1질소 생산을 위한 PSA (압주 변동 흡수) 에 대한 소개

1. PSA(압력 스윙 흡착) 질소 생산 소개

1.1 압력 스윙 흡착

압력 스윙 흡착(PSA) 방식은 기체 분리 기술입니다. 1960년 미국 CW SKARSTROM이 분자체 산소 생산에 대한 PSA 특허를 최초로 취득했습니다. 이후 영국, 독일, 일본 등 여러 나라에서 광범위한 실험 연구를 진행했습니다. 1970년 미국 UCC(Union Carbide Corporation)가 최초로 산업화를 달성했으며, PSA 기술의 개발 및 응용 분야에서 오랫동안 선도적인 위치를 차지해 왔습니다. 전통적인 분리 방식과 경쟁하면서 PSA 방식은 지속적으로 개선되고 완벽해져 빠른 발전을 이루었습니다.

1.2 작동 원리

PSA 질소 생산 시스템은 공기를 원료로 사용하며, 고효율 및 고선택성 고체 흡착제(탄소 분자체)를 이용하여 질소와 산소를 선택적으로 흡착하여 공기로부터 분리합니다. 탄소 분자체에 의한 질소와 산소의 분리는 주로 두 기체 분자가 탄소 분자체 내에서 확산 속도가 다른 것에 기반합니다. 직경이 작은 기체 분자(산소)는 더 빠르게 확산되어 분자체의 고체상으로 더 많이 들어갑니다. 이를 통해 기체상에서 질소 농축을 얻을 수 있습니다. 약 2분 후, 분자체의 산소 흡착이 평형에 도달합니다. 탄소 분자체의 흡착 용량이 압력에 따라 달라지는 특성을 기반으로, 압력을 낮추어 탄소 분자체에서 산소 분자를 탈착시킵니다. 이 과정을 재생이라고 합니다. 압력 스윙 흡착(PSA)은 일반적으로 두 개의 타워를 병렬로 사용하여 가압 흡착과 감압 재생을 번갈아 수행하여 연속적인 질소 공급을 얻습니다.

1.3 공정 개요

완전한 질소 생산 시스템은 다음과 같은 구성 요소를 포함합니다: 공기 압축기(세트) → 압축 공기 정화 장치 → 공기 저장 탱크 → PSA 질소 발생기 → 질소 버퍼 탱크 → 질소 저장 탱크(저압) → 질소 부스터 시스템 → 질소 저장 탱크(고압).

2 장비 소개

2.1 질소 발생기 선택

질소 발생기 선택에는 많은 문제가 수반됩니다. 첫째, 특정 모델과 사양(질소 생산 용량, 질소 순도, 출구 압력, 이슬점 등)을 결정하기 위해 철저한 시장 조사가 필요합니다. 질소 발생기의 성능과 특성에 대한 포괄적인 비교 분석을 수행해야 하며, 현지 작업 환경에 따라 올바른 선택을 해야 합니다.

3. 질소 발생기의 생산 및 운영 전기 제어 시스템

특정 프로그램에 따라 타이밍을 제어하여 가압 흡착과 감압 재생을 번갈아 수행하며, 가스 생산 공정은 자동으로 실행됩니다. 질소 유량, 압력 및 순도는 조절 가능하며 지속적으로 표시됩니다.

3.1 인원 점검 및 주요 사항

질소 발생기를 점검할 때 작업자는 다음 사항에 주의해야 합니다: (1) 먼저 질소 순도와 이슬점이 요구 사항을 충족하는지 확인한 다음, 정상적으로 흡착 및 재생이 가능한지 확인합니다. (2) 기계에 필요한 전원, 가스 공급원, 수원 및 온도 조건이 정상인지 확인합니다. (3) 공기 저장 탱크의 압력을 관찰하고 공기 저장 탱크 압력을 0.7~0.75MPa로 유지합니다. 정격 값 이하로 내려가지 않도록 합니다. (4) 배수 기능을 잃지 않도록 매번 자동 배수기를 확인하여 막힘이나 손상을 방지합니다. (5) 냉동 건조기의 방열기를 정기적으로 확인하여 열 방출 불량으로 인한 효율 및 수명에 영향을 미치지 않도록 합니다. (6) 정밀 필터의 주기적인 유지보수는 주로 필터의 사용 조건에 따라 이루어지며 필터 엘리먼트는 정기적으로 교체됩니다. 필터 제조업체에서 권장하는 주기적인 유지보수 방법 및 조치를 참조하여 필터를 유지보수할 수 있습니다. (7) 산소 분석기를 보정하고 매월 점검합니다. 산소 함량이 정격 값보다 높게 발견되면 산소 프로브의 수명이 다했는지 여부를 고려하고 산소 프로브를 적시에 교체해야 합니다. 교체 주기는 1년으로 권장됩니다. (8) 솔레노이드 밸브 및 공압 밸브의 민감도, 압력 조절 밸브의 압력 범위, 가스 분석기의 정확도, 흡착탑의 압착 상태, 소음기의 배기 상태, 유량계 내부 튜브의 청결도 등을 정기적으로 점검하고, 장비의 정상적인 작동을 보장하기 위해 모든 문제를 처리합니다.

4. 질소 발생기의 유지보수 및 관리

4.1 공기 압축기(스크류 타입)

공기 압축기(세트)는 PSA 압력 스윙 흡착 질소 발생기에 필요한 압축 공기를 공급합니다. 그 유량, 압력 및 기타 요구 사항은 PSA 압력 스윙 흡착 질소 발생기의 공기 소비량에 따라 결정됩니다. PSA 압력 스윙 흡착 장치의 효율(소비량)은 주로 분자체 성능, 공정 흐름 및 흡착기 구조에 의해 결정됩니다. 공기 압축기는 다음 요구 사항을 충족해야 합니다: (1) 공기 출력 ≥ 16.5 m3/min; (2) 공기 출력 압력 0.8~0.98 MPa; (3) 오일 함량 ≤ 3 ppm; (4) 온도 ≤ 45℃.

실제 사용 시, 공기 압축기의 일일 점검에는 작동 온도(≤ 105℃), 작동 압력(0.8~1.0MPa), 수압(0.3~0.6MPa) 등이 포함됩니다. 월간 점검에는 오일 레벨, 파이프 연결부의 누출 여부 등이 포함됩니다. 분기별 유지보수에는 흡기 필터 청소, 공기 필터 엘리먼트 청소, 커넥터 점검 등이 포함됩니다. 연간 유지보수는 INGERSOLL RAND 전문 엔지니어가 Ingersoll RAND 제품 "유지보수 매뉴얼"에 따라 수행합니다. 일상 사용 시, 매뉴얼의 유지보수 권장 사항 및 우선 순위를 따라야 합니다: (1) 컨트롤러의 디스플레이에 따라 유지보수를 수행합니다. (2) 1년에 한 번 유지보수를 수행합니다. 장비에 일반적인 고장이 발생하면 장비 담당자는 매뉴얼의 문제 해결 지침에 따라 문제를 해결해야 합니다. 고장 해결이 불가능한 경우 INGESOLL RAND 전문 엔지니어에게 도움을 요청하십시오.

공기 압축기 성능에 영향을 미치는 주요 요인은 온도이며, 온도에 영향을 미치는 주요 요인(일정한 압력 및 유량 하에서)에는 계절, 수온 및 수질이 포함됩니다. 이 장비의 냉각수 파이프는 직경 40mm의 수도꼭지 물을 사용하도록 설계되었으며, 물 소비량은 약 9t/h로 직접 배출됩니다. 물 재활용 없이는 상당한 낭비가 될 것입니다. 냉각수를 재활용하여 재사용하는 데에도 상당한 재정 투자가 필요합니다(현지 수질 경도는 380~410 mg/L입니다). 여름은 공기 압축기에 가장 어려운 시기이며, 초기 냉각기 유형 선택의 적합성을 테스트하는 시기이기도 합니다. PSA(압력 스윙 흡착) 질소 발생기에서 공기 압축기는 장비 유지보수 및 관리에 가장 많은 투자가 필요합니다. 이 유형의 질소 생성 방법을 선택하기 전에 철저한 시장 조사와 계획이 필수적입니다.

4.2 냉동 건조기

(모델/사양: IDS -150AC; 20Nm3/min) 일일 점검에는 냉동 건조기에서 배출되는 응축수 및 폐수가 막히지 않았는지 확인하는 것이 포함됩니다. 냉매 압력(0.3~0.6 MPa) 및 압축 공기 압력(<1.0MPa)이 정상인지 확인합니다. 유지보수에는 라디에이터를 정기적으로 불어주는 것(특히 봄과 여름에 열 방출 문제를 방지하기 위해), 배수구를 청소하는 것, 그리고 세 개의 필터(모델: 3단 필터 XF3-44, 7단 필터 XF7-44, 9단 필터 XF9-44)를 정기적으로(일반적으로 12개월마다) 교체하는 것이 포함됩니다. 냉동 건조기의 선택, 설치 방법, 설치 위치 및 계절은 오일 제거 및 탈수 성능에 어느 정도 영향을 미칩니다.

4.3 활성탄 흡착기

흡착기 내 활성탄 및 알루미나의 활성은 압축기의 공기 품질과 냉동 건조기의 오일 제거 및 탈수 성능과 직접적으로 관련됩니다. 일반적으로 장비의 사용량에 따라 활성탄 및 알루미나는 3-5년마다 교체해야 합니다.

4.4 산소 및 질소 분리 장치 — 분자체 흡착탑:

탄소 분자체는 압력 스윙 흡착 질소 발생기의 핵심입니다. 그 성능 지표에는 경도, 질소 생산량(Nm3/Th), 회수율(N2/Air)%, 충진 밀도가 포함됩니다. 사용 중에는 과열로 인한 흡착 효과 저하 및 강한 공기 흐름으로 인한 분자체 분쇄를 방지하십시오.

4.5 가스 감지기

: (1) 질소 순도 분석기(일반 질소): 0~1000 ppm P860 4N Changai; (2) 산소 순도 분석기(고순도): 0~100ppm O2 GNL-9100 Changai. 지침 설명서에 따라 매년 제조업체에 장비를 반환하여 센서 프로브를 테스트하고 보정합니다. 일상 유지보수 중에 발견된 이상 사항을 확인하고 조사합니다.

4.6 가스 저장 탱크 :

제품의 저장 장비로서 월간 자체 점검 및 연간 자체 점검을 수행합니다. 기술 감독국에서 3년마다 비파괴 검사를 외부 위탁합니다. 6년 후 설계 수명에 도달하면 검사 결과에 따라 탱크를 계속 사용하거나 폐기할지 여부를 결정합니다.

5. 결론

유지보수 및 관리는 PSA 질소 발생기의 정상적인 작동을 보장하는 데 필수적입니다. 공공 설비로서 PSA 질소 발생기의 안정적인 작동은 단위의 산업 실험의 전제 조건이자 보증입니다. 각 장비 단위의 적시 유지보수 및 관리는 오작동을 방지하고 장비의 수명을 연장하며 에너지 효율을 향상시킬 수 있습니다.