압력 스윙 흡착(PSA)은 가스 분리 기술입니다. 1960년 미국 C. W. SKARSTROM이 PSA 분자체 산소 발생 장치에 대한 특허를 최초로 취득했습니다. 이후 영국, 독일, 일본 등 여러 나라에서 광범위한 실험 연구를 수행했습니다. 1970년 미국 UCC(Union Carbide Corporation)가 최초로 산업화를 달성했으며, PSA 기술의 개발 및 응용 분야에서 오랫동안 선도적인 위치를 차지해 왔습니다. 전통적인 분리 방식과의 경쟁 속에서 PSA 방식은 지속적으로 개선되고 완벽해져 빠른 발전을 이루었습니다.
PSA 질소 발생 장치는 공기를 원료로 사용하며, 고효율 및 고선택성 고체 흡착제(탄소 분자체)를 이용하여 질소와 산소를 선택적으로 흡착하여 공기로부터 분리합니다. 탄소 분자체가 질소와 산소를 분리하는 효과는 주로 탄소 분자체 내에서 두 기체 분자의 확산 속도 차이에 기반합니다. 직경이 작은 기체 분자(산소)는 더 빠르게 확산되어 분자체 고체상으로 더 많이 침투합니다. 이를 통해 기체상에서 질소 농축을 얻을 수 있습니다. 약 2분 후, 분자체의 산소 흡착이 평형에 도달합니다. 탄소 분자체의 흡착 용량이 압력에 따라 달라지는 특성을 이용하여 압력을 낮추어 탄소 분자체에서 산소 분자를 탈착시키는데, 이 과정을 재생이라고 합니다. 압력 스윙 흡착(PSA)은 일반적으로 두 개의 타워를 병렬로 사용하며, 가압 흡착과 감압 재생을 번갈아 수행하여 연속적인 질소 공급을 얻습니다.
완전한 질소 생산 시스템은 다음과 같은 구성 요소를 포함합니다: 공기 압축기(세트) → 압축 공기 정화 장치 → 공기 저장 탱크 → PSA 질소 발생 장치 → 질소 버퍼 탱크 → 질소 저장 탱크(저압) → 질소 부스터 시스템 → 질소 저장 탱크(고압).
질소 발생 장치 선택에는 여러 가지 고려 사항이 있습니다. 첫째, 특정 모델과 사양(질소 생산 능력, 질소 순도, 출구 압력, 이슬점 등)을 결정하기 위해 철저한 시장 조사가 필요합니다. 질소 발생 장치의 성능과 특성에 대한 포괄적인 비교 분석을 수행하고, 현지 작업 환경에 따라 올바른 선택을 해야 합니다.
질소 발생 장치를 점검할 때 작업자는 다음 사항에 주의해야 합니다:
공기 압축기(그룹)는 PSA 압력 스윙 흡착 질소 발생 장치에 필요한 압축 공기를 공급합니다. 그 유량, 압력 및 기타 요구 사항은 PSA 압력 스윙 흡착 질소 발생 장치의 가스 소비량에 따라 결정됩니다. PSA 압력 스윙 흡착 장치의 효율(소비량)은 주로 분자체의 성능, 공정 흐름 및 흡착기 구조에 의해 결정됩니다. 공기 압축기는 다음 요구 사항을 충족해야 합니다:
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 유지 보수에는 흡입 필터 청소, 공기 필터 엘리먼트 청소, 커넥터 점검 등이 포함됩니다. 연간 유지 보수는 INGERSOLL RAND 전문 엔지니어가 Ingersoll RAND 제품 "유지 보수 매뉴얼"에 따라 수행합니다. 일상 사용 시 매뉴얼의 유지 보수 권장 사항 및 우선 순위를 따라야 합니다:
장비에 일반적인 고장이 발생하면 장비 담당자는 매뉴얼의 문제 해결 지침에 따라 문제를 해결해야 합니다. 고장 해결이 불가능한 경우 INGESOLL RAND 전문 엔지니어에게 지원을 요청하십시오. 공기 압축기의 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 입출구로 수돗물을 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 수경도는 380 ~ 410 mg/L 사이입니다). 여름은 공기 압축기에 가장 어려운 시기이며, 초기 냉각기 유형 선택의 적합성을 테스트하는 역할도 합니다. PSA(압력 스윙 흡착) 질소 발생 장치에서 공기 압축기는 장비 유지 보수 및 관리에 가장 많은 투자를 합니다. 이 유형의 질소 발생 방법을 선택하기 전에 철저한 시장 조사와 계획이 필수적입니다.
에는 냉동 건조기에서 배출되는 응축수 및 폐수가 막히지 않도록 하는 것과 냉매 압력(0.3～0.6 MPa) 및 압축 공기 압력(＜1.0MPa)이 정상인지 확인하는 것이 포함됩니다. 유지 보수에는 라디에이터를 정기적으로 불어주는 것(특히 봄과 여름에 열 방출 문제를 방지하기 위해), 배수구 청소, 그리고 3개의 필터(모델: 3-stage filter XF3-44, 7-stage filter XF7-44)를 정기적으로(일반적으로 9-stage filter XF9-44)를 정기적으로(일반적으로 12개월마다) 교체하는 것이 포함됩니다. 냉동 건조기의 선택, 설치 방법, 설치 위치 및 계절은 오일 및 수분 제거 성능에 일정 영향을 미칩니다.
흡착기 내 활성탄 및 알루미나의 활성은 압축기 공기 품질 및 냉동 건조기의 오일 및 수분 제거 성능과 직접적으로 관련됩니다. 일반적으로 장비 사용량에 따라 활성탄 및 알루미나는 3-5년마다 교체해야 합니다.
탄소 분자체는 압력 스윙 흡착 질소 발생 장치의 핵심입니다. 그 성능 지표에는 경도, 질소 생산량(Nm3/T-h), 회수율(N2/Air)%, 충진 밀도가 포함됩니다. 사용 중 과열로 인한 흡착 효과 저하 및 강한 공기 흐름 충격으로 인한 분자체 분쇄를 방지하십시오.
매년 제조업체에 기기를 반송하여 지침 설명서에 따라 센서 프로브를 테스트하고 보정합니다. 일상 유지 보수 중에 발견된 모든 이상을 확인하고 조사합니다.
제품 저장 장비로서 월간 자체 점검 및 연간 자체 점검을 받아야 합니다. 기술 감독국에서 외부 결함 탐지를 3년마다 수행해야 합니다. 6년 후 설계 수명에 도달하면 검사 결과에 따라 계속 사용하거나 폐기할지 여부를 결정해야 합니다.
PSA 질소 발생 장치의 정상적인 작동을 보장하기 위해서는 유지 보수 및 관리가 필수적입니다. 공공 설비로서 PSA 질소 발생 장치의 안정적인 작동은 단위의 산업 실험을 위한 전제 조건이자 보증입니다. 각 장치의 적시 유지 보수 및 관리는 오작동을 방지하고 장비 수명을 연장하며 에너지 효율을 향상시킬 수 있습니다.
