압력 스윙 흡착 (PSA) 공기 분리 산소 생산 기술의 진행

최근 수십 년 동안 등장한 가스 분리 기술로서, PSA (Pressure Swing Adsorption) 기술은 산소 생성 분야에서 주목의 초점이되었습니다. 거의 1 세기의 역사를 가진 극저온 산소 생성 공정과 비교할 때, PSA 기술은 유연한 운영, 낮은 투자 및 우수한 성능의 장점을 가진 중소형 - 스케일 공기 분리 필드에서 지배적 인 위치를 차지하며 - 척도를 끊임없이 발전하고 있습니다. 최근에는 기술의 지속적인 혁신으로 인해 전체 산소 생산에서 PSA 산소 생성의 비율이 해마다 증가하여 화학 산업의 연구 핫스팟이되었습니다. 가스 분리 기술 분야에 깊이 관여 한 기업으로서 Newtek Group (https : //www.newtek - group.com/)은 PSA 공기 분리 산소 생성 기술의 개발에 항상 관심을 기울였으며 업계 에서이 기술의 적용을 적극적으로 홍보했습니다.

PSA 방법과 극저온 방법 간의 기술적 비교
 

  

비용과 규모의 유역

두 산소 생성 공정 간의 비용 차이는 산소 수요와 산소 순도 요구 사항에 따라 다르며 약 8000m³/h는 이들 사이의 경쟁 유역입니다. 극저온 방법은 높은 - 순도 산소 수요와 큰 - 스케일 장치에서 장점을 가지고 있으며, PSA 방법은 중소형 - 산소 순도에 대한 요구 사항이 낮은 스케일 장치 및 시나리오에서 더 경쟁력이 있습니다. 데이터에 따르면 총 산소 생산에서 PSA 산소 생산의 비율은 해마다 1984 년 4.0%에서 1992 년 11.8%, 1985 년 6.0%에서 일본에서는 1993 년 33.0%로 증가했습니다.

기술 진보는 경쟁력을 촉진합니다

1990 년대 이래 PSA 기술은 흡착제 성능, 밸브 제조 및 제어 시스템에서 돌파구를 만들었습니다. 장치의 규모는 시간당 수백 입방 미터에서 수천 입방 미터로 확장되었으며, 에너지 소비는 1980 년대 0.5 - 0.55 kw · h/m³에서 1990 년대 약 0.4kW · · m³로 감소했습니다. 1990 년경, 일본의 미츠비시 중공업은 당시 세계 최대의 8650 m³/h PSA 산소 생성 장치를 건설했으며,이 기술은 극저온 방법과의 경쟁에서 응용 프로그램 영역을 지속적으로 확장하고 있음을 표시합니다.

산소 생성 흡착제의 개발 및 혁신

제올라이트 분자 체의 변형 및 최적화

흡착제는 PSA 산소 생성 기술의 핵심이며, 성능은 분리 효과에 직접적인 영향을 미칩니다. 현재, 산업에 널리 사용되는 산소 생성 분자 체에는 CAX, NAX 유형 및 수정 된 제품이 포함됩니다. 국내 연구 기관은 수정 기술을 통해 분자 체의 성능을 향상 시켰습니다. 예를 들어, Nanjing Tech University에서 개발 한 H243 분자 체는 25.75cm³/g의 질소 흡착 능력을 가지며, 질소 - 산소 흡착 용량은 산업화 전위를 갖는 H114 분자 체의 5.06에 도달합니다. 또한, LIX 제올라이트는 NAX보다 50% 높은 질소 흡착 용량을 가지며, Liagx Zeolite는 흡착 용량이 큰 장점과 탈착의 이점을 가지고 있습니다.

탄소 분자 체의 연구 핫스팟

탄소 분자 체 (CMS)에 대한 연구는 기공 구조 제어 및 성능 최적화에 중점을 둡니다. 자기 재료를 첨가함으로써, 산소의 흡착 속도와 선택성이 향상되고, 높은 - 순도 산소 및 질소의 분리가 실현된다. Pu - 8 Peking University가 개발 한 공기 분리 산소 생성을위한 특수 분자 체는 전통적인 CAX 및 NAX 분자체에 비해 흡착 용량 및 질소 - 산소 분리 계수를 크게 향상 시켰습니다.

압력 스윙 흡착 공정의 진행 및 적용

프로세스 운영의 최적화 및 개발

초기 PSA 산소 생성 장치는 주로 높은 - 압력 흡착 및 대기 탈착을 채택했습니다. 이제 대형 - 스케일 장치의 주류는 산소 회수를 개선하고 에너지 소비를 줄이기 위해 대기 흡착 및 진공 탈착입니다. 산업 응용 분야에서 다양한 작동 압력 및 흡착제의 다양한 조합이 다양한 시나리오에 적합합니다. 예를 들어, 큰 - 스케일 장치는 대기 흡착 및 진공 탈착을 채택하여 전기 용광로, 연소지지 및 기타 필드에 대해 최대 95.0%의 순도로 산소를 생성 할 수 있습니다.

대형 - 스케일 장치의 경제 및 성능 혁신

대규모 - 규모의 국내 기업의 기술 지표는 PSA 산소 생성 장치가 지속적으로 개선되고 있습니다. 예를 들어, Peking University Pioneer Technology의 1000m³/h 장치는 0.35kW · h/m³의 낮은 전력 소비량과 약 66%의 산소 회수율을 가지며 다양한 지표는 국제 주요 수준에 가깝습니다. Kunshan Jinhu Machinery, Simet Asia Gas Systems 및 기타 기업의 장치는 또한 가스 생산, 순도 및 에너지 소비에서 잘 수행되어 산업 응용 분야에서 PSA 기술의 경제적 가치를 보여줍니다.

결합 된 프로세스는 응용 프로그램 경계를 확장합니다

높은 - 순도 산소에 대한 수요를 충족시키기 위해, 일본의 Sumitomo Seika Chemical Co., Ltd.에 의해 개발 된 결합 된 PSA 공정은 탄소 분자 체 및 변형 된 제올라이트 분자 체의 장점을 99.5%의 순도 및 순도로 99.9% 이상의 질소로 생성 할 수 있습니다. 연속 막 분리 (CMC) 및 극저온 방법을 갖는 PSA의 결합 된 프로세스도 연구 중이며 PSA 기술의 응용 범위를 확장하기위한 새로운 아이디어를 제공합니다.
 

Newtek Group의 기술 레이아웃 및 산업 기여
 

뉴테크 그룹(https : //www.newtek - group.com/)PSA 공기 분리 산소 생성 기술의 개발 추세를 유지하고 흡착제 연구 개발, 프로세스 최적화 및 장치 제조에 계속 투자하고 있습니다. 기술 축적에 의존 하여이 그룹은 다양한 규모의 산소 생성 요구에 맞게 맞춤형 솔루션을 제공하며, 제품은 산업 연소 지원, 치료, 환경 보호 및 기타 분야에 널리 사용됩니다. PSA 기술의 산업화를 촉진함으로써 Newtek Group은 산소 생성 산업의 효율성 및 환경 보호 수준을 향상시키고 산업의 지속 가능한 발전에 기여합니다.

결론 : PSA 기술의 미래 전망

산소 수요의 성장에 따라 PSA 공기 분리 산소 생성 장치의 규모는 계속 확장 될 것입니다. 새로운 흡착제와 공정 최적화의 개발은 미래 개발의 초점이며, 이는 제품 산소의 순도를 더욱 향상시키고 회복 속도를 높이며 투자 및 에너지 소비를 줄일 것입니다. PSA 기술은 지속적으로 경쟁력을 향상시키는 산소 생성 분야에서 점점 더 중요한 역할을하고 있습니다. Newtek Group과 같은 기업은 기술 혁신과 산업 통합을 계속 홍보하여 ​​산업을 더 높은 수준으로 이끌 것입니다.