• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.06a
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• pp.5-8
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• 2006

수소 station에서 수소분리정제를 위한 compact형 PSA 공정 설계를 위하여 활성탄으로 충진된 dual bed의 흡착동특성을 연구하였다. 기존 PSA 공정의 흡착탑이 차지하는 시스템의 공간을 줄이기 위하여 하나의 흡착탑 안에 다른 흡착탑을 넣어 흡착탑이 차지하는 공간을 최소화하고, 흡착탑 간의 열교환을 효과적으로 할 수 있도록 고안하였다. 수소 혼합물에 대한 dual bed에서의 흡착, 탈착 실험 실시하였으며, 시간에 따른 농도와 온도의 변화를 측정하였다. 수소 혼합물로는 $H_2/CO/CH_4/CO_2$ (69:2:3:26vol.%)를 사용하였으며, 흡착유량은 7LPM, 흡착압력은 9atm 조건에서 운전하였다. Inner bed와 outer bed의 수소 농도 파과곡선의 형태에 있어 차이를 보였으며, 이는 각 탑에서 열교환 효과로 인한 내부 온도 차이에 기인하여 발생하였다.

• New & Renewable Energy
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• v.2 no.2 s.6
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• pp.60-68
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• 2006

소수 station의 수소분리정제를 위한 compact형 PSA 공정을 연구하였다. 기존 PSA 공정의 흡착탑이 차지하는 시스템의 공간을 줄이기 위하여 하나의 흡착탑 안에 다른 흡착탑을 넣어 흡착탑이 차지하는 공간을 최소화하였으며, 흡착탑 간의 열교환이 효과적으로 일어나도록 설계하였다. 수소 혼합물에 대한 활성탄으로 충진된 dual bed에서의 수소 혼합물에 대한 흡/탈착 동특성 실험을 실시하였으며, 시간에 따른 농도와 온도의 변화를 측정하였다. 수소 혼합물로는 $H_2/CO/CH_4/CO_2$ (69:2:3:26 vol.%) 를 사용하였으며, 흡착유량은 7LPM, 흡착압력은 9atm 조건에서 운전하였다. Inner bed와 outer bed의 성능은 각각의 열전달 특성의 차이로 인하여 다르게 나타났으나, 단일탑의 동특성보다는 우수한 성능을 보이고 있었다. 따라서 개발된 dual bed는 적은 부지를 차지하면서도, 보다 우수한 수소 분리 성능을 보일 수 있는 PSA 공정에 응용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.118-121
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• 2007

수소 스테이션의 수소분리정제를 위한 Compact 형 PSA를 연구하였다. 수소 스테이션의 공정과정 중에서 수소 분리를 위한 PSA 장치는 에너지효율면에서 장점을 가지고 있지만 부피가 커서 많은 부지를 차지하는 단점이 있다. 수소 PSA의 이러한 단점을 줄이기 위하여 하나의 흡착탑 안에 다른 흡착탑을 넣는 Dual bed 형태의 Compact형 수소 PSA공정을 연구하였다. Compact형 수소 PSA는 하나의 bed안에 다른 하나의 bed를 넣음으로써 시스템이 차지하는 부피를 줄이는 한편, inner bed와 outer bed사이의 열교환 효과가 나타나기 때문에 그 효율을 높일 수가 있다. Compact형 Dual bed는 활성탄으로 충진하였고 공급 기체로는 4성분 수소 혼합물 ($H_2/CO/CH_4/CO_2$, 69:2:3:26 vol.%)를 사용하였다. 흡착탑의 동특성을 알아보기 위하여 공급유량 7LPM, 흡착압력 9atm의 조건으로 파괴 실험을 수행하였다. 또한, Compact형 흡착탑의 열교환 효과가 PSA공정에 미치는 영향을 보고자 한 쪽 탑에서 흡착을 할 때, 다른 탑에서 탈착이 일어나는 실험을 하였다. 그리고 P/F ratio에 따라 Compact형 PSA 공정 실험을 하고 Compact형 흡착탑과 같은 부피의 일반 두 탑 PSA 공정을 시뮬레이션 값과 비교함으로써 Compact형 PSA의 성능을 알아 보았다. 그 결과 Dual bed PSA는 작은 부피를 차지하는 장점뿐만 아니라 열적 효과로 인하여 기존의 단일 흡착탑 PSA에 비하여 보다 높은 효율을 나타내면서 우수한 수소 분리 성능을 보여주었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.11a
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• pp.384-387
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• 2006

수소 스테이션에서 사용할 수 있는 Compact 형 수소 PSA를 연구하였다. 기존의 수소 PSA 가 수소 스테이션에서 공간적 제약이 있기 때문에 그 부피를 줄이면서, 또한 효율을 높이기 위해 Compact형 수소 PSA를 고안하였다. Compact형 수소 PSA는 하나의 bed안에 다른 하나의 bed를 넣음으로써 시스템이 차지하는 부피를 줄이는 한 건, inner bed와 outer bed 사이의 열교환 효과가 나타나기 때문에 그 효율을 높일 수 가 있다. 흡착탑의 동특성을 파악하기 위하여 4성분 (H2/CO2/CH4/CO, 69:26:3:2 vol. %)의 가스를 Feed rate 7LPM, Adsorption Pressure 9atm의 조건으로 실험을 하였다. Inner bed와 outer bed의 흡착 동특성의 차이를 알아보고, PSA 공정을 가상으로 하여 각각의 탑에서 흡착과 탈착이 동시에 일어날 때의 동특성도 알아보았다. 그리고 AD step time을 달리 하면서 PSA 공정에 알맞은 Sequence을 알아보았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.43 no.2
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• pp.249-258
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• 2005

A two-column six-step pressure swing adsorption(PSA) process was to study separation of hydrogen from hydrogen and methane($60_{vol}%/40_{vol}%$) binary system onto activated carbon adsorbent. The effects of the feed gas pressure, the feed flowrate and the P/F(purge to feed) ratio on the process performance were evaluated. The cyclic steady-states of PSA process were reached to after 15 cycles. $H_2$ purity increases according as the P/F ratio and pressure increase and the feed flow rate decreases; however, $H_2$ recovery shows an opposite phenomena to the purity. PSA process simulation studied to find optimum operation condition. In the results, 22 LPM feed flowrate, 11 atm adsorption pressure and 0.10 P/F ratio might be optimal values to obtain more than 75% recovery and 99% purity hydrogen. In this study was non-isothermal and non-adiabatic model considering linear driving force(LDF) model and Langmuir-Freundlich adsorption isotherm considered to compare between prediction and experimental data.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.17 no.1
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• pp.8-20
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• 2006

For large scale separation hydrogen from different mixing ratio(60/40 and 80/20 vol.%) of hydrogen and methane $1Nm^3/hr$ and $4Nm^3/hr$ 2bed-6step pressure swing adsorption(PSA) process was used, respectively. The effects of the feed gas pressure, adsorption time, the feed flow rate and the P/F(purge to feed) ratio on the process performance were evaluated. In the $1Nm^3/hr$ PSA results, 11 atm adsorption pressure and 0.10 P/F ratio might be optimal values to obtain more than 75 % recovery and 99 % purity hydrogen in these processing. The optimum feed flowrate was 22 LPM and 17 LPM in the ratio 60/40 and 80/20, respectively. In the $4Nm^3/hr$ PSA results, 10 atm adsorption pressure might be simulated values to obtain more than 80 % recovery and 99 % purity hydrogen in these processing.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.50 no.3
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• pp.527-534
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• 2012

The adsorption dynamics of activated carbon (AC) and carbon molecular sieve (CMS) beds were studied to recover ethylene from FCC fuel gas. In this study, the FCC fuel gas used consisted of six-component mixture ($CH_4/C_2H_4/C_2H_6/C_3H_6/N_2/H_2$,32:15:14:2:12:25 vol.%). And the breakthrough experiments of adsorption and desorption were carried out. The breakthrough sequence in the AC bed was $H_2$ < $N_2$ < $CH_4$ < $C_2H_4$ < $C_2H_6$ while the sequence in the CMS bed was $H_2$ < $CH_4$ < $N_2$ < $C_2H_6$ < $C_2H_4$. The separation performance of the CMS bed during the adsorption step was lower than that of the AC bed. However, due to the characteristics of kinetic separation, the CMS bed could remove $CH_4/N_2$ as well asthe molecules that are larger than $C_2H_6$, which was not easy to be done by the AC bed. Since it was hard to regenerate the adsorption bed by simple depressurization, vacuum regeneration should be adopted. As a result, the pressure vacuum swing adsorption (PVSA) process, consisting of CMS pretreatment process and AC main process, was suggested to recover ethylene efficiently.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.16 no.2
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• pp.180-190
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• 2005

The PSA cycle was performed for the separation of binary gas mixture $H_2/Ar$ (80%/20%) using the six-step two-bed process. Adsorption equilibrium contains a LRC model for equilibrium adsorption isotherms and a LDF model for mass transfer. Aspen ADSIM, simulator was applied to predict the separation performance. The effect of cycle parameters such as feed rate, adsorption pressure and P/F ratio on the separation of hydrogen has been studied in experiment and simulation. In the results, maximize the recovery of hydrogen as a high purity was 13LPM feed flowrate, 120sec adsorption time, 11atm adsorption pressure and 0.1 P/F ratio in a cyclic steady-state come out since 10th cycle.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.8 no.1 s.22
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• pp.37-47
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• 2004

Pressure swing adsorption (PSA) process using CMS as an oxygen purifier was developed to produce high purity oxygen over $99\%$ with high productivity. The cyclic performances such as purity, recovery, and productivity of PSA process were compared experimentally and theoretically under the non-isothermal condition. A binary ($O_2$/Ar 95:5 vol.$\%$) and two kinds of ternary ($O_2/Ar/N_2$ 95:4:1 and 90:4:6 vol.$\%$) mixtures were used as feed gases. The developed process with the consecutive two blowdown steps produced the oxygen with $99.8\%$ purity and $56\%$ recovery from $95\%$ oxygen containing feed. However, in the feed with $90\%$ oxygen, the $O_2$ Purity was decreased up to $97.3\%$. In addition, because the cyclic performances of the suggested process was significantly affected by the diffusion rate, the non-isothermal model with the the modified LDF model was applied for the process simulation. The concentration-dependent rate parameter of the applied rate model was incorporated with the Langmuir isotherm.