화학산업에서 ( >99.9% )의 고순도 수소의 필요성이 증가하고 있다. 이 같은 증가는 다양한 혼합 가스로 부터의 수소를 효과적으로 분리 정제하는 공정의 개발이 요구됨을 의미한다. 수소는 Naphtha나 메탄의 개질 반응으로부터 얻어지는 생산물을 PSA(Pressure Swing Adsorption)을 이용하여 많은 양을 얻을 수 있다. 효과적인 PSA 공정을 운영하기 위해서는 용적과 운전 비용을 줄여야한다. PSA의 공정 효율성은 순도와 회수율로 결정되어지고, 실험과 ...
화학산업에서 ( >99.9% )의 고순도 수소의 필요성이 증가하고 있다. 이 같은 증가는 다양한 혼합 가스로 부터의 수소를 효과적으로 분리 정제하는 공정의 개발이 요구됨을 의미한다. 수소는 Naphtha나 메탄의 개질 반응으로부터 얻어지는 생산물을 PSA(Pressure Swing Adsorption)을 이용하여 많은 양을 얻을 수 있다. 효과적인 PSA 공정을 운영하기 위해서는 용적과 운전 비용을 줄여야한다. PSA의 공정 효율성은 순도와 회수율로 결정되어지고, 실험과 수학적 모델링에 의해 PSA의 공정 최적 조건을 결정하다. 공정 조건에는 step time, 공정 압력 profile, P/F ratio등의 변수가 있다. 본 연구는 개질 가스로부터 수소 분리를 위한 PSA 공정의 최적화를 찾는 연구이다. 활성탄과 제올라이트 5A의 두가지 흡착제가 충진된 3Bed PSA 공정으로 실험을 수행하였다. 모든 실험은 비선형 비등온을 가정하여 실시하였으며, PSA공정의 변수인 흡착 시간, 공정 압력, 공급 유량과 P/F ratio등에 대한 연구를 목적으로 하고 있다. Aspen Adsim (Aspen Tech, Inc.)는 PSA 공정 시뮬레이션을 위해 사용되었다. 실험의 결과는 이론적 모델로 잘 예측 되었다. 실험과 수학적 모델링의 비교를 통해 최대한의 순도와 회수율을 얻을 수 있는 최적 공정값을 얻을 수 있었다. 수소의 순도는 > 9 atm의 흡착 압력과 > 0.12의 P/F ratio에서 만족할 만한 결과를 보였으며 회수율은 역시 공급 유량과 흡착 시간에 큰 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 실험과 모델링을 통해 활성탄 대 제올라이트 5A의 최적 비율을 확인했으며, 최적 충진 비율은 공급 유량에 영향을 받음을 확인 할 수 있었다.
화학산업에서 ( >99.9% )의 고순도 수소의 필요성이 증가하고 있다. 이 같은 증가는 다양한 혼합 가스로 부터의 수소를 효과적으로 분리 정제하는 공정의 개발이 요구됨을 의미한다. 수소는 Naphtha나 메탄의 개질 반응으로부터 얻어지는 생산물을 PSA(Pressure Swing Adsorption)을 이용하여 많은 양을 얻을 수 있다. 효과적인 PSA 공정을 운영하기 위해서는 용적과 운전 비용을 줄여야한다. PSA의 공정 효율성은 순도와 회수율로 결정되어지고, 실험과 수학적 모델링에 의해 PSA의 공정 최적 조건을 결정하다. 공정 조건에는 step time, 공정 압력 profile, P/F ratio등의 변수가 있다. 본 연구는 개질 가스로부터 수소 분리를 위한 PSA 공정의 최적화를 찾는 연구이다. 활성탄과 제올라이트 5A의 두가지 흡착제가 충진된 3Bed PSA 공정으로 실험을 수행하였다. 모든 실험은 비선형 비등온을 가정하여 실시하였으며, PSA공정의 변수인 흡착 시간, 공정 압력, 공급 유량과 P/F ratio등에 대한 연구를 목적으로 하고 있다. Aspen Adsim (Aspen Tech, Inc.)는 PSA 공정 시뮬레이션을 위해 사용되었다. 실험의 결과는 이론적 모델로 잘 예측 되었다. 실험과 수학적 모델링의 비교를 통해 최대한의 순도와 회수율을 얻을 수 있는 최적 공정값을 얻을 수 있었다. 수소의 순도는 > 9 atm의 흡착 압력과 > 0.12의 P/F ratio에서 만족할 만한 결과를 보였으며 회수율은 역시 공급 유량과 흡착 시간에 큰 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 실험과 모델링을 통해 활성탄 대 제올라이트 5A의 최적 비율을 확인했으며, 최적 충진 비율은 공급 유량에 영향을 받음을 확인 할 수 있었다.
The need for high purity (>99.9 %) hydrogen is growing in the chemical process industries. This growing demand requires the development of highly efficient separation processes for hydrogen production from various feed mixtures. Hydrogen is largely produced by steam reforming of naphtha or methane f...
The need for high purity (>99.9 %) hydrogen is growing in the chemical process industries. This growing demand requires the development of highly efficient separation processes for hydrogen production from various feed mixtures. Hydrogen is largely produced by steam reforming of naphtha or methane following by Pressure Swing Adsorption (PSA).In order to obtain highly efficient PSA separation processes, both the capital and operating costs of the PSA system must be reduced. The process performance of a PSA is usually defined by the purity and the recovery, and the optimisation of PSA process by executing experiments and mathematical modelling plays a key role in maximising profits in the process design and the operation. Typical decision variables for the optimisation include step time, cycle pressure history, purge to feed (P/F) ratio, and throughput, etc. Our study has been devoted to optimise the PSA process for hydrogen separation, following by the reforming process of natural gas. Several experiments have been carried out on a 3-bed PSA using layered bed of activated carbon and zeolite 5A. All experiments were assumed non-isothermal and non-adiabatic conditions and targeted to parametric analysis of the PSA process variables, such as adsorption time, adsorption pressures, feed rates and P/F ratio. Aspen Adsim (AspenTech, Inc.) was utilised for the estimation and the simulation of the PSA process cycles. All the experimental results were well predicted by theoretical model. Combined study of the experiments and the mathematical modelling suggested an optimal set of the process conditions to maximise the purity and recovery of the hydrogen product. Specifically a plateau of hydrogen purity is found at > 9 atm of adsorption pressure with >0.12 of P/F ratio whereas the recovery is still a variable depends on the feed rate. Boththe experiment and theory showed optimum carbon-to-zeolite ratio. Those optimum ratios depend on such operating variables as the feed flow rate.
The need for high purity (>99.9 %) hydrogen is growing in the chemical process industries. This growing demand requires the development of highly efficient separation processes for hydrogen production from various feed mixtures. Hydrogen is largely produced by steam reforming of naphtha or methane following by Pressure Swing Adsorption (PSA).In order to obtain highly efficient PSA separation processes, both the capital and operating costs of the PSA system must be reduced. The process performance of a PSA is usually defined by the purity and the recovery, and the optimisation of PSA process by executing experiments and mathematical modelling plays a key role in maximising profits in the process design and the operation. Typical decision variables for the optimisation include step time, cycle pressure history, purge to feed (P/F) ratio, and throughput, etc. Our study has been devoted to optimise the PSA process for hydrogen separation, following by the reforming process of natural gas. Several experiments have been carried out on a 3-bed PSA using layered bed of activated carbon and zeolite 5A. All experiments were assumed non-isothermal and non-adiabatic conditions and targeted to parametric analysis of the PSA process variables, such as adsorption time, adsorption pressures, feed rates and P/F ratio. Aspen Adsim (AspenTech, Inc.) was utilised for the estimation and the simulation of the PSA process cycles. All the experimental results were well predicted by theoretical model. Combined study of the experiments and the mathematical modelling suggested an optimal set of the process conditions to maximise the purity and recovery of the hydrogen product. Specifically a plateau of hydrogen purity is found at > 9 atm of adsorption pressure with >0.12 of P/F ratio whereas the recovery is still a variable depends on the feed rate. Boththe experiment and theory showed optimum carbon-to-zeolite ratio. Those optimum ratios depend on such operating variables as the feed flow rate.
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