KR101209554B1 - 산소 생산 장치 및 제품 산소 순도 제어 방법 - Google Patents

산소 생산 장치 및 제품 산소 순도 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101209554B1
KR101209554B1 KR1020100056702A KR20100056702A KR101209554B1 KR 101209554 B1 KR101209554 B1 KR 101209554B1 KR 1020100056702 A KR1020100056702 A KR 1020100056702A KR 20100056702 A KR20100056702 A KR 20100056702A KR 101209554 B1 KR101209554 B1 KR 101209554B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
zeolite
oxygen
product oxygen
tower
product
Prior art date
Application number
KR1020100056702A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110136590A (ko
Inventor
문흥만
민경현
김효준
이용일
Original Assignee
대성산업가스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대성산업가스 주식회사 filed Critical 대성산업가스 주식회사
Priority to KR1020100056702A priority Critical patent/KR101209554B1/ko
Publication of KR20110136590A publication Critical patent/KR20110136590A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101209554B1 publication Critical patent/KR101209554B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02Preparation of oxygen
    • C01B13/0229Purification or separation processes
    • C01B13/0248Physical processing only
    • C01B13/0259Physical processing only by adsorption on solids
    • C01B13/0262Physical processing only by adsorption on solids characterised by the adsorbent
    • C01B13/027Zeolites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/02Separation 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
    • B01D53/04Separation 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
    • B01D53/047Pressure swing adsorption
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106Silica or silicates
    • B01D2253/108Zeolites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2256/00Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/12Oxygen
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/10Single element gases other than halogens
    • B01D2257/102Nitrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2210/00Purification or separation of specific gases
    • C01B2210/0043Impurity removed
    • C01B2210/0046Nitrogen

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Abstract

본 발명은 산소 생산 장치 및 제품 산소 순도 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명은 내부의 압력을 변동시키면서 반복적으로 흡착 또는 탈착 공정을 수행하면서 제품 산소를 생산하는 적어도 두 개 이상의 제올라이트(ZMS)탑과; 제올라이트탑을 서로 연결하는 세정 라인에 설치되고, 제올라이트탑 중 어느 하나에서 생산된 제품 산소가 다른 제올라이트탑으로 유입되는 유입량을 제어하는 유량제어밸브를 포함한다. 그리고, 세정 라인에는 산소 분석기가 설치되고, 제품 산소의 순도를 분석하여 유량제어밸브가 자동으로 세정량을 조절할 수 있도록 전기적 신호를 전달한다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 제품 산소의 순도를 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

산소 생산 장치 및 제품 산소 순도 제어 방법{Apparatus for producing oxygen and method for controlling purity for oxygen}
본 발명은 제품 산소 순도 제어 방법에 관한 것으로 병렬로 유체 연결되어 있는 제올라이트 흡착탑이 반복적으로 흡착 및 탈착 공정을 수행하면서 산소를 생산하는 압력변동 흡착법에 있어서 주요 단계중 하나인 세정 단계에 기체 유량제어밸브를 이용하여 세정량을 조절, 제품 산소의 순도를 일정하게 유지하는 산소 생산 장치 및 제품 산소 순도 제어 방법에 관한 것이다.
현재 공기를 분리하여 산소를 생산하는 공업적인 방법으로 심냉법, 흡착법, 막분리법 등이 주로 사용되고 있다. 여기에서, 심냉법은 공기를 압축하고 정제한 후 열교환기를 이용하여 저온으로 냉각한 후 증류과정을 통하여 순수한 가스로 분리하는 공정으로서 대규모의 분리에 유리한 공정이다. 한편, 산소 생산 방법으로서 중·소규모로는 흡착법이 주로 이용되고 있으며, 막분리법은 소규모 용량이면서 40% 이하의 산소 생산이나 90~99% 의 질소 생산에 이용되고 있다. 이외에도 공기분리를 위한 흡수법과 무기막을 사용하는 ITM법은 개발 중에 있다.
상기 방법들 중에서 흡착법은 공기 중 특정 원소에 대응하는 미세 공극이 형성된 물질을 사용하여 원소를 분리하는 방법으로서, 상기 물질의 대표적인 예로는 제올라이트(Zeolite)를 들 수 있다. 제올라이트는 공기 중 질소에 대해서는 강한 흡착 성능을 나타내고, 산소에 대해서는 약한 흡착 성능을 나타낸다. 이에 따라 제올라이트에 공기를 공급하면, 질소는 흡착되고 산소는 투과 배출되어 질소가 배제된 산소를 생산할 수 있다. 따라서, 흡착법의 일반적인 산소 생산 시스템은 제올라이트가 충전된 탑으로 구성되고, 산소의 순도를 높이기 위하여 2개 이상의 제올라이트탑으로 구성되기도 한다.
한편, 산소를 생산하기 위한 압력변동 흡착공정은 주변의 공기를 원료로 하여 제품가스를 생산하는 공정으로서, 공정 주변의 외기의 조건에 따라 제품 산소의 순도에 변화가 생긴다. 이는 일정한 순도로 제품 산소를 공급 받아야 하는 타 공정에 영향을 미쳐 제품의 불량을 유도하는 문제를 발생시킬 수 있다. 따라서, 제품 산소의 순도가 일정하게 생산되도록 압력변동 흡착공정을 제어하는 것이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 산소 생산 장치의 압력변동 흡착공정에서 제품 산소의 순도를 일정하게 유지할 수 있는 산소 생산 장치 및 제품 산소 순도 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 내부의 압력을 변동시키면서 반복적으로 흡착 또는 탈착 공정을 수행하면서 제품 산소를 생산하는 제올라이트탑 시스템과; 상기 제올라이트탑 시스템을 구성하는 제올라이트탑을 연결하는 세정 라인에 설치되고, 상기 제올라이트탑 중 어느 하나에서 생산된 제품 산소가 다른 제올라이트탑으로 유입되는 세정량을 제어하는 유량제어밸브를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 내부의 압력을 변동시켜 반복적으로 흡착 또는 탈착 공정을 수행하는 제 1차 제올라이트탑 및 제 2차 제올라이트탑에서 생산하는 제품 산소의 순도를 일정하게 유지하는 제어 방법에 있어서, 원료 가스의 공급에 의해 상기 제1 차 제올라이트탑을 가압시키고, 상기 제 2차 제올라이트탑에서는 진공 탈착을 실시하는 제 1단계와; 상기 제 1차 제올라이트탑에서 질소를 흡착시켜 제품 산소를 생산하고, 상기 제 2차 제올라이트탑에서는 진공 탈착을 실시하는 제 2단계와; 상기 제 1차 제올라이트탑에서 질소를 흡착시켜 제품 산소를 생산하고, 상기 제 1차 제올라이트탑에서 생산된 제품 산소의 일부가 상기 제 2차 제올라이트탑으로 유입되어 세정하며, 유량제어밸브를 통하여 상기 제 2차 제올라이트탑으로 유입되는 제품 산소의 세정량을 조절하는 제 3단계와; 상기 제 1차 제올라이트탑의 흡착이 끝나고 균압 공정을 수행하는 제 4단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 산소 생산 장치의 세정 라인에 유체가 제어 가능한 밸브가 설치되어 세정이 진행중인 제올라이트탑에 유입되는 세정량을 조절할 수 있으므로, 제품 산소의 순도를 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다. 이와 같이 제품 산소의 순도가 일정하게 유지되면 산소를 공급받는 공정에서의 제품 불량이 줄어들어드는 결과를 가져온다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 생산 장치를 보인 모식도.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 생산 장치의 구동 상태를 보인 모식도.
이하 본 발명에 의한 산소 생산 장치 및 제품 산소 순도 제어 방법의 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 산소 생산 장치는 내부에 제올라이트(ZMS)가 충전된 제올라이트탑으로(ZMS탑) 구성되는 제올라이트탑 시스템을 포함한다. 본 발명에서 사용되는 용어 『탑 시스템』은 1개 또는 수직적 또는 수평적으로 상호 연결된 2개 이상의 탑을 포함하는 장치를 의미한다. 이때 사용될 수 있는 제올라이트탑의 종류 및 구조는 특별히 한정되지 않으며, 이 분야의 일반적인 제올라이트탑을 모두 사용할 수 있다. 이하에서, 제올라이트탑은 각각 제올라이트탑 시스템과 동일한 의미로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 생산 장치를 보인 모식도이다.
이에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 의한 산소 생산 장치는 두 개의 제올라이트탑(ZMS탑)을 포함한다. 제 1차 제올라이트탑(10)과 제 2차 제올라이트탑(12)은 구동 상태를 반복적으로 교체하면서 산소 생산 공정을 진행할 수 있다. 그러나, 상기와 같은 탑 시스템의 구성은 본 발명의 하나의 예에 불과하며, 본 발명에서는 필요에 따라 3개 이상의 제올라이트탑 시스템을 제한 없이 채용할 수 있다.
첨부된 도면을 참조로 본 발명의 산소 생산 장치 구성의 일 태양을 보다 상세히 설명하면 하기와 같다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 산소 생산 장치는 원료 가스 공급 장치(1)에 의해 공급되는 원료 가스가 가압 수단을 거치게 된다. 가압 수단은 제 1차 제올라이트탑(10) 및 제 2차 제올라이트탑(12) 내부로 공기와 같은 원료 가스를 공급할 수 있는 수단을 의미한다. 본 발명에서는 상기와 같은 역할을 수행할 수 있다면, 가압 수단의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 송풍기(3) 또는 가압기 등과 같은 통상의 공기 가압 수단을 사용할 수 있다. 그리고, 상기 송풍기(3)를 통과한 가스는 열교환기(5)를 거쳐 제 1차 제올라이트탑(10)으로 유입된다.
본 발명의 산소 생산 장치에서는 병렬로 연결된 제 1차 제올라이트탑(10)과 제 2차 제올라이트탑(12)가 내부 압력을 변화시키면서 흡착 또는 탈착 공정을 거쳐 제품 산소를 생산하게 된다. 상기 제 1차 제올라이트탑(10)이 흡착하여 제품 산소를 생산하면 제 2차 제올라이트탑(12)에서 재생과정을 거치게 된다.
이때, 상기 제 1차 제올라이트탑(10)에서 흡착 후에 생산된 제품 산소의 일부가 재생과정을 거치고 있는 제 2차 제올라이트탑(12)으로 유입되어 탑 내부에 흡착되어 있던 질소를 불어냄과 동시에 산소가 풍부한 성분으로 탑 내부를 채우게 된다. 이와 같은 과정을 세정(purge)이라 하고, 세정을 위하여 유입되는 제품 산소의 양을 세정량이라 한다.
일반적으로, 제품 산소의 순도에 영향을 끼치는 요인으로는 압력변동 흡착에서의 각 단계와 각 단계의 시간 등 여러 가지 요인이 있는데, 상술한 세정량은 제품 산소의 순도에 영향을 끼치는 주요 요인 중에 하나이다. 본 발명에서는 세정량을 조절함으로써 제품 산소의 순도를 적절하게 조절하여 목표로 하는 순도를 유지할 수 있도록 한다. 세정량을 조절하기 위한 구성은 이하에서 구체적으로 설명하기로 한다.
한편, 본 발명에 의한 산소 생산 장치는 상기 제올라이트탑(10,12)으로부터 배출되는 산소를 저장할 수 있는 적어도 하나 이상의 저장 탱크(14)를 포함한다. 상기 저장 탱크(14)는 상기 제 1차 제올라이트탑(10)의 상부 라인과 유체 연결되어 상기 제 1차 제올라이트탑(10)에서 생산된 제품 산소를 저장하게 된다.
또한, 본 발명에서 감압 수단은 시스템 내부의 공기 등을 흡입하여 내부 압력을 대기압 또는 진공 상태로 감소시키는 역할을 하는 것으로서, 이와 같은 역할을 수행할 수 있다면 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 본 발명에서는 진공펌프(16) 등과 같은 이 분야의 일반적인 공기 감압 수단을 사용할 수 있다. 상기 감압 수단에 의해 상기 제 2차 제올라이트탑(12) 내부 압력을 감소시키면 흡착되어 있던 질소가 진공 탈착(이탈 및 제거)될 수 있다.
그리고, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 발명에서 제올라이트탑 시스템(10,12)이 두 개의 탑을 포함하는 경우, 제 1차 제올라이트탑(10)이 가압 상태일 경우에는 제 2차 제올라이트탑(12)이 감압 상태이고, 반대로 제 2차 제올라이트탑(12)이 가압 상태일 경우에는 제 1차 제올라이트탑(10)이 감압 상태가 되도록 제어하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에서는 제품 산소의 세정량을 제어하기 위해 유량제어밸브(20) 및 산소 분석기(22)가 구비된다. 상기 유량제어밸브(20)는 예를 들어, 병렬로 연결된 2개의 제올라이트탑(10,12) 중 제 1차 제올라이트탑(10)이 흡착을 수행하고 제 2차 제올라이트탑(12)이 진공 탈착할 때 흡착 중인 제 1차 제올라이트탑(10)에서 생산된 제품 산소의 일부를 제 2차 제올라이트탑(12)으로 유입시키는 유량의 조절이 자동으로 가능하도록 하는 구성이다. 상기 유량제어밸브(20)는 상기 제올라이트탑(10,12)을 연결하는 세정 라인에 설치된다. 여기에서, 상기 산소 분석기(22)는 제품 산소의 순도를 분석하여 상기 유량제어밸브(20)가 자동으로 세정량을 조절하도록 전기적 신호를 주는 역할을 한다.
즉, 제품 산소의 순도는 상기 산소 분석기(22)에 의해 분석되고 이와 전기적으로 연결되어 있는 유량제어밸브(20)에 전기적 신호를 주어 유량제어밸브(20)의 개폐 범위를 결정한다. 이와 같이 상기 유량제어밸브(20)의 개폐 범위가 결정됨으로써, 세정 단계가 진행되고 있는 흡착탑 내로 유입되는 세정량을 조절하게 된다.
구체적으로 제품 산소의 세정량은 다음과 같이 조절된다. 이하에서는 제 1차 제올라이트탑(10)에서 흡착이 일어나고, 제 2차 제올라이트탑(12)에서 세정이 일어나는 것을 예로 들어 설명한다.
먼저, 제품 산소의 농도가 유지하고자 하는 농도(목표 농도)보다 높을 때에는 상기 유량제어밸브(20)가 개방되게 제어된다. 이는 세정에 사용되는 산소는 제품 산소의 일부로 유량제어밸브(20)를 열어 세정량을 많게 하는 것은 제품 산소의 사용량이 많아져 송풍기(3)에 의해 흡착중인 제 1차 제올라이트탑(10)으로 유입되는 공기의 양이 그 만큼 많아져야 한다는 것을 의미한다.
상기 제 1차 제올라이트탑(10) 내의 흡착제는 유입되는 공기에서 질소를 흡착하는데 유입되는 공기의 양이 많아짐에 따라 포화 흡착량을 넘어서면 더 이상 질소를 흡착하지 않고, 흡착되지 않은 질소는 제품 산소에 함유되어 생산된다. 따라서, 제품 산소의 순도는 낮아지게 되어 유지하고자 하는 농도와 동일하도록 제어될 수 있다.
이와 반대로, 제품 산소의 농도가 유지하고자 하는 농도(목표 농도)보다 낮을 때에는 상기 유량제어밸브(22)가 닫히도록 제어된다. 이와 같이 제어되면 적은 양의 세정가스가 세정 단계가 진행중인 제 2차 제올라이트탑(12)으로 유입되고, 제 1차 제올라이트탑(10) 내에는 송풍기(3)에 의해 유입되는 양이 줄어들게 되므로, 유입되는 공기에서 질소를 충분히 흡착하게 된다. 따라서, 제품 산소의 순도는 높아지게 되고 유지하고자 하는 농도와 동일하도록 제어될 수 있다.
이상에서 설명한 산소 생산 장치에서 제올라이트탑 시스템, 가압 수단, 감압 수단 및 저장 탱크 등은 유체 흐름을 제어할 수 있는 밸브를 포함하는 배관 등의 연결 수단에 의하여 상호 연결되어 있는 것이 바람직하다. 상기 밸브는 각 탑 시스템 내부의 압력 상태, 저장 탱크에서의 가스 저장량 및/또는 순도 등에 따라서 적절히 개방 또는 폐쇄되도록 제어되며, 이에 따라 산소 생산 장치의 동작 상태를 제어하는 역할을 수행할 수 있다. 이와 같이 개방 및 폐쇄가 가능한 밸브를 통하여 장치를 제어함으로써, 본 발명에서는 산소를 필요에 따른 적절한 시기에 용이하게 생산할 수 있게 된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 제품 산소의 순도 제어방법을 구체적으로 설명한다. 도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 생산 장치의 구동 상태를 보인 모식도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1단계에서는 제 1차 제올라이트탑(10)은 가압공정만 수행된다. 그리고, 제 2차 제올라이트탑(12)에서는 진공 탈착이 실시된다. 상기 탈착은 3, 11번 밸브가 개방된 상태에서 진공펌프(16)에 의해 제 2차 제올라이트탑(12)이 감압되어 탈착이 진행되게 한다.
다음으로, 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 2단계에서는 개방된 1번 밸브를 통해 원료 가스 공급 장치(1)로부터 원료 가스가 공급되고, 이로 인해 상기 제 1차 제올라이트탑(10)을 질소 흡착 공정을 수행한다. 여기에서 흡착이 되지 않은 약 93±1%의 산소는 제품 산소가 된다. 그리고, 제 2차 제올라이트탑(12)에서는 제 1단계와 마찬가지로 진공 탈착 공정을 수행한다.
다음으로, 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 3단계에서는 상기 제 1차 제올라이트탑(10)이 제 2단계와 마찬가지로 흡착을 실시하며 흡착이 되지 않은 약 93±1%의 산소는 제품 산소가 된다.
그리고, 제 2차 제올라이트탑(12)은 세정 단계를 진행하는데 이때 제품 산소의 일부가 제 2차 제올라이트탑(12)으로 유입될 수 있다. 이는 제품 산소의 순도가 유지하고자 하는 농도와의 차이를 고려하여 제어된다. 제품 산소의 유입되는 유량(세정량)은 산소 분석기(22)의 전기적인 신호에 의해 제어되는 유량제어밸브(20)에 의해 결정된다.
즉, 제품 산소의 농도가 유지하고자 하는 농도(목표 농도)보다 높을 때에는 상기 유량제어밸브(20)가 개방되게 제어되고, 제품 산소의 농도가 유지하고자 하는 농도(목표 농도)보다 낮을 때에는 상기 유량제어밸브(22)가 닫히도록 제어된다. 이와 같이 제어되는 이유에 대해서는 위에서 충분히 설명하였다.
다음으로, 도 5를 참조하면, 본 발명의 제 4단계에서는 제 1차 제올라이트탑(10)의 흡착이 끝나고, 제 1차 제올라이트탑(10) 내의 산소가 풍부한 가스를 제 2차 제올라이트탑(12)으로 유입시켜 균압 공정이 수행된다. 이때, 균압 공정을 원활하게 하기 위해 2, 3번 밸브가 개방된다. 즉, 상기 균압공정은 제올라이트탑(10,12)의 탈착 라인을 개방한 상태로 진행하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 산소 생산 장치의 구동 과정은 제 1차 제올라이트탑(10)의 가압 및 흡착, 그리고 제 2차 제올라이트탑(12)의 감압 및 탈착 공정이 진행되면서 산소를 생산하는 단계를 보인 것이다. 본 발명의 제어 방법에 의하면 상술한 제 1단계 내지 제 4단계에 이어서 상기 제 1,2차 제올라이트탑(10,12)의 역할을 교체하여 산소 생산 공정을 연속적으로 수행할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 상술한 4단계에 이어서 제 1차 제올라이트탑(10)에서는 감압 및 탈착, 그리고 제 2차 제올라이트탑(12)에서는 가압 및 흡착을 유도하여 산소 생산 공정을 진행하게 된다. 이때 구동 과정은 상술한 제 1단계 내지 제 4단계와 유사하고 이는 이하에 도시한 표 1을 참조하기로 한다.
이하의 표 1은 상술한 제 1단계 내지 제 8단계를 정리한 것이다.
(PR : 가압, AD : 흡착, DE : 감압, VU : 진공탈착, PU : 세정, PE : 균압)
제1단계 제2단계 제3단계 제4단계 제5단계 제6단계 제7단계 제8단계
1st ZMS PR AD PE VU PU PE
2nd ZMS VU PU PE PR AD PE
개방
밸브
1,3,11 1,3,
7,11
1,3,5,
7,11
2,3,
6,11
2,4,11 2,4,
8,11
2,4,5,
8,11
2,3,
6,11
본 발명에서는 상기 표 1에 나타난 한 세트의 공정을 계속적으로 반복하면서, 산소 생산 공정을 진행할 수 있다. 이때 반복 횟수는 특별히 한정되지 않으며, 목적하는 생산량 등에 따라서 적절히 선택될 수 있다.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
1 : 원료 가스 공급 장치 3 : 송풍기
5 : 열교환기 10 : 제 1차 제올라이트탑
12 : 제 2차 제올라이트탑 14 : 저장 탱크
16 : 진공펌프 20 : 유량제어밸브
22 : 산소 분석기 AV : 밸브

Claims (11)

  1. 내부의 압력을 변동시키면서 반복적으로 흡착 또는 탈착 공정을 수행하면서제품 산소를 생산하는 제올라이트탑 시스템;
    상기 제올라이트탑 시스템을 구성하는 제올라이트탑을 연결하는 세정 라인에 설치되고, 상기 제올라이트탑 중 어느 하나에서 생산된 제품 산소가 다른 제올라이트탑으로 유입되는 세정량을 제어하는 유량제어밸브; 및
    상기 제품 산소의 순도를 분석하여 상기 유량제어밸브가 자동으로 세정량을 조절할 수 있도록 전기적 신호를 전달하는 산소 분석기를 포함하는 산소 생산 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제올라이트탑 시스템은 2개의 제 1차 및 제 2차 제올라이트탑을 포함하는 산소 생산 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1차 및 제 2차 제올라이트탑으로부터 배출되는 산소를 저장할 수 있는 적어도 하나 이상의 저장 탱크를 더 포함하는 산소 생산 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1차 및 제 2차 제올라이트탑의 하부 라인은 가압 수단 및 감압 수단과 유체 연결됨을 특징으로 하는 고순도 산소 생산 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가압 수단은 송풍기이고, 상기 감압 수단은 진공펌프임을 특징으로 하는 고순도 산소 생산 장치.
  6. 삭제
  7. 내부의 압력을 변동시켜 반복적으로 흡착 또는 탈착 공정을 수행하는 제 1차 제올라이트탑 및 제 2차 제올라이트탑에서 생산하는 제품 산소의 순도를 일정하게 유지하는 제어 방법에 있어서,
    원료 가스의 공급에 의해 상기 제1 차 제올라이트탑을 가압시키고, 상기 제 2차 제올라이트탑에서는 진공 탈착을 실시하는 제 1단계;
    상기 제 1차 제올라이트탑에서 질소를 흡착시켜 제품 산소를 생산하고, 상기 제 2차 제올라이트탑에서는 진공 탈착을 실시하는 제 2단계;
    상기 제 1차 제올라이트탑에서 질소를 흡착시켜 제품 산소를 생산하고, 상기 제 1차 제올라이트탑에서 생산된 제품 산소의 일부가 상기 제 2차 제올라이트탑으로 유입되어 세정하며, 유량제어밸브를 통하여 상기 제 2차 제올라이트탑으로 유입되는 제품 산소의 세정량을 조절하는 제 3단계; 및
    상기 제 1차 제올라이트탑의 흡착이 끝나고 균압 공정을 수행하는 제 4단계를 포함하고,
    상기 제품 산소의 세정량 제어는 제품 산소의 순도를 분석하는 분석기에서 전기적 신호를 받아 제어됨을 특징으로 하는 제품 산소 순도 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 3단계에서,
    상기 제품 산소의 농도가 유지하고자 하는 농도보다 높을 때에는 상기 유량제어밸브가 개방되도록 제어되고, 상기 제품 산소의 농도가 유지하고자 하는 농도보다 낮을 때에는 상기 유량제어밸브가 닫히도록 제어됨을 특징으로 하는 제품 산소 순도 제어 방법.
  9. 삭제
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 균압 공정은 상기 제 1차 및 제 2차 제올라이트탑의 탈착 라인을 개방한 상태로 수행함을 특징으로 하는 제품 산소 순도 제어 방법.
  11. 제 7 항, 제 8 항 또는 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 4단계에 이어서,
    상기 제 1차 및 제 2차 제올라이트탑의 구동 상태를 서로 교체하여 동일한 공정을 반복하여 수행함을 특징으로 하는 제품 산소 순도 제어 방법.
KR1020100056702A 2010-06-15 2010-06-15 산소 생산 장치 및 제품 산소 순도 제어 방법 KR101209554B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100056702A KR101209554B1 (ko) 2010-06-15 2010-06-15 산소 생산 장치 및 제품 산소 순도 제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100056702A KR101209554B1 (ko) 2010-06-15 2010-06-15 산소 생산 장치 및 제품 산소 순도 제어 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110136590A KR20110136590A (ko) 2011-12-21
KR101209554B1 true KR101209554B1 (ko) 2012-12-07

Family

ID=45503219

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100056702A KR101209554B1 (ko) 2010-06-15 2010-06-15 산소 생산 장치 및 제품 산소 순도 제어 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101209554B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104815519A (zh) * 2015-04-09 2015-08-05 北京信诺海博石化科技发展有限公司 轻质芳烃充装过程中挥发油气的回收工艺
KR20190138430A (ko) 2018-06-05 2019-12-13 박대원 초미세먼지 제거기능을 구비한 고순도 산소 발생장치
KR20190138431A (ko) 2018-06-05 2019-12-13 박대원 공기청정기능을 구비한 산소 발생장치

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101349493B1 (ko) * 2011-12-28 2014-01-09 한국가스공사 순산소 연소식 기화장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104815519A (zh) * 2015-04-09 2015-08-05 北京信诺海博石化科技发展有限公司 轻质芳烃充装过程中挥发油气的回收工艺
KR20190138430A (ko) 2018-06-05 2019-12-13 박대원 초미세먼지 제거기능을 구비한 고순도 산소 발생장치
KR20190138431A (ko) 2018-06-05 2019-12-13 박대원 공기청정기능을 구비한 산소 발생장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110136590A (ko) 2011-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1880753B1 (en) Pressure swing adsorption method with multiple parallel vessel beds
EP1867379B1 (en) Pressure swing adsorption process with improved recovery of high-purity product
KR101597999B1 (ko) 질소 가스 제조 방법, 가스 분리 방법 및 질소 가스 제조 장치
US10201775B2 (en) Regulating flow of pressure swing adsorbers
EP1772183B1 (en) Oxygen production process using three-stage pressure swing adsorption plants
KR101209554B1 (ko) 산소 생산 장치 및 제품 산소 순도 제어 방법
US20240307812A1 (en) Method and device for stepwise pressure-equalized pressure swing adsorption (psa) gas separation by changing paths
KR100605549B1 (ko) 산소발생장치 및 그 제어방법
US9718022B2 (en) Device for producing purified oxygen
JP6452206B2 (ja) 炭酸ガスの精製方法および精製システム
KR20090041215A (ko) 산소 생산 장치 및 그 제어 방법
KR100547981B1 (ko) 산소생산방법 및 그 장치
CN107921357A (zh) 具有改进的效率的氧气分离器
CN100469686C (zh) 从空气中分离氧气的方法及设备
JPWO2020105242A1 (ja) ガス分離装置及びガス分離方法
TW202041268A (zh) 吸附裝置及吸附方法
JPH0141084B2 (ko)
CN115779634A (zh) 一种并联套筒式吸附塔异相操作的变压吸附制氧系统及方法
JP2023088489A (ja) 窒素ガス分離方法及び窒素ガス分離装置
JP2020001017A (ja) 圧力変動吸着装置
JP2020081929A (ja) 圧力変動吸着装置

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: 20151204

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161205

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171123

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191120

Year of fee payment: 8