KR101018388B1 - 원료공기 정제장치 및 촉매 재활성화방법 - Google Patents

원료공기 정제장치 및 촉매 재활성화방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고순도 질소가스 등과 같은 공업용 가스를 생산하기 위한 공기분리장치에 관한 것으로, 특히 공기분리장치에 도입되는 원료공기 내의 불순물을 보다 경제적으로 제거할 수 있는 원료공기 정제장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 원료공기 정제장치는, 원료가스가 도입 및 도출되는 도입배관 및 도출배관이 연결되고, 내부에 원료공기의 도입구로부터 수분을 흡착하는 제1정제층, 일산화탄소 및 수소를 이산화탄소 및 수분으로 산화시킨 후에 수분을 흡착하는 제2정제층, 이산화탄소를 흡착하는 제3정제층이 순차적으로 적층된 한 쌍의 정제탑; 및 질소공급기, 수소공급기, 질소공급기 및 수소공급기에서 상기 정제탑의 도출배관으로 연장된 재생배관, 상기 재생배관 상에 설치된 히터, 상기 도출배관에서 상기 재생배관의 히터 하류측으로 연장된 바이패스 배관을 구비한 재생부;를 포함하고, 상기 제2정제층은 일산화탄소 및 수소를 이산화탄소 및 수분으로 산화시키는 촉매성분을 가지는 것을 특징으로 한다.
질소, 원료공기, 정제, 재생, 도출, 도입

Description

원료공기 정제장치 및 촉매 재활성화방법{GAS PURIFICATION APPARATUS AND REACTIVATION METHOD OF CATALYST THEREIN}
본 발명은 고순도 질소가스 등과 같은 공업용 가스를 생산하기 위한 공기분리장치에 관한 것으로, 특히 공기분리장치에 도입되는 원료공기 내의 불순물을 보다 경제적으로 제거할 수 있는 원료공기 정제장치 및 이 정제장치 내의 촉매를 재활성화시키는 방법에 관한 것이다.
전자 및 반도체 산업 등에는 공정처리 등에 고순도 질소가스 등과 같은 공업용 가스가 이용되고 있으며, 이러한 공업용 가스는 반도체 집적도 향상 등에 따라 점점 고순도화가 요구되고 있다. 예컨대, 반도체 공정에 이용되는 질소가스는 그 내부에 미량으로 존재하는 수소 및 일산화탄소 등에 의해 반도체 제품 생산의 불량을 초래한다.
이와 같이, 공업용 가스 내의 불순물을 제거하기 위하여 기존에는 전처리 설비를 제거하거나 생산된 질소가스를 정제장치에 의해 정제시키는 방법 등이 있었다.
전처리 설비에 의한 정제기술은, 백금이나 팔라듐 등을 담지한 촉매를 약 200℃의 고온에서 산화반응에 의해 수소 및 일산화탄소를 제거하는 기술로서, 이는 부속설비의 설치 내지 장치 운전 등에 과다한 비용이 소요되는 단점이 있었다.
최근에는 상온반응을 통해 불순물을 제거하는 정제기술이 개발되고 있으며, 이러한 상온반응에 의한 정제기술은 원료공기 중의 수분 및 이산화탄소를 제거시킨 후 상온에서 원료공기 중에 함유된 일산화탄소와 수소를 산화시킴과 더불어 생성물인 이산화탄소 및 수분을 흡착제거하는 촉매 성분을 가진 가스처리제를 이용한다.
하지만, 이러한 상온반응을 통한 종래의 정제기술은 원료공기 도입구부터 수분 흡착제, 이산화탄소 흡착제, 가스처리제 순으로 적층됨에 따라 재생공정시 가스처리제에 흡착된 수분을 탈착시킨 후에 이산화탄소 흡착제층을 통과하여 배출되기 때문에 재생가스의 온도가 200℃ 이상의 고온이 요구되고, 이로 인해 운전 및 유지 관리비용이 과다하게 소요되는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 원료공기 내의 불순물을 보다 효과적이고 경제적으로 제거함으로써 그 정제효율을 대폭 향상시킨 원료공기 정제장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 재생가스의 온도가 100℃ 정도의 비교적 저온인 상태에서도 촉매의 재활성화가 용이하게 이루어지고, 이와 같이 촉매의 재활성화가 용이함에 따라 촉매의 사용수명이 대폭 연장되는 촉매 재활성화방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 원료공기 정제장치는,
원료가스가 도입 및 도출되는 도입배관 및 도출배관이 연결되고, 내부에 원료공기의 도입구로부터 수분을 흡수하는 제1정제층, 일산화탄소 및 수소를 이산화탄소 및 수분으로 산화시킨 후에 수분을 흡수하는 제2정제층, 이산화탄소를 흡착하는 제3정제층이 순차적으로 적층된 한 쌍의 정제탑; 및
질소공급기, 수소공급기, 상기 질소공급기 및 수소공급기에서 상기 정제탑의 도출배관으로 연장된 재생배관, 상기 재생배관 상에 설치된 히터, 상기 도출배관에서 상기 재생배관의 히터 하류측으로 연장된 바이패스 배관을 구비한 재생부;를 포함하고,
상기 제2정제층은 일산화탄소 및 수소를 이산화탄소 및 수분으로 산화시키는 촉매성분을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 질소공급기의 토출구에는 질소 공급밸브가 설치되고, 상기 수소공급기의 토출구에는 수소 공급밸브가 설치되며, 상기 재생배관과 정제탑 사이에는 한 쌍의 재생밸브가 설치되고, 상기 바이패스배관에는 바이패스밸브가 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 원료공기 정제장치의 재생방법은 일산화탄소 및 수소를 산화시키는 촉매성분을 가진 제2정제층의 촉매성능이 저하된 경우에 제2정제층의 촉매성능을 재활성화하기 위한 재활성화방법에 관한 것으로,
질소 및 수소를 혼합하여 재활성화가스를 생성하는 제1단계;
상기 재활성화가스를 가열하는 제2단계; 및
상기 가열된 재활성화가스를 정제탑 내의 정제층으로 도입하여 제2정제층 내의 촉매성능을 활성화시키는 제3단계;를 포함한다.
상기 재활성화된 제2정제층 내에 산소와 질소를 혼합한 재산화가스를 도입시켜 상기 제2정제층의 촉매를 재산화시키는 제4단계를 더 포함한다.
상기 제1단계에서, 상기 재활성화가스 내의 수소 혼합비율은 1~4 vol %인 것을 특징으로 한다.
상기 제4단계에서, 상기 재산화가스 내의 산소 혼합비율은 1~5 vol%인 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명은, 정제탑 내에 수분을 흡착하는 제1정제층, 일산화탄소 및 수소를 이산화탄소 및 수분으로 산화시킨 후에 수분을 흡착하는 촉매성분을 가진 제2정제층, 이산화탄소를 흡착하는 제3정제층이 순차적으로 적층된 구조에 의해, 재생가스의 온도가 100℃정도의 비교적 저온인 상태에서도 재생이 용이하게 이루어질 수 있고, 이에 의해 원료공기 내의 불순물을 보다 효과적이고 경제적으로 제거함으로써 그 정제효율을 대폭 향상시킨 장점이 있다.
또한, 본 발명은 공기 중에 존재하는 미량의 불순물들에 의해 촉매의 성능이 저하되었을 경우, 이를 재활성화시켜 다시 사용함으로써 촉매의 사용수명을 대폭 연장할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원료공기 정제장치를 도시한다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 원료공기 정제장치는, 병렬로 연결되어 정제 및 재생공정이 교대로 진행되는 한 쌍의 정제탑(10, 11) 및 상기 한 쌍의 정제탑(10, 11)에 병렬 연결되어 한 쌍의 정제탑(10, 11)을 교대로 재생시키는 재생부(20)를 포함한다.
각 정제탑(10, 11)의 상류단에 원료가스가 도입되는 도입배관(12)이 연결되고, 이 도입배관(12)에는 원료가스를 압축하는 압축기(1), 이 압축기(1)에 의한 압 축열을 냉각시키는 쿨러(2), 압축기(1) 및 쿨러(2)에 의한 압축 냉각후에 발생되는 응축수를 배출하는 수분리기(3) 등이 설치된다.
도입배관(12)과 각 정제탑(10, 11)의 상류단 사이에는 한 쌍의 도입밸브(4a, 4b)가 설치되고, 각 도입밸브(4a, 4b)는 각 정제탑(10, 11)에 개별적으로 연결되며, 도입밸브(4a, 4b)의 개폐작동에 의해 원료가스는 각 정제탑(10, 11) 내로 선택적으로 도입된다.
그리고, 도입밸브(4a, 4b)와 각 정제탑(10, 11)의 상류단 사이에는 한 쌍의 불순물 배출밸브(5a, 5b) 및 한 쌍의 배출밸브(5a, 5b)에 연결된 불순물 배출배관(5c)이 설치된다. 각 불순물 배출밸브(5a, 5b)는 각 정제탑(10, 11)에 연결되고, 불순물 배출밸브(5a, 5b)의 개방에 의해 정제탑(10, 11)의 재생공정 시에 탈착되는 불순물을 외부로 배출시킨다.
정제탑(10, 11)은 그 내부에 복수의 정제층(10a, 10b, 10c; 11a, 11b, 11c)가 내장되고, 정제층은 수분을 흡착하는 제1정체층(10a, 11a), 제2정체층(10b, 11b), 제3정체층(10c, 11c)이 원료공기의 도입구로부터 순차적으로 적층되어 구성된다.
제1정체층(10a, 11a)은 활성 알루미나 등으로 구성되어 원료공기 내의 수분을 흡착한다.
제2정체층(10b, 11b)은 산소분위기에서 일산화탄소 및 수소를 산화시킬 수 있는 촉매성분이 코팅된 흡착제 재질로 이루어지고, 예컨대 팔라듐, 백금, 루테늄, 로듐 및 이들의 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 한 종류를 무기다공성 물질(알루미나 등)에 담지한 촉매 성분을 흡착제의 표면에 코팅시킨 형태로 이루어질 수 있다.
제2정체층(10b, 11b)은 수소 및 일산화탄소 등과 같은 불순물을 수분 및 이산화탄소로 산화시키고, 이 산화물 중에서 수분을 흡착시켜 제거한다.
그리고, 제3정체층(10c, 11c)은 제올라이트촉매 등으로 구성됨으로써, 제2정제층(10b, 11b)에 의해 산화된 이산화탄소 및 원료공기 내에 함유되었던 원래의 이산화탄소 등을 흡착한다.
이하, 정제탑의 정제층에 대한 실시예를 아래와 같이 설명한다.
[실시예1]
내경이 15.7mm, 길이 200mm 칼럼 내에 N사의 0.5w% 팔라듐 촉매 함량의 알루미나 30g을 충진하였다. 이 칼럼에 150℃ 질소를 대기압에서 5시간 흘려주어 충분히 활성화시켰다.
수소 10ppm, 일산화탄소 5ppm, 이산화탄소 400ppm을 포함한 청정공기를 5kg/cm2*G로 7L/min을 칼럼 내에 흘려주어 일산화탄소, 수소, 수분에 대해 파과시간을 측정하였고, 이 때 컬럼 내 온도는 25~27℃로 유지하였다.
실험 결과, 수소는 평균 120분 후 10ppb이상으로 파과되기 시작하였고, 일산화탄소 및 수분은 장시간 실험에도 파과되지 않았다. 이 결과로부터 팔라듐이 함유된 알루미나 촉매로 상온에서 수소 및 일산화탄소의 산화제거능력을 확인할 수 있었다.
[실시예 2]
정제탑에는 원료공기 도입구로부터 순서대로 UOP 사의 활성알루미나 520mm, N사의 0.5w% 팔라듐 함량의 알루미나 220mm, UOP 사의 제올라이트를 430mm를 각각 충진하였다. 흡착제와 촉매의 충진량은 공기온도 40℃에서 180분의 정제공정으로 공기 중 수분 및 이산화탄소를 완전히 제거가능한 양으로 설정하였다. 이 흡착탑에 압축기로 원료공기를 압력 8~10kg/cm2(유량 12Nm3/hr, 공탑속도 0.07cm/sec)로 압축하여 포화상태 수분이 도입되도록 하였으며, 원료공기 중 수소 및 일산화탄소의 평균농도는 각각 0.6ppm, 0.5ppm 이었다. 실험 개시전에 흡착탑내에 200℃의 질소를 대기압에서 2시간 흘려주어 흡착제와 촉매를 충분히 활성화시켰다.
실험 결과, 실험 시간 내내 일산화탄소가 파과되지 않았으며, 알루미나층 후단 및 제올라이트 층 후단에서 각각 수분 및 이산화탄소도 파과되지 않았다.
이상과 같이 본 발명의 정제탑(10, 11)은 원료공기의 도입구로부터 제1정제층(10a, 11a), 제2정제층(10b, 11b), 제3정제층(10c, 11c)이 순차적으로 구성되고, 이에 의해 이산화탄소, 수분, 기타 불순물 등의 흡착 제거성능이 매우 탁월한 장점이 있다.
그리고, 정제가 완료된 정제탑(10, 11)의 재생 시에 이용되는 재생가스는 이산화탄소가 흡착된 제3정제층(10c, 11c), 수분이 흡착된 제2정제층(10b, 11b), 수분이 흡착된 제1정제층(10a, 11a) 순으로 도입되는 구조로 이루어짐에 따라, 그 재 생가스의 가열온도가 상대적으로 저온인 100℃ 정도에서도 그 재생이 매우 용이하게 이루어지는 장점이 있다.
즉, 본 발명의 정제탑(10, 11)은 수분이 흡착되지 않은 제3정제층(10c, 11c)을 수분이 흡착된 제2정제층(10b, 11b)의 하류(원료공기의 도입방향에서)에 배치함으로써 재생공정 시에 재생가스를 100℃ 정도의 온도로 상대적으로 낮게 할 수 있고, 이에 의해 전체 운전비용 및 유지비용을 대폭 절감할 수 있다.
각 정제탑(10, 11)의 하류단에는 정제탑(10, 11)에 의해 정제된 원료가스가 도출되는 도출배관(13)이 설치된다.
도출배관(13)과 정제탑(10, 11)의 하류단 사이에는 한 쌍의 도출밸브(8a, 8b)이 설치되고, 각 도출밸브(8a, 8b)는 각 정제탑(10, 11)에 개별적으로 연결되며, 도출밸브(8a, 8b)의 개폐작동에 의해 정제된 원료가스는 도출된다.
재생부(20)는 질소공급기(21), 수소공급기(22), 상기 질소공급기(21) 및 수소공급기(22)에서 도출배관(13)으로 연장된 재생배관(23), 재생배관(23) 도중에 설치된 히터(24) 등을 포함한다.
질소공급기(21)의 토출구에는 질소의 공급을 단속하는 질소 공급밸브(21a)가 설치되고, 수소공급기(22)의 토출구에는 수소의 공급을 단속하는 수소 공급밸브(22a)가 설치된다.
한편, 제2정제층(10b, 11b)의 촉매 재활성화에 이용되는 질소 및 수소가 혼합된 재활성화가스 내의 수소 혼합비율은 약 1~4 %정도가 바람직하고, 특히 수소가 4%를 초과하여 혼합될 경우 급격한 수소 산화반응에 의해 정제층(10a, 10b, 10c; 11a, 11b, 11c) 내부가 제어불가능한 온도까지 증가하는 현상이 발생할 수 있다. 여기서, 산화제로 이용되는 산소의 공급원은 산화물로 변화된 제2정제층(10b, 11b)이 이용될 수 있고, 재생가스는 히터(24)에 의해 가열되며, 반응시간은 제2정제층(10b, 11b)의 산화정도, 질소 및 수소의 혼합 비율 등에 따라 대략 5시간 이내가 된다.
재생배관(23)과 각 정제탑(10, 11)의 하류단 사이에는 한 쌍의 재생밸브(7a, 7b)가 설치되고, 각 재생밸브(7a, 7b)는 각 정제탑(10, 11)에 개별적으로 연결되며, 재생밸브(7a, 7b)의 개폐작동에 의해 재생가스가 정제탑(10, 11) 내에 도입된다.
그리고, 재생밸브(7a, 7b)에는 재생가스를 각 정제탑(10, 11)에 선택적으로 공급함으로써 정제탑(10, 11) 내의 정제층(10a, 10b, 10c; 11a, 11b, 11c)을 재생하는 재생부(20)가 연결된다.
또한, 바이패스배관(26)이 도출배관(13)의 일측에서 재생배관(23)으로 연장되고, 이 바이패스배관(26)에는 바이패스밸브(26a)가 설치된다.
이러한 바이패스배관(26) 및 바이패스밸브(26a)은 정제탑(10, 11)의 재생 공정 시에 정제된 원료가스의 일부를 재생하고자 하는 정제탑(10, 11) 내로 도입시키는 데 이용될 수 있다. 즉, 재생공정 시에 바이패스밸브(26a)를 개방하여 정제된 원료가스의 일부를 히터(24)측으로 바이패스함으로써 정제된 원료가스를 재생가스로 이용할 수 있다.
또한, 바이패스배관(26) 및 바이패스밸브(26a)는 촉매의 재활성화가 완료된 후 촉매의 재산화공정에 이용될 수 있다. 후술하는 바와 같이 촉매의 재활성화가 완료된 후에 정제된 원료가스의 일부를 질소공급기(21)의 질소와 함께 히터(24)에 의해 가열시킨 후에 정제탑(10, 11) 내로 유입시킴으로써 재활성화가 완료된 제2정제층(10b, 11b)의 촉매를 재산화시킬 수 있다.
또한, 한 쌍의 정제탑(10, 11) 사이에는 소통배관(6)이 연결되고, 이 소통배관(6)에는 균압밸브(6a)가 설치되며, 이 균압밸브(6a)의 개폐 조절에 의해 재생이 진행된 정제탑과 정제공정이 진행되는 정제탑은 그 내부의 압력이 동일해진다.
이상과 같은 본 발명의 정제작동을 다음과 같이 상세하게 설명한다.
대기 중의 원료가스는 도입배관(12)을 통과하면서 공급되고, 이 도입배관(12)을 통과하는 원료가스는 압축기(1)에 의해 8~10kg/cm2로 압축되며, 압축된 원료가스는 쿨러(2)에 의해 40℃이하의 온도로 냉각된다. 이때, 발생되는 응축수는 수분리기(3)를 통해 제거된다.
이렇게 전처리된 원료가스는 도입밸브(4a, 4b)의 선택적 개방을 통해 한 쌍의 정제탑(10, 11) 중에서 어느 일측의 정제탑(10, 11) 내로 도입되고, 정제탑(10, 11) 내의 정제층(10a, 10b, 10c; 11a, 11b, 11c)에 원료가스 내의 불순물(수분, 이산화탄소 등)이 흡착되어 제거된다.
제1정제층(10a, 11a)은 원료공기 내의 수분을 흡착하고, 제2정제층(10b, 11b)은 산소분위기에서 수소, 일산화탄소 등과 같은 불순물을 산화시킨 후에 수분을 흡착시켜 제거한다. 그리고, 제3정제층(10c, 11c)은 제2정제층(10b, 11b)에 의 해 산화된 이산화탄소 및 원료공기 내에 함유되었던 원래의 이산화탄소 등을 흡착한다.
이렇게 수분, 이산화탄소, 일산화탄소, 수소, 각종 산화물 등과 같은 불순물이 제거된 정제가스는 도출배관(13)을 통해 후속하는 공정으로 배출된다.
그리고, 정제공정이 완료된 정제탑(10, 11) 중에서 어느 일측의 정제탑(10, 11)은 압력스윙(pressure swing) 또는 열스윙(thermal swing) 등에 의해 전환되어 재생공정이 진행된다.
재생공정은 감압, 가온, 감온, 균압 등의 일반적인 재생단계를 거쳐 그 재생이 완료된다.
먼저, 재생 대상 정제탑(10, 11) 내부의 압력을 대기압으로 감압시키기 위하여 원료공기의 도입을 중지한 상태에서, 불순물 배출밸브(5a, 5b)를 개방시켜 정제탑(10, 11) 내의 원료공기를 배출시킨다(감압).
그 후, 불순물 배출밸브(5a, 5b)를 개방시킨 상태에서, 히터(24)에 의해 가열된 재생공기(정제된 원료가스 중 일부를 바이패스배관(26)을 통해 히터(24)로 유입시킴)를 재생밸브(7a, 7b)를 통해 정제탑(10, 11) 내로 도입시켜 각 정제층(10a, 10c, 10c; 11a, 11b, 11c)에 흡착되었던 불순물을 열탈착시킨다(가온).
이어서, 히터(24)의 작동을 정지시킨 후에 정제탑(10, 11) 내로 원료공기를 도입시켜 대기온도까지 낮춘다(감온).
그리고, 균압밸브(6)를 개방시켜 정제공정이 완료된 정제탑과 재생공정이 완료된 정제탑의 내부압력을 균일하게 함으로써(균압) 그 재생공정을 완료한다. 이렇 게 재생이 완료된 정제탑은 다시 정제공정이 연이어 진행된다.
한편, 본 발명의 제2정제층(10b, 11b)은 일산화탄소 및 수소를 이산화탄소 및 수분으로 산화시키는 촉매성분을 가지고 있으며, 이러한 제2정제층(10b, 11b)의 촉매성분은 대기 중에 미량으로 존재하는 탄화수소, 질소산화물, 황산화물 등에 의해 그 촉매성능이 저하될 수 있다. 이러한 촉매성능의 저하는 원료공기 중의 수소 및 일산화탄소를 제거하지 못하는 현상을 초래할 수 있고, 이러한 촉매독에 의한 제2정제층(10b, 11b)의 촉매성능 저하에 대응하기 위하여 제2정제층(10b, 11b)을 새로이 교체할 경우 그 유지관리 비용이 급격하게 상승하므로, 본 발명은 촉매독에 의한 제2정제층(10b, 11b)의 촉매성분을 보다 용이하게 재활성화 시킬 수 있는 방법을 제공한다.
이와 같이, 본 발명은 제2정제층(10b, 11b)의 촉매 성분이 그 촉매 성능이 저하된 경우에, 그 촉매성능을 재활성화하는 촉매 재활성화방법을 제공하는 데 발명의 또 다른 특징이 있다.
도 2는 본 발명에 의한 촉매 재활성화방법을 나타낸다.
촉매독에 의해 제2정제층(10b, 11b)의 촉매 성능 저하가 감지된 경우, 질소 공급밸브(21a)의 개방에 의해 질소공급기(21)에서 질소를 히터(24)측으로 공급하고, 수소 공급밸브(22a)의 개방에 의해 수소공급기(22)에서 수소를 히터(24)측으로 공급한다. 이에 의해 질소와 수소가 혼합된 재활성화 가스를 생성하고, 이 재활성화 가스 내의 수소 비율은 약 1~4 vol %정도가 바람직하다(S1).
그리고, 재활성화 가스를 히터(24)에 의해 200~350℃ 정도로 가열시킨 다(S2).
그런 다음, 가열된 재활성화 가스를 정제탑(10, 11) 내로 도입시키면, 가열된 재활성화 가스의 수소환원반응에 의해 성능이 저하된 제2정제층(10b, 11b)의 촉매성분을 재활성화시킨다(S3).
한편, 촉매성분의 재활성화가 완료된 제2정제층(10b, 11b)에 바로 정제공정이 진행될 경우, 제2정제층(10b, 11b)의 촉매와 원료가스의 산소 사이에 급격한 산화반응에 의해 제2정제층(10b, 11b)이 제어불가능한 온도까지 과열될 위험이 있으므로, 재생이 완료된 제2정제층(10b, 11b)을 재산화(passivation)시키는 공정(S4)을 추가적으로 진행한다.
이러한 제2정제층(10b, 11b)의 재산화공정을 다음과 같이 상세히 설명한다.
먼저, 수소공급기(22)의 수소 공급밸브(22a)를 폐쇄함으로써 수소 공급을 차단함과 더불어 히터(24)를 오프시킨 상태에서, 질소공급기(21)를 통해 질소만을 정제탑(10, 11) 내로 유입시켜 정제탑(10, 11) 내의 온도를 상온 상태로 냉각시킨다.
그런 다음, 질소공급기(21)의 질소 공급밸브(21a)와 바이패스배관(26)의 바이패스밸브(26a)를 적절히 조절함으로써 일정비율의 질소 및 산소를 혼합한 재산화가스를 생성하고, 이 재산화가스 내의 산소 혼합비율은 1~5 vol % 정도가 바람직하다.
이러한 재산화가스를 정제탑(10, 11) 내로 도입시킴으로써 제2정제층(10b, 11b)의 촉매성분을 재산화시킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원료공기 정제장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 원료공기 정제장치 내의 촉매를 재생하는 방법을 도시한 공정도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *
10, 11: 정제탑 10a, 11a: 제1정제층
10b, 11b: 제2정제층 10c, 11c: 제3정제층
20: 재생부 21: 질소공급기
22: 수소공급기 23: 재생배관
24: 히터 26: 바이패스배관

Claims (6)

  1. 원료가스가 도입 및 도출되는 도입배관 및 도출배관이 연결되고, 내부에 원료공기의 도입구로부터 수분을 흡수하는 제1정제층, 일산화탄소 및 수소를 이산화탄소 및 수분으로 산화시킨 후에 수분을 흡수하는 제2정제층, 이산화탄소를 흡착하는 제3정제층이 순차적으로 적층된 한 쌍의 정제탑; 및
    질소공급기, 수소공급기, 상기 질소공급기 및 수소공급기에서 상기 정제탑의 도출배관으로 연장된 재생배관, 상기 재생배관 상에 설치된 히터, 상기 도출배관에서 상기 재생배관의 히터 하류측으로 연장된 바이패스 배관을 구비한 재생부;를 포함하고,
    상기 제2정제층은 일산화탄소 및 수소를 이산화탄소 및 수분으로 산화시키는 촉매성분을 가지는 것을 특징으로 하는 원료공기 정제장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 질소공급기의 토출구에는 질소 공급밸브가 설치되고, 상기 수소공급기의 토출구에는 수소 공급밸브가 설치되며, 상기 재생배관과 정제탑 사이에는 한 쌍의 재생밸브가 설치되고, 상기 바이패스배관에는 바이패스밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 원료공기 정제장치.
  3. 제1항의 장치에서 상기 제2정제층의 촉매성능을 재활성화하기 위한 촉매 재 생방법에 관한 것으로,
    질소 및 수소를 혼합하여 재활성화가스를 생성하는 제1단계;
    상기 재활성화가스를 가열하는 제2단계; 및
    상기 가열된 재활성화가스를 정제탑 내의 정제층으로 도입하여 제2정제층 내의 촉매성능을 활성화시키는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 재활성화방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 재활성화된 제2정제층으로 산소 및 질소를 혼합한 재산화가스를 도입시켜 상기 제2정제층을 재산화시키는 제4단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 재활성화방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1단계에서, 상기 재활성화가스 내의 수소 혼합비율은 1~4 vol %인 것을 특징으로 하는 촉매 재활성화방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제4단계에서, 상기 재산화가스 내의 산소 혼합비율은 1~5 vol%인 것을 특징으로 하는 촉매 재활성화방법.
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