금속산업의 압력 변동 흡착 수소 정제 기술 심층 적용 

국가 중공업의 주력산업인 철강야금에서는 생산과정에서 발생하는 가스를 분리, 정제하는 기술이 특히 중요합니다. 그중에서도 수소 정제는 철강 야금 공정의 필수적인 부분입니다. 최근 과학기술의 지속적인 발전과 함께 압력-압력흡착(PSA) 기술은 고효율, 에너지 절약, 환경 보호라는 장점으로 인해 수소 정화 분야에서 널리 사용되고 있습니다.

압력 변동 흡착 기술 개요

야금 산업에서 수소는 주로 철광석의 산화철을 환원시켜 철을 생산하는 데 사용됩니다. 그러나 제조 과정에서 수소에는 질소, 일산화탄소 등의 불순물 가스가 포함되는 경우가 많으며 이러한 불순물 가스의 존재는 수소 사용의 순도와 효율성에 영향을 미칩니다. 따라서 고순도의 수소를 얻기 위해서는 압력 변동 흡착 기술을 이용한 정제가 필요하다.

압력 변동 흡착 기술은 서로 다른 압력에서 가스 분자에 대한 흡착제의 흡착 능력의 차이와 다양한 유형의 가스 분자의 흡착 능력의 차이를 기반으로 하는 가스 분리 및 정제 방법입니다. 이 기술의 기본 원리는 특정 온도에서 압력 변화에 따라 특정 가스 성분에 대한 흡착제의 흡착 능력이 변화하는 특성과 특정 가스 성분의 종류에 따라 흡착 능력이 다른 특성을 이용하여 시스템 내 압력을 주기적으로 변화시켜 흡착 및 탈착 과정을 교대로 진행함으로써 가스 분리 및 정화의 목적을 달성하는 것입니다.

일반적인 PSA 공정에서는 흡착제를 재생하기 위해 두 가지 방법을 사용할 수 있습니다.

1. 흡착된 불순물의 부분압을 낮추고 탈착이 더 어려운 불순물을 대체하기 위해 생성 가스로 층을 "헹굼"합니다. 장점은 이것이 대기압에서 수행될 수 있다는 것이다. 단점은 일정량의 제품 가스가 손실된다는 것입니다.

2. 진공 펌핑에 의한 재생으로 부압 하에서 불순물을 탈착하기가 더 어려운 것이 아래쪽으로 강제됩니다. 이는 일반적으로 VPSA 또는 VSA로 약칭되는 진공 압력 스윙 흡착이라고 합니다. VPSA 공정의 장점은 재생 효과가 좋고 제품 수율이 높다는 것입니다. 단점은 진공 펌프를 늘릴 필요가 있다는 것입니다. 장치의 에너지 소비가 상대적으로 높습니다.

실제 적용 공정에서 어떤 공정을 주로 사용할지는 공급 가스 조성, 조건, 유량, 제품 순도, 생산량 요구 사항은 물론 공장 자본 및 공간 및 기타 결정 상황에 따라 달라집니다.

압력 변동 흡착(VPA) 수소 정제 공정

압력 변동 흡착 수소 정화 공정에는 주로 흡착, 압력 균압, 하향 배출, 역 배출, 플러싱, 압력 균압, 최종 압력 상승 및 기타 단계가 포함됩니다. 구체적으로 다음과 같습니다.

1. 흡착 : 원료 수소는 일정 압력 하에서 흡착탑에 들어가고, 불순물 가스는 흡착제에 의해 흡착되고, 고순도 수소는 흡착탑을 통해 후속 공정으로 들어갑니다.

2.균압: 흡착 후, 흡착탑의 압력은 균압 단계를 통해 중간압력으로 감소되어 후속 환원 및 역방출 단계를 위한 조건이 생성됩니다.

3. 션트 이형 및 역이형 : 압력을 균등화한 후 션트 이형 공정을 통해 흡착탑 내의 불순물 가스를 부분적으로 방출한 후, 역 이형 공정을 통해 탈착된 가스를 역방향으로 방출하여 불순물 가스를 추가로 방출합니다.

4.플러싱: 역배출이 완료된 후 흡착탑을 더 순수한 수소 가스로 플러시하여 잔류 불순물 가스를 추가로 제거합니다.

5. 균압 및 최종 압력 승압: 플러싱 후 흡착 공정의 다음 사이클을 준비하기 위해 균압 및 최종 압력 승압 단계를 통해 흡착탑의 압력을 작동 압력까지 높입니다.

금속 산업에서 VPA(압력 변동 흡착) 기술의 이점

1. 고효율 : 압력 변동 흡착 기술은 높은 분리 및 정제 효율, 진보되고 안정적인 공정, 원료에 대한 광범위한 적용 가능성을 가지며 단시간에 고순도 수소를 생산할 수 있으며 순도는 90-99.9999 %에 도달 할 수 있으며 생산 효율성을 향상시킵니다.

2.에너지 절약: 기존의 심냉각 분리 기술과 비교하여 압력 변동 흡착 기술은 에너지 소비 측면에서 상당한 이점을 가지고 있습니다. 작동 온도가 정상에 가깝기 때문에 심냉각 분리 공정에서 큰 에너지 소비를 피할 수 있습니다. 넓은 압력 범위: 0.2-6.0MPaG, 낮은 전력 소비, 최대 20-120%의 작동 유연성, 3년 이상의 장치 연속 작동 시간.

3. 환경 친화적 : 압력 스윙 흡착 기술은 정화 과정에서 유해 폐기물을 생성하지 않으며 수소 회수율이 높습니다. 가스 공급원 및 생산 조건에 따라 수소 회수율은 60~99%입니다. 이는 "친환경" 생산 요건을 충족합니다.

4. 유연성: 압력 스윙 흡착 기술은 높은 적응성과 유연성으로 다양한 생산 요구 사항을 충족하도록 흡착제 및 공정 매개변수를 조정할 수 있습니다. 이 장치는 자체 적응 설정, 자동 결함 진단 및 기타 기능을 갖춘 고도의 자동화 기능을 갖추고 있으며 설치 시작 및 중지가 편리하며 무인 자동 제어가 이미 실현되었습니다.

산업가치 및 시장전망

현재 VRS 기술은 전환 가스, 메탄올 분해 가스, 메탄올 방출 가스, 합성 암모니아 테일 가스 및 정유 수소화 저 가스에 널리 사용됩니다.