 교대로 가압 및 감압되면서 흡착 및 탈착이 진행되어 대상가스 즉 고순도의 질소가스를 연속적으로 생산하게 되는데, 도 1 및 도 2를 참조하여 흡착베드A(110)의 흡착 및 탈착과정을 중심으로 단계별로 상술하고, 교대로 반복되는 즉 주기적으로 절환되는 흡착베드A(110)의 흡착 및 탈착과정에 대한 자세 한 설명은 생략하기로 한다.

우선, 공급가스를 벤트 및 린스가 완료된 흡착베드A(110) 내 유입 및 가압(S1)하는 단계를 설명하면, 공급가스로는 일반적인 공기를 사용하나 생산 목적이 되는 대상가스의 용도에 따라 제습이나 필터링 등의 전처리 과정을 거친 공기를 공급가스로 사용할 수 있다.

흡착베드A(110)의 하단에 유입라인(170a)를 통해 공급가스를 유입시키는 동시에 소정 압력까지 가압하는데, 이에 사용되는 가스공급수단은 유입펌프(130)와 이를 제어하는 개폐수단(밸브류, 미도시)을 포함한다.

둘째로, 흡착베드A(110)의 이흡착성 성분을 흡착하는 단계(S2)는, 공급가스가 흡착베드A(110)를 소정 압력으로 그 하단에서부터 상단을 통과하면서 그 내부에 충진된 합성 제올라이트 분자체인 흡착제에 의해 이흡착성(易吸着性) 성분인 산소가스가 흡착되면서 수행된다.

셋째로, 흡착베드A(110)로부터 고순도의 대상가스를 취출하는 단계(S3)는, 상기 흡착제의 흡착능력이 포화되기 전까지 고순도의 대상가스 즉 질소가스가 흡착베드A(110)의 상단에 연결된 유출라인(180a, 180)을 통해 취출된다.

여기서, 목표하는 대상가스의 순도가 대략 99% 라고 할 때에 상기 흡착제의 흡착능력이 포화되기 전, 즉 대상가스의 순도가 떨어지기 전에 유출라인(180a) 상의 밸브(미도시)를 닫아 대상가스의 목표 순도인 대략 99%를 유지하게 되며, 이때 흡착베드A(110)의 상부에는 목표 순도(99%)에는 못 미치나 90%이상의 높은 순도를 갖는 질소가스가 존재하게 된다.

넷째로, 흡착베드A의 상부에 잔류하는 고순도 대상가스의 흡착베드B 내로 유입(S4)하는 단계를 설명한다.

전술한 바와 같이 S3단계 말기에서 대상가스의 순도가 떨어지기 전에 유출라인(180a) 상의 밸브(도시되지 않음)를 닫고, 흡착베드A(110)의 상부에 존재하는 90%이상의 높은 순도의 질소가스를 회수라인을 통해 벤트 및 세정이 끝나 재생된 흡착베드B(120)의 하단 즉 유입구 측에 도입하게 된다. 이처럼 흡착베드A(110)의 상부에 잔류하는 고순도의 질소가스를 흡착베드B(120)의 하단, 즉 유입구측에 주입하는 단계 및 이를 위한 장치적 구성은 소형 흡착베드를 사용하는 경우에 적당하다.

본 실시예에 따른 회수라인은 흡착베드A(110)의 상부로부터 흡착베드B(120)의 하단으로 가스흐름을 연결하는 제1 연결관(150a)과, 제1 연결관(150a) 상에 설치되어 상기 가스흐름을 제어하는 제1 솔레노이드 밸브(SV-a, 153a)와, 상기 가스흐름의 역류를 방지하는 제1 체크밸브(CV-a, 157a)로 이루어진다. 물론, 흡착베드B(120)의 상부로부터 흡착베드A(110)의 하단으로 가스흐름을 연결하는 제2 연결관(150b)과, 제2 연결관(150b) 상에 설치되어 상기 가스흐름을 제어하는 제2 솔레노이드 밸브(SV-b, 153b)와, 상기 가스흐름의 역류를 방지하는 제2 체크밸브(CV-b, 157b)도 포함된다.

이처럼, 솔레노이드 밸브(SV-a, 153a)를 제어하여 S3단계가 완료된 직후에 흡착베드A(110)의 상부에 존재하는 순도 90%이상의 질소가스는 흡착베드B(120)의 하단으로 유입되어 흡착베드B(120)의 공급가스의 일부가 됨으로써 이후 흡착베드 B(120)의 흡착단계를 거쳐 고순도 대상가스가 된다. 여기서, 제1 연결관(150a)을 통해 흡착베드B(120)의 하단으로 유입되어 흡착베드B(120)의 공급가스가 되는 양은 흡착베드B(120)의 20% 내외를 채우는 것이 바람직하다.

즉, 두 개의 흡착베드를 이용하는 종래 기술에 따른 압력변동흡착방법에서는 흡착 및 취출단계가 끝난 하나의 흡착베드의 상부에 잔류하는 목표 순도에는 못 미치나 순도가 90%이상인 대상가스를 상기 흡착베드의 재생을 위해서 벤트나 퍼지하게 됨으로써 높은 순도의 대상가스가 버려지는 문제가 있었으나, 본 실시예에 의한 압력흡착변동방법은 이를 회수하여 다른 흡착베드에 유입시켜 공급가스로 유입하여 흡착 및 취출단계를 반복하여 거치게 함으로써 에너지 낭비 없이 효율적으로 고순도의 대상가스를 얻을 수 있는 방법을 제공하게 된다.

다음으로, 흡착베드A의 벤트와 동시에 흡착베드B의 유입구를 통해 공급가스를 도입 및 가압하는 단계(S5)를 설명한다. 흡착베드A(110)에 포화된 이흡착성 성분인 산소가스를 탈착하기 위해 흡착베드A(110)의 하단에 연결된 벤트라인(190a)이 개방되어 감압 됨으로써 상기 산소가스가 퍼지가스로 벤트된다.

이러한 흡착베드A(110)의 벤트와 동시에 재생이 완료된 흡착베드B(120)의 유입라인(170b)을 통한 공급가스의 도입 및 가압은 흡착베드A 및 B(110, 120) 내부의 압력이 같아지는 시점에서 이루어지는 것이 바람직하다.

이후, 흡착베드B(120)에서는 흡착 및 탈착과정이 반복되게 된다. 즉, 흡착베드B(120)의 이흡착성 성분인 산소가스를 흡착하는 단계(S6)와, 흡착베드B(120)로부터 고순도의 대상가스를 취출하는 단계(S7)를 순차적으로 수행하며, S7단계와 거의 동시에 상대적으로 직경이 작은 통기관 역할을 하는 오리피스라인(140)을 통해 흡착베드B(120)의 상단으로부터 취출되는 질소가스의 일부를 벤트과정(S5)이 끝난 흡착베드A(110)의 상단에 도입하여 그 내부에 잔류하는 산소가스를 린스(세정)함으로써 흡착베드A(110)를 완전히 재생시킨다(S8단계).

또한, 도 1에 도시하지는 않았으나, 흡착베드B(120)는 S7단계가 끝나고 그 상부에 존재하는 높은 순도의 질소가스를 제2 연결관(150b)을 통하여 재생(S8단계)이 완료된 흡착베드A(110)의 하단에 유입하는 과정을 거친다. 이는 S4단계에 대응한다.

전술한 바와 같이, 한 쌍의 흡착베드A 및 B는 압력변화를 이용하여 흡착 및 탈착과정을 연속적으로 교대로 수행하게 되며, 특히 회수라인을 통해 각각의 흡착베드의 대상가스의 취출단계 후에 그 상단에 남게 되는 높은 순도의 질소가스를 재생단계를 마친 다른 흡착베드의 하단에 공급함으로써, 에너지 낭비가 적고 효율적으로 고순도의 대상가스를 얻을 수 있게 된다.

또한, 이러한 회수라인을 통한 가스흐름은, 대상가스의 취출단계(S2, S7) 말기의 하나의 흡착베드는 상대적으로 고압상태가 되고, 벤트 및 세정단계를 마친 다른 흡착베드는 상대적으로 저압상태가 되므로, 이러한 압력 구배에 기초하여 에어컴프레셔와 같은 별도의 추가장치 없이 솔레노이드 밸브(153a, 153b)의 제어에 의해서 이루어지기 때문에 시설 및 운행비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 압력변동흡착방법 및 그 장치를 설명하 기 위한 가스 흐름과 이를 수행하기 위한 개략적인 장치구성을 도시한 개념도이다. 도 3을 참조하면, 제1 유입관(260'a), 제2 유입관(260'b), 제1 유출관(260a), 제2 유출관(260b), 연결관(250), 체크밸브(267a, 267b, 267'a, 267'b), 솔레노이드 밸브(253) 등이 도시되어 있다.

도 3에 도시된 본 발명의 제2 실시예는 S4단계(도 1참조)의 수행을 위한 회수라인의 구성을 제외하고는 본 발명의 제1 실시예와 전체적으로 동일한 구성을 가지므로, 본 발명의 제1 실시예에 대응되는 동일한 구성에 대한 설명은 생략한다.

본 실시예에서는 흡착베드A(210)의 상부에 잔류하는 고순도 대상가스의 흡착베드B 내로 유입하는 단계(S4)를 수행하기 위해서 회수라인은 다음과 같은 구성을 갖는다.

흡착베드A(210) 및 흡착베드B(220)의 하단 즉 유입구 측은 각각 제1 유입관(260'a) 및 제2 유입관(260'b)으로 연결되고, 흡착베드A(210) 및 흡착베드 B(220)의 상단 즉 유출구 측은 각각 제1 유출관(260a) 및 제2 유출관(260b)으로 연결되며, 각각 유입관(260'a, 260'b)의 연결지점과 각각 유출관로(260a, 260b)의 연결지점은 연결관(250)에 의해 상호 연결된다.

한편, 제1 유입관 및 제2 유입관(260'a, 260'b) 상에는 각각 그 유입측 방향으로 개방되는 체크밸브(267'a, 267'b)가 구비되고, 이에 대응하여 제1 유출관 및 제2 유출관(260a, 260b) 상에는 각각 체크밸브(267a, 267b)가 구비된다. 또한, 연결관(250) 상에는 하나의 솔레노이드 밸브(253)가 구비된다.

S3단계 말기에서 대상가스의 순도가 떨어지기 전에 유출라인(280a) 상의 밸 브(미도시)를 닫고 솔레노이드 밸브(253)를 열면, 흡착베드A(210)의 상부 즉 유출구 측에 존재하는 90%이상의 높은 순도의 질소가스는 제1 유출관(260a), 연결관(250), 그리고 제2 유입관(260'b)을 통해 벤트 및 세정이 끝나 재생된 흡착베드B(220)의 하단 즉 유입구 측에 공급되게 된다. 여기서, 흡착베드B(220)는 흡착베드A(210)에 비해 상대적으로 감압된 상태에 있게 됨으로써, 제1 유출관(260a), 연결관(250), 그리고 제2 유입관(260'b)을 통한 가스흐름은 별도의 가압이나 송풍수단이 필요가 없게 된다.

또한, 흡착베드B(220)은 대상가스의 취출단계(S7, 도1참조)가 끝나고 그 상부에 존재하는 높은 순도의 질소가스를 제2 유출관(260b), 연결관(250), 그리고 제1 유입관(260'a)를 통해 재생(S8, 도1 참조)이 완료된 흡착베드A(210)의 하단에 유입하는 과정을 거친다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 압력변동흡착방법 및 그 장치를 설명하기 위한 가스 흐름과 이를 수행하기 위한 개략적인 장치구성을 도시한 개념도이다. 도 4를 참조하면, 흡착베드A 및 B(310, 320), 유입펌프(330), 오리피스라인(340), 유입라인(370a, 370b), 유출라인(380, 380a, 380b), 벤트라인(390a, 390b), 제1 주연결관(350a), 제2 주연결관(350b), 체크밸브(357a, 357b), 상부연결관(361a, 361b), 중앙부연결관(364a ,364b), 하부연결관(367a, 367b), 솔레노이드 밸브(351a, 352a, 353a, 351b, 352b, 353b)가 도시되어 있다.

도 4에 도시된 본 발명의 제3 실시예는 S4단계(도 1참조)의 수행을 위한 회 수라인의 구성을 제외하고는 본 발명의 제1 실시예와 전체적으로 동일한 구성을 가지므로, 본 발명의 제1 실시예에 대응되는 동일한 구성에 대한 설명은 생략한다.

본 실시예에 따라 흡착베드A(310)의 상부에 잔류하는 고순도의 질소가스를 흡착베드B(320) 내로 유입하는 S4단계(도 1참조) 및 이를 위한 장치적 구성은 대형 흡착베드를 사용하는 경우에 적당하다.

흡착베드A 및 B(310, 320)가 대형인 경우, 흡착베드A(310)의 상부에 잔류하는 고순도의 질소가스는 상측으로 갈수록 그 순도가 높으나 하측으로 갈수록 그 순도가 낮아진다. 따라서, S4단계의 초기에는 상대적으로 높은 순도의 질소가스가 흡착베드B(320) 내로 유입되나, S4단계의 말기로 갈수록 상대적으로 낮은 순도의 질소가스가 흡착베드B(320) 내로 유입되게 된다.

이처럼, 유입시간에 따라 순도분포가 다른 질소가스를 도 2 및 도 3에서와 같이 모두 흡착베드B(320)의 하단 즉 유입구 측으로 도입하면 흡착효율이 떨어지는 문제가 예상되므로, 대형 흡착베드를 사용하는 경우에는 상대적으로 높은 순도의 질소가스는 흡착베드B(320)의 상단 측으로 유입하고, 상대적으로 낮은 순도의 질소가스 일수록 흡착베드B(320)의 하단 측으로 유입하여 충분한 흡착시간을 갖도록 그 유입위치를 조정할 필요가 있게 된다. 즉, 하단 측으로 유입될 수록 흡착베드B(320)를 통과하면서 이흡착성 성분인 산소가스가 흡착되는 시간도 늘어나기 때문에, 유입되는 질소가스의 순도에 따라 충분한 흡착시간을 가질 수 있어 흡착효율이 높아지는 이점이 있다.

예를 들어, 만약 결과적으로 취출하려는 고순도의 대상가스 즉 질소가스의 목표순도가 99%이고 S4단계에서 흡착베드A(310)의 상부에 잔류하는 질소가스가 90% 내지 98%의 순도를 갖는다고 가정하면, 상대적으로 높은 순도(98% 내지 96%)의 질소가스는 흡착베드B(320)의 상단부 즉 유출구 측에 도입하고, 중간 정도의 순도(95% 내지 93%)의 질소가스는 흡착베드B(320)의 중앙부에 도입하고, 상대적으로 낮은 순도(92% 내지 90%)의 질소가스는 흡착베드B(320)의 하단부 즉 유입구 측에 도입할 필요가 있다.

따라서, 본 실시예에 따르면, S4단계는 흡착베드A(310)의 유출구 측에 잔존하는 고순도 대상가스는 S4단계의 초기에는 흡착베드B(320)의 상부로 도입하고, S4단계의 중기에는 흡착베드B(320)의 중앙부로 도입하고, S4단계의 말기에는 흡착베드B(320)의 하부로 도입함으로써 수행된다. 이하에서는 본 실시예에 따른 S4단계의 가스흐름을 회수라인의 구성과 함께 설명한다.

본 실시예에 따른 회수라인은, 흡착베드A(310)의 상부로부터 연장되어 3방향으로 분기되는 제1 주연결관(350a)과, 그 분기점으로부터 흡착베드B(320)의 상부 측으로 연결되는 상부연결관(361b), 흡착베드B(320)의 중앙부로 연결되는 중앙부연결관(364b), 및 흡착베드B(320)의 하부로 연결되는 하부연결관(367b)으로 구성된다.

제1 주연결관(350a) 상에는 가스의 역류를 방지하는 체크밸브(357a)가 설치되며, 상부연결관(361b), 중앙부연결관(364b), 및 하부연결관(364b) 상에는 솔레노이드 밸브(351b, 352b, 353b)가 구비되어 가스흐름을 제어하게 된다.

또한, 본 실시예에 따른 회수라인은, 흡착베드B(320)의 상부로부터 연장되어 3방향으로 분기되는 제2 주연결관(350b)과, 그 분기점으로부터 흡착베드A(310)의 상부 측으로 연결되는 상부연결관(361a), 흡착베드A(310)의 중앙부로 연결되는 중앙부연결관(364a), 및 흡착베드A(310)의 하부로 연결되는 하부연결관(367a)을 포함한다.

제2 주연결관(350b) 상에는 가스의 역류를 방지하는 체크밸브(357b)가 설치되며, 상부연결관(361a), 중앙부연결관(364a), 및 하부연결관(364a) 상에는 솔레노이드 밸브(351a, 352a, 353a)가 구비되어 가스흐름을 제어하게 된다.

S3단계(도 1참조)가 완료된 후에, S4단계의 초기에는 솔레노이드 밸브(351b)만을 개방하여 흡착베드A(310)의 유출구측에 잔존하는 상대적으로 높은 순도의 질소가스를 흡착베드B(320)의 상부에 도입하고, S4단계의 중기에는 솔레노이드 밸브(352b)만을 개방하여 상대적으로 중간정도의 순도를 갖는 질소가스를 흡착베드B(320)의 중앙부에 도입하고, S4단계의 말기에는 솔레노이드 밸브(353b)만을 개방하여 상대적으로 낮은 순도를 갖는 질소가스를 흡착베드B(320)의 하부에 주입하게 된다.

이와 같이 S4단계의 진행시간에 따라 흡착베드B(320)로 유입되는 질소가스의 순도가 낮아짐에 따라서 그 유입위치를 흡착베드B(320)의 상부 즉 유출구측에서 하부 즉 유입구측으로 변경함으로써, 이후(S5단계 내지 S7단계, 도1 참조)에 질소가스의 순도에 따라 흡착베드B(320) 내에서의 충분한 흡착시간을 확보할 수 있게 되고 흡착효율이 높아져 목적하는 고순도의 질소가스를 얻을 수 있게 되는 이점이 있다.

도 1에 도시하지는 않았으나, 흡착베드B(320)는 S7단계(도 1참조)가 끝나고 그 상부에 존재하는 높은 순도의 질소가스를 제2 주연결관(350b)을 통하여 재생(S8단계)이 완료된 흡착베드A(310)에 상부연결관(361a), 중앙부연결관(364a), 및 하부연결관(364a)를 통해 순차적으로 유입하는 과정을 거친다. 이는 S4단계에 대응한다.

한편, 본 실시예에서는 유입위치를 세 부분으로 나누었으나, 흡착베드의 길이, 용량 등의 조건에 따라 그 유입위치를 세 부분 이상으로 할 수 있음은 물론이다.

전술한 실시예들에서는 한 쌍의 흡착베드를 이용한 압력흡착변동방법 및 그 장치를 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 여러 개의 흡착베드를 직렬적으로 연결하거나 병렬적으로 연결하여 본 발명을 실시할 수 있음은 당연하다.

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 압력변동흡착방법 및 그 장치를 설명하기 위한 가스 흐름과 이를 수행하기 위한 개략적인 장치구성을 도시한 개념도이다. 도 5를 참조하면, 흡착베드(410, 420), 유입라인(470a, 470b), 유출라인(480, 480a, 480b), 제1 연결관(450a), 제2 연결관(450b), 오리피스라인(440), 솔레노이드 밸브(443a, 443b, 453a, 453b, 473a, 473b, 483a, 483b, 493a, 493b), 체크밸브(457a, 457b, 487a, 487b) 등이 도시되어 있다.

여기서, 본 실시예는 오리피스라인(440)에 솔레노이드 밸브(443a, 443b)가 추가로 설치된 것 외에는 도 2에 도시된 본 발명의 제1 실시예와 동일한 구성을 갖 는다. 따라서, 본 실시예를 설명함에 있어 본 발명의 제1 실시예 내지 제3 실시예의 설명과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

흡착베드A(410)로부터 소정 순도의 질소가스가 솔레노이드 밸브(483a) 및 체크밸브(487a)를 통하여 유출라인(480, 480a)을 따라 배출되고, 오리피스라인(440)을 통하여 소정 순도의 질소가스가 흡착베드B(420)로 공급되어 흡착베드B(420)가 린스(도 1의 S8 단계에 해당)된다. 이때, 흡착베드A(410) 내부의 압력이 감소됨에 따라, 흡착베드A(410)로부터 유출되는 질소가스의 순도가 점차 낮아지게 되는데, 질소가스의 순도가 소정 순도 보다 낮아지기 전에 유출라인(480) 및 오리피스라인(440)을 통한 가스의 유동을 차단하여야 한다. 그러므로, 오피리스라인(440)에 솔레노이드 밸브(443a, 443b)를 설치하고, 유출라인(480a) 및 오리피스라인(440)에 설치된 솔레노이드 밸브(483a, 443a)의 개폐가 서로 연계되도록 하면, 상술한 바와 같은 질소가스의 순도 감소를 방지할 수 있게 된다.

즉, 유출라인(480a)을 통하여 소정 순도의 질소가스가 대상가스로서 배출되고 오리피스라인(440)을 통하여 흡착베드B(420)의 린스단계가 완료된 후, 솔레노이드 밸브(453a)를 개방하여 흡착베드A(410)의 상부에 잔류하는 비교적 고순도의 질소가스를 제1 연결관(450a)을 통하여 흡착베드B(420)로 유입시키는 과정에서, 솔레노이드 밸브(453a)가 개방됨과 동시에 솔레노이드 밸브(443a) 및 솔레노이드 밸브(483a)를 차단하거나, 솔레노이드 밸브(453a)가 개방된 후 소정시간 경과 후에 솔레노이드 밸브(443a) 및 솔레노이드 밸브(483a)를 차단함으로써 흡착베드A(410)에서 방출되는 질소가스의 유출라인(480a) 및 오리피스라인(440)을 통과하는 질소 가스를 소정 순도로 유지할 수 있게 된다.

여기서, 솔레노이드 밸브(453a)가 개방된 후 솔레노이드 밸브(443a) 및 솔레노이드 밸브(483a)가 차단되기 전까지 소정시간을 부여하는 경우는, 흡착베드A(410)에서 유출되는 질소가스의 순도가 소정 순도 보다 높게 유지되는 상황이 어느 정도 지속되는 경우, 그 지속되는 시간만큼 소정시간을 부여하는 경우이다.

흡착베드B(420)로부터 소정 순도 이상의 질소가스가 유출라인(480b)을 통하여 유출되고 오리피스라인(440)을 통하여 흡착베드A(410)로 이동되며, 흡착베드B(420)의 상부에 잔류하는 비교적 고순도의 질소가스가 제2 연결관(450b)를 통하여 흡착베드A(410)로 공급되는 과정에서 솔레노이드 밸브(443b, 483b)가 솔레노이드 밸브(453b)와 연계되어 작동되는 것은 상술한 과정과 대칭되므로, 설명을 생략하기로 하며, 이러한 동작은 흡착베드A(410) 및 흡착베드B(420)에서 교대로 반복된다.

한편, 흡착베드A(410) 및 흡착베드B(420) 내부의 흡착제에 급격한 압력변화가 가해질 경우, 흡착제에 흡착되었던 산소가 급격히 탈착되면서 흡착제가 손상될 수 있다. 따라서, 흡착베드A(410) 및 흡착베드B(420) 내부의 흡착제에 급격한 압력변화가 가해지지 않도록 압력변화의 속도를 조절할 필요가 있다.

따라서, 유출라인(480)을 통한 소정 순도 이상의 질소가스의 배출이 흡착베드A(410)로부터 흡착베드B(420)으로 교대되거나 반대로 교대되는 경우에 유입라인(470a, 470b)에 설치된 솔레노이드 밸브(473a, 473b)을 일정한 시간 동안 동시에 개방하면 흡착베드A(410) 및 흡착베드B(420) 내부의 급격한 압력변동을 방지할 수 있다.

또한, 벤트라인(490a)의 솔레노이드 밸브(493a)를 개방하여 흡착베드A(410) 내부의 흡착제에 흡착된 산소를 퍼지하는 과정에서, 흡착베드A(410) 내부의 압력이 서로 같아지는 시점에 산소의 퍼지가 일어날 수 있도록, 솔레노이드 밸브(493a)가 소정 시간 폐쇄된 상태를 유지하다가 개방되도록 한다. 폐쇄된 상태가 유지되는 시간은 수초 정도이고, 이와 같은 과정은 상술한 바와 같이 흡착베드A(410) 및 흡착베드B(420)에서 교대로 반복되므로, 솔레노이드 밸브(493a) 및 솔레노이드 밸브(493b)도 교대로 반복하여 개폐된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였지만, 해당기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 회수라인을 통해 각각의 흡착베드의 대상가스의 취출단계 후에 그 상단 즉 유출구 측에 남게 되는 높은 순도의 대상가스를 회수하여 재생단계를 마친 다른 흡착베드에 도입함으로써, 에너지 낭비가 적고 효율적으로 고순도의 대상가스를 얻을 수 있는 압력흡착변동방법을 제공할 수 있다.

또한, 흡착베드 간의 압력 구배에 기초하여 별도의 동력소모와 추가장치 없이 취출단계 후에 흡착베드의 상단에 남게 되는 높은 순도의 대상가스를 다른 흡착 베드에 도입할 수 있어 시설 및 운행비용을 절감할 수 있는 압력흡착변동방법 및 그 장치를 제공할 수 있다.

또한, 흡착베드로 유입되는 대상가스의 순도가 낮아짐에 따라서 그 유입위치를 흡착베드의 상부 즉 유출구 측에서 하부 즉 유입구 측으로 변경하여 질소가스의 순도에 따라 흡착베드 내에서의 충분한 흡착시간을 확보할 수 있게 됨으로써, 흡착효율이 높아지고 목적하는 고순도의 질소가스를 효율적으로 얻을 수 있는 압력흡착변동방법 및 그 장치를 제공할 수 있다.

또한, 오리피스라인에 솔레노이드 밸브를 설치하여 유출라인에 설치된 솔레노이드 밸브와 연계하여 개폐함으로써 대상가스의 순도가 낮아지는 것을 방지할 수 있고, 벤트라인에 설치된 솔레노이드 밸브가 복수의 흡착베드의 압력이 같아진 후에 개방될 수 있도록 지연시간을 부여함으로써 흡착제의 손상을 방지할 수 있다.

Claims

흡착제를 수용하는 두개의 흡착베드를 사용하여 공급가스로부터 이흡착성분을 제거함으로써 고순도 대상가스를 분리하는 방법에 있어서,

(a) 제1 흡착베드의 유입구를 통해 공급가스를 도입하고 가압하여, 이흡착성 성분을 흡착시키면서 상기 제1 흡착베드의 유출구를 통해 고순도의 대상가스를 취출하는 단계와;

(b) 상기 제1 흡착베드가 상기 이흡착성분으로 포화상태에 이르기 전에, 상기 제1 흡착베드의 유출구 측에 잔존하는 상기 고순도 대상가스를 제2 흡착베드로 도입하는 단계와;

(c) 상기 제1 흡착베드를 그 유입구로 벤트하고 상기 제2 흡착베드의 유입구를 통해 상기 공급가스를 도입하고 가압하는 단계를 포함하되, 상기 제1 흡착베드 및 상기 제2 흡착베드에서 상기 단계들이 주기적으로 절환되어 교대로 반복되고,

여기에서, 상기 단계 (b)는 상기 제1 흡착베드의 유출구 측에 잔존하는 상기 고순도 대상가스를 상기 제2 흡착베드로 도입하는 위치를 상기 제2 흡착베드의 상부에서부터 하부 측으로 변동시키는 압력변동흡착 방법.
제1항에 있어서,

상기 단계 (b)는 상기 제1 흡착베드의 유출구 측에 잔존하는 상기 고순도 대상가스를 제2 흡착베드의 유입구로 도입하는 압력변동흡착 방법.
삭제
제1항에 있어서,

상기 단계 (b)는 상기 제1 흡착베드의 유출구 측에 잔존하는 상기 고순도 대상가스를 상기 단계 (b)의 초기에는 상기 제2 흡착베드의 상부로 도입하고, 상기 단계 (b)의 중기에는 상기 제2 흡착베드의 중앙부로 도입하고, 상기 단계 (b)의 말기에는 상기 제2 흡착베드의 하부로 도입하는 압력변동흡착 방법.
제1항에 있어서,

상기 단계 (c) 이후에 상기 흡착베드의 유출구 및 상기 제2 흡착베드의 유출구를 상호 연결하는 오리피스관을 통해 상기 제2 흡착베드에서 취출되는 고순도 대상가스의 일부를 상기 제1 흡착베드에 도입하여 상기 제1 흡착베드의 내부에 잔류하는 상기 이흡착성 성분을 세정하는 단계를 더 포함하는 압력변동흡착 방법.
제2항에 있어서,

상기 단계 (b)는, 상기 제1 흡착베드의 유출구와 상기 제2 흡착베드의 유입구를 연결하는 제1 연결관과; 상기 제2 흡착베드의 유출구와 상기 제1 흡착베드의 유입구를 연결하는 제2 연결관과; 상기 제1 연결관에 설치되는 제1 솔레노이드 밸브와; 상기 제1 연결관에 상기 고순도의 대상가스의 유출방향 또는 유입방향으로 설치되는 제1 체크밸브와;

상기 제2 연결관에 설치되는 제2 솔레노이드 밸브와; 상기 제2 연결관에 상기 고순도의 대상가스의 유출방향 또는 유입방향으로 설치되는 제2 체크밸브를 포함하는 회수라인에 있어, 상기 제1 솔레노이드 밸브 및 상기 제2 솔레노이드 밸브의 작동에 의해 수행되는 압력변동흡착 방법.
제2항에 있어서,

상기 단계 (b)는, 연결관과; 상기 제1 흡착베드의 유출구와 상기 연결관의 일단을 연결하는 제1 유출관과; 상기 제2 흡착베드의 유입구와 상기 연결관의 타단을 연결하는 제2 유입관과; 상기 제1 흡착베드의 유입구와 상기 연결관의 타단을 연결하는 제1 유입관과; 상기 제2 흡착베드의 유출구와 상기 연결관의 일단을 연결하는 제2 유출관과; 상기 연결관에 설치되는 솔레노이드 밸브와; 상기 제1 유출관 또는 상기 제2 유입관에, 상기 고순도의 대상가스의 유출방향 또는 유입방향으로 설치되는 제1 체크밸브와;

상기 제2 유출관 또는 상기 제1 유입관에, 상기 고순도의 대상가스의 유출방향 또는 유입방향으로 설치되는 제2 체크밸브를 포함하는 회수라인에 있어, 상기 솔레노이드 밸브의 작동에 의해 수행되는 압력변동흡착 방법.
제4항에 있어서,

상기 단계 (b)는, 일단부가 상기 제1 흡착베드의 유출구와 연결되는 제1 주연결관과; 상기 제1 주연결관의 타단부와 상기 제2 흡착베드의 상부를 연결하는 제1 상부연결관과; 상기 제1 주연결관의 타단부와 상기 제2 흡착베드의 중앙부를 연결하는 제1 중앙부연결관과; 상기 제1 주연결관의 타단부와 상기 제2 흡착베드의 하부를 연결하는 제1 하부연결관과;

일단부가 상기 제2 흡착베드의 유출구와 연결되는 제2 주연결관과; 상기 제2 주연결관의 타단부와 상기 제2 흡착베드의 상단부를 연결하는 제2 상부연결관과; 상기 제2 주연결관의 타단부와 상기 제2 흡착베드의 중앙부를 연결하는 제2 중앙부연결관과; 상기 제2 주연결관의 타단부와 상기 제2 흡착베드의 하단부를 연결하는 제2 하부연결관을 포함하되,

상기 제1 주연결관 상기 제2 주연결관 각각에는 상기 고순도의 대상가스의 유출방향 또는 유입방향으로 설치되는 체크밸브가 설치되고, 상기 제1 상부연결관, 상기 제1 중앙부연결관, 상기 제1 하부연결관, 상기 제2 상부연결관, 상기 제2 중 앙부연결관, 및 상기 제2 하부연결관에는 솔레노이드 밸브가 각각 설치되는 회수라인에 있어,

상기 솔레노이드 밸브의 작동에 의해 수행되는 압력변동흡착 방법.
제1항에 있어서,

상기 흡착제는 합성 제올라이트 분자체인 압력변동흡착 방법.
제1항에 있어서,

상기 이흡착성분은 산소, 질소, 이산화탄소,알곤, 및 헬륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 중 어느 하나 이상인 압력변동흡착 방법.
흡착제를 수용하는 한 쌍의 흡착베드를 사용하여 공급가스로부터 이흡착성 성분을 제거함으로써 고순도 대상가스를 분리하는 압력변동흡착장치에 있어서,

내부에 흡착제가 수용되고 일측에 유입구와 타측에 유출구를 구비하는 제1 흡착베드 및 제2 흡착베드와;

상기 유입구에 연결되어 상기 공급가스를 도입하고 가압하는 유입라인과;

상기 타측에 연결되어 고순도 대상가스를 취출하는 유출라인과;

상기 제1 흡착베드의 유출구 및 상기 제2 흡착베드의 유출구를 상호 연결하는 오리피스라인과;

상기 제1 흡착베드 및 제2 흡착베드의 유출구 부분에 잔존하는 상기 고순도 대상가스를 상기 제1 흡착베드의 유출구에서 상기 제2 흡착베드로 도입하거나 상기 제2 흡착베드의 유출구에서 상기 제1 흡착베드로 도입하도록 구비되는 회수라인을 포함하고,

상기 회수라인은

일단부가 상기 제1 흡착베드의 유출구와 연결되는 제1 주연결관과;

상기 제1 주연결관의 타단부와 상기 제2 흡착베드의 상단부를 연결하는 제1 상부연결관과;

상기 제1 주연결관의 타단부와 상기 제2 흡착베드의 중앙부를 연결하는 제1 중앙부연결관과;

상기 제1 주연결관의 타단부와 상기 제2 흡착베드의 하단부를 연결하는 제1 하부연결관과;

일단부가 상기 제2 흡착베드의 유출구와 연결되는 제2 주연결관과;

상기 제2 주연결관의 타단부와 상기 제2 흡착베드의 상단부를 연결하는 제2 상부연결관과;

상기 제2 주연결관의 타단부와 상기 제2 흡착베드의 중앙부를 연결하는 제2 중앙부연결관과;

상기 제2 주연결관의 타단부와 상기 제2 흡착베드의 하단부를 연결하는 제2 하부연결관을 포함하되, 상기 제1 주연결관 상기 제2 주연결관 각각에는 상기 고순도의 대상가스의 유출방향 또는 유입방향으로 설치되는 체크밸브가 설치되고, 상기 제1 상부연결관, 상기 제1 중앙부연결관, 상기 제1 하부연결관, 상기 제2 상부연결관, 상기 제2 중앙부연결관, 및 상기 제2 하부연결관에는 솔레노이드 밸브가 각각 설치되는 압력변동흡착장치.
제11항에 있어서,

상기 회수라인은,

상기 제1 흡착베드의 유출구와 상기 제2 흡착베드의 유입구를 연결하는 제1 연결관과;

상기 제2 흡착베드의 유출구와 상기 제1 흡착베드의 유입구를 연결하는 제2 연결관과;

상기 제1 연결관에 설치되는 제1 솔레노이드 밸브와;

상기 제1 연결관에 상기 고순도의 대상가스의 유출방향 또는 유입방향으로 설치되는 제1 체크밸브와;

상기 제2 연결관에 설치되는 제2 솔레노이드 밸브와;

상기 제2 연결관에 상기 고순도의 대상가스의 유출방향 또는 유입방향으로 설치되는 제2 체크밸브를 포함하는 압력변동흡착장치.
제11항에 있어서,

상기 회수라인은,

연결관과;

상기 제1 흡착베드의 유출구와 상기 연결관의 일단을 연결하는 제1 유출관과;

상기 제2 흡착베드의 유입구와 상기 연결관의 타단을 연결하는 제2 유입관과;

상기 제1 흡착베드의 유입구와 상기 연결관의 타단을 연결하는 제1 유입관과;

상기 제2 흡착베드의 유출구와 상기 연결관의 일단을 연결하는 제2 유출관과;

상기 연결관에 설치되는 솔레노이드 밸브와;

상기 제1 유출관 또는 상기 제2 유입관에,

상기 고순도의 대상가스의 유출방향 또는 유입방향으로 설치되는 제1 체크밸브와;

상기 제2 유출관 또는 상기 제1 유입관에 상기 고순도의 대상가스의 유출방향 또는 유입방향으로 설치되는 제2 체크밸브를 포함하는 압력변동흡착장치.
삭제
제11항에 있어서,

상기 제1 흡착베드 및 상기 제2 흡착베드는 다른 흡착베드와 직렬 또는 병렬로 연결되는 압력변동흡착장치.
제1항에 있어서,

상기 단계 (c)의 상기 벤트하는 동작은, 상기 제1 흡착베드 및 상기 제2 흡착베드 내부의 압력이 동일하게 되는 시점에서 시작되는 것을 특징으로 하는 압력변동흡착 방법.
제11항에 있어서,

상기 오리피스라인에 설치되는 솔레노이드 밸브를 더 포함하는 압력변동흡착장치.