• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제32권4호
• /
• pp.197-204
• /
• 2021

Pressure swing adsorption is a purification process which can get pure hydrogen. The purification process is composed of four process: compression, adsorption, desorption and discharge. In this study the adsorption process was simulated by using the Fluent and validated with experimental results. A gas used in experiment is composed of H₂, CO₂, CH₄, and CO. Adsorption process conducted under 313 kelvin and 3 bar and bituminous-coal-based (BPL) activated carbon was used as the adsorbent. Langmuir model was applied to explain the gas adsorption. And diffusion of all the gases was controlled by micro-pore resistances. The result shows that, the most adsorbed gas was carbon dioxide, followed by methane and carbon monoxide. And carbon monoxide took the least amount of time to reach the maximum adsorption amount. The molar fraction of the off-gas became the same as the molar fraction of the gas supplied from the inlet after adsorption reached the equilibrium.

• 청정기술
• /
• 제14권1호
• /
• pp.7-13
• /
• 2008

RPSA 공정은 기체 혼합물을 흡착법을 이용하여 분리하는 주기적인 공정으로 일반적인 방법의 적용이 어려운 기체 혼합물의 분리에 적용될 수 있다. 공기로부터 분리된 산소는 의료용 산소발생기, 생물학적 폐수처리 공정 등에 이용되어 왔으며 다른 공정에의 적용이 점차 확대되고 있다. RPSA 공정은 한 개의 흡착탑을 이용하여 분리하므로 기존의 PSA공정에 비해서 장치의 구성이 간단하다. 본 연구에서는 공기로부터 산소를 농축하는 RPSA 공정의 기초연구를 통하여 산소농축공정 개발을 위한 기초자료와 제반 기술을 확립하고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제43권3호
• /
• pp.432-437
• /
• 2005

혼합가스로부터 $CO_2$를 분리, 회수하기 위하여 활성탄소섬유를 흡착제로 사용한 전기변동흡착(electric swing adsorption, ESA) 공정의 타당성을 검토하였다. 활성탄소 섬유는 상압에서도 $CO_2$에 대해 빠른 흡착 속도를 보였으며, 비교적 짧은 흡착대와 긴 파과시간, 흡착제의 단위무게당 높은 흡착량을 나타내었다. 포화흡착된 흡착탑의 재생에서 비표면적이 큰 활성탄소섬유일수록 일정한 모양의 파과곡선을 유지하여 흡착-탈착의 재생사이클에 유리하였다. 진공탈착에 의한 흡착탑의 재생률은 64 cmHg의 압력에서도 64％ 이상이었고, 전기탈착을 병행한 hybrid 재생단계에서는 17％의 추가적인 재생률을 보이며 7-8 Wh의 낮은 재생에너지에서도 높은 재생률을 보였다.

• 한국환경과학회지
• /
• 제23권5호
• /
• pp.943-962
• /
• 2014

Industrial gas drying, dilute gas mixtures purification, air fractionation, hydrogen production from steam reformers and petroleum refinery off-gases, etc are conducted by using adsorptive separation technology. The pressure swing adsorption (PSA) has certain advantages over the other methods, such as absorption and membrane, that are a low energy requirement and cost-effectiveness. A key component of PSA systems is adsorbents that should be highly selective to a gas being separated from its mixture streams and have isotherms suitable for the operation principle. The six standard types of isotherms have been examined in this review, and among them the best behavior in the adsorption of $CO_2$ as a function of pressure was proposed in aspects of maximizing a working capacity upon excursion between adsorption and desorption cycles. Zeolites and molecular sieves are historically typical adsorbents for such PSA applications in gas and related industries, and their physicochemical features, e.g., framework, channel structure, pore size, Si-to-Al ratio (SAR), and specific surface area, are strongly associated with the extent of $CO_2$ adsorption at given conditions and those points have been extensively described with literature data. A great body of data of $CO_2$ adsorption on the nanoporous zeolitic materials have been collected according to pressure ranges adsorbed, and these isotherms have been discussed to get an insight into a better $CO_2$ adsorbent for PSA processes.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
• /
• pp.447-450
• /
• 2006

Hydrogen separation from multi-component mixture gases by the four-bed PSA process was studied experimentally and theoretically using layered bed of activated carbon and zeolited 5A. Effects of the adsorption time, the linear velocity on the process performance were investigated. The adsorption time and linear velocity affected the purity and recovery of the product $H_2$ purity is increases according as the adsorption time and linear velocity decrease; however, $H_2$ recovery shows an opposite phenomena to the purity. PSA process simulation studied to find optimum operation condition. In the results, 50sec adsorption time, 3cm/s linear velocity might be optimal values to obtain more than 99.999% purity and 65% recovery hydrogen.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제33권6호
• /
• pp.819-826
• /
• 2022

Fuel cell systems are being supplied to households and buildings to reduce greenhouse gases. The fuel cell systems have problems of high cost and slow startup due to fuel processors. Greenhouse gas reduction of the fuel cell systems is also limited by using natural gas. The problems can be solved by using a hydrogen generator consisting of a reformer and pressure swing adsorption (PSA). However, part load operation of the hydrogen generator is required depending on the hydrogen consumption. In this paper, PSA operation strategies are investigated for part load of the hydrogen generator. Adsorption and purge time were changed in the range of part load ratio between from 0.5 to 1.0. As adsorption time increased, hydrogen recovery increased from 29.09% to 48.34% at 0.5 of part load ratio. Hydrogen recovery and hydrogen purity were also improved by increasing adsorption and purge time. However, hydrogen recovery dramatically decreased to 35.01% at 0.5 of part load ratio.

• 공업화학
• /
• 제28권3호
• /
• pp.332-338
• /
• 2017

본 연구에서는 주요한 휘발성 유기화합물의 발생원인 도장공장 중에서 중소규모의 공장에 적용 가능한 저온 vacuum swing adsorption (VSA) 기술에 대하여 연구하였다. 저온 VSA 기술이란 기존의 thermal swing adsorption (TSA)의 단점을 보완하기 위하여 저온($60{\sim}90^{\circ}C$)에서 감압하여 흡착질을 탈착하는 방식이다. 국내에서 시판되고 있는 상용 활성탄을 이용하여 대표적인 VOCs인 톨루엔의 흡 탈착 특성을 랩(Lab)규모로 실험하였으며, 이를 바탕으로 $30m^3min^{-1}$ 규모의 VSA 시스템을 설계하여 실제 도장 공장에 적용하여 VSA 시스템의 현장적용 가능성에 대하여 평가하였다. 랩 규모 실험 결과, 2 mm 펠렛형 활성탄은 4 mm 펠렛형 활성탄보다 높은 톨루엔 흡착능을 나타내었으며, 이에 파일럿 규모의 VSA의 충진 활성탄으로 사용되었다. 탈착 실험에서는 $80{\sim}90^{\circ}C$의 온도와 100 torr의 압력이 최적 조건으로 결정되었다. 랩 규모 실험 결과를 바탕으로 파일럿 규모 VSA 시스템을 설계하였으며 실제 도장 공장에 현장 적용하여 95회 흡 탈착 실험을 반복 수행하였다. 수행 결과, 연속 흡 탈착 반복실험 후, 도정공장에서 배출된 VOCs를 98% 이상 효과적으로 제거 가능함을 확인하였으며 VSA 시스템의 안정적인 현장 적용이 가능함을 검증하였다.

• 청정기술
• /
• 제17권4호
• /
• pp.389-394
• /
• 2011

바이오가스로부터 이산화탄소와 질소를 제거하기 위한 흡착공정은 많이 논의되고 있다. 특히 흡착공정 중에서 압력변동흡착(Pressure swing adsorption)공정은 에너지소모가 적고 가격이 경제적이기 때문에 기체의 분리와 정제를 위한 공정으로 적절하다. 물리적 흡착을 사용하는 PSA공정은 흡착과 탈착이 가능하다. 각 cycle단계의 구성은 가압, 주입 및 흡착, 압력 균등화, 감압 및 세정으로 이루어져있다. 본 실험에서 PSA공정은 이산화탄소와 질소를 제거하기 위한 흡착제로 zeolite 13X와 carbon molecular sieve (CMS)로 구성되어 있으며, 혼합 가스의 농도는 $CH_4/CO_2/N_2$ (75:21:4 vol%)의 비율을 갖고 있다. 각각 zeolite 13X와 CMS는 선택적으로 혼합가스로부터 질소와 이산화탄소를 흡착하여 분리하고 제거한다. 또한 CMS의 경우는 빠르게 분산되는 이산화탄소의 처리량이 높다. 상부탱크, 하부탱크, 주입탱크의 가스 조성은 TCD 검출기를 이용하는 gas chromatography (GC)에 의해서 측정되었다.

• 청정기술
• /
• 제10권2호
• /
• pp.101-109
• /
• 2004

PSA (Pressure Swing Adsorption) 공정과 VSA (Vacuume Swing Adsorption) 공정은 산소를 얻기 위산 중/소규모의 분리 공정들 중에서 가장 널리 쓰이는 공정들이다. PSA 공정과 VSA 공정은 주기적인 압력 변화에 따른 각각의 흡착질의 흡착제에 대한 흡착량의 차이를 이용하여 분리하는 공통점을 가지고 있지만 가압과 탈착 압력에서 차이가 있다. 이번 연구에서는 압력평등화를 포함하는 6단계 PSA 공정과 5단계 VSA 공정을 제시하였고, 흡착 시간과 가압 시간, 그리고 압력 평등화 시간의 변화에 따른 산소순도와 회수율의 변화를 살펴보았다. 그 결과, 제올라이트 10X를 사용한 VSA 공정은 제올라이트 5A를 사용한 PSA 공정과 제올라이트 13X를 사용한 VSA 공정보다 우수한 성능을 보였다. 또한, 동일한 시간에서 PSA와 VSA 공정의 순도와 회수율간의 관계를 비교하여 200Torr 정도의 진공압력 상태에서는 VSA 공정이 PSA 공정보다 회수율과 생산성이 높았다. 이 사실을 바탕으로 높은 생산성과 대규모화에는 PSA 공정에 비해 VSA 공정이 적합하다는 사실을 알아내었다.

• 설비공학논문집
• /
• 제23권4호
• /
• pp.281-286
• /
• 2011

The objective of this study is to optimize the four-bed six-step pressure swing adsorption(PSA) process for high purity $CH_4$ recovery from the biogas. The effects of P/F(purge to feed) ratio and cycle time on the process performance were evaluated. The cyclic steady-states of PSA process were reached after 12 cycles. The purity and recovery rate of product gas, pressure and temperature changes were constant as the cycle repeated. It was shown that the P/F ratio gave significant effect on the product recovery rate by increasing the amount of purge gas in purge and regeneration step. The optimal P/F ratio was found to be 0.08. As the cycle time increased, the product purity decreased by increasing the feed gas flow rate. It was found that the optimal operating conditions were P/F ratio of 0.08 and total cycle time of 1,440 seconds with the purity of 97%.