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문제 정의
- 품 중의 하나인 흡착탑은 외국의 카드리지형 완제품을 수입 장착하고 있으며, 모기 술은 외국 기술을 사용하고 있는 상태이다. 본 연구에서 현재 상용화된 제올라이트의 각 흡착제의 흡착 특성을 도출하기 위하여 압력, 온도, 수분함유량에 따른 파과곡선을 측정하여 흡착탑의 단수에 따른 최적 단수를 도출하고자 연구를 수행하였다.
제안 방법
- - 피독 특성실험 : 흡착제의 홉착능 및 피독 특성에 대한 기초 자료를 통한 선별작업을 위하여 1/4 inch 반웅기 와 10mm, 13mm 반응기를 이용하여 공간속도 1,000 hr4 ~ 50, 000 hf1에서 흡착제의 피 독특성을 시험하였다. 실 험장치는 두 개의 반응기를 동시에 사용하며 한 개의 반응기에서 반응이 진행되는 동안 다른 반웅기는 전처리 반응기로 전처리를 통하여 균일한 조건에서 홉착제의 피독 과 활성을 비교하고자 흡착제의 최고운전 온도에서 Hz, Ar, He를 사용하여 전처리시키고 난 후 온도, 공간속도, 농도에 따라 Mass Flow Controller를 이용하여 공급하였다.
- - 흡착착평형실험 : 피독실험 결과 우수한 내피 독성을 지니는 흡착제를 대상으로 압력 및 온도에 따른 흡착평형 실험을 수행하여 흡착능을 도출하였다. 시료 집게가 설치된 홉 착용기에 시료를 충전한 후 시료가 충전되지 않은 기체공급 용기에 질소를 일정 압력으로 충전하고 두 용기에 연결된 밸브를 열어 두 용기가 평형이 되었을 때의 압력을 측정하여 이를 식을 이용하여 계산하였다.
- 공기, 질소, 산소, 암모니아, 황화수소를 각각 공급할 수 있도록 구성하였으며 암모니아, 황화수소는 각각 표준 가스를 사용하였으며 유량조절 장치(Mass flow controller, MFC)를 사용하여 실험조건의 농도로 조절하여 사용하였다. 또한 수분이 흡착제에 흡착되므로 인하여 분리 능이 크게 영향을 받으므로, 수분에 의한 영향을 보기 위하여 증습을 할 수 있도록 증 습기를 설치하고 등온 조작하므로 써 일정한 분율의 수분을 공급할 수 있도록 하였다.
- 대기 중에 포함된 수분에 의한 영향과 2차 오염물질에 대한 피 독특성을 시험하여 최적의 흡착제 및 흡착탑의 충전물질을 구성하여야 하므로 피 독특성 시험 장치를 구성 및 제작하였다.
- 또한 흡착의 경우 온도, 압력, 조성이 가장 큰 조업 변수이다. 따라서 각 상용제올라이트 분 자체의 질소의 선택도와 흡착량을 다양한 압력과 유량에서 파과 곡선을 측정하여 구한다. 또한 구하여진파과곡선을 이용하여 PSA공정의 홉착둥 온 실험을 수행하였다.
- 또한 수분이 흡착제에 흡착되므로 인하여 분리 능이 크게 영향을 받으므로, 수분에 의한 영향을 보기 위하여 증습을 할 수 있도록 증 습기를 설치하고 등온 조작하므로 써 일정한 분율의 수분을 공급할 수 있도록 하였다. 또한 4-Port 밸브를 이용하여 수분의 공급을 조절하였으며 온도와 유량으로 수분 첨가량을 조절하였다. 반응기를 2개 설치하여 한 개의 반응기의 실험 수행 시 나머지 반응기는 전처리를 실시하므로 써 연속적인 조업을' 가능하게며 공정은 그림 1에 자세히 나타나 있으며 반응기의 전환은 3-way val.
- 따라서 각 상용제올라이트 분 자체의 질소의 선택도와 흡착량을 다양한 압력과 유량에서 파과 곡선을 측정하여 구한다. 또한 구하여진파과곡선을 이용하여 PSA공정의 홉착둥 온 실험을 수행하였다. 타 흡착제보다 현재 참여기업이 사용하고 있는 mixingl이 가장 우수하게 나타나고 있으며, 내수성 소수성 기능을 포함하고 있다.
- 공기, 질소, 산소, 암모니아, 황화수소를 각각 공급할 수 있도록 구성하였으며 암모니아, 황화수소는 각각 표준 가스를 사용하였으며 유량조절 장치(Mass flow controller, MFC)를 사용하여 실험조건의 농도로 조절하여 사용하였다. 또한 수분이 흡착제에 흡착되므로 인하여 분리 능이 크게 영향을 받으므로, 수분에 의한 영향을 보기 위하여 증습을 할 수 있도록 증 습기를 설치하고 등온 조작하므로 써 일정한 분율의 수분을 공급할 수 있도록 하였다. 또한 4-Port 밸브를 이용하여 수분의 공급을 조절하였으며 온도와 유량으로 수분 첨가량을 조절하였다.
- 장치의 실제 구성과 형태는 그림에 나타나 있다. 본 장치는 반응기를 동시에 2개를 사용할 수 있으며, 흡착제의 형상에 따라 초기에 흡착제 선별 작업에서는 충전 충을 사용하고, 선별된 흡착제에 대하여 대용량 반응기를 장착 하여 사용할 수 있도록 구성하였다.
- 수분 및 에 대한 피 독특성을 실험하여 최적 흡착제 선정을 위하여 Fig. 1.에 나타난 바와 같이 장치를 구성하여 제작하였다. 장치의 실제 구성과 형태는 그림에 나타나 있다.
- - 흡착착평형실험 : 피독실험 결과 우수한 내피 독성을 지니는 흡착제를 대상으로 압력 및 온도에 따른 흡착평형 실험을 수행하여 흡착능을 도출하였다. 시료 집게가 설치된 홉 착용기에 시료를 충전한 후 시료가 충전되지 않은 기체공급 용기에 질소를 일정 압력으로 충전하고 두 용기에 연결된 밸브를 열어 두 용기가 평형이 되었을 때의 압력을 측정하여 이를 식을 이용하여 계산하였다. 이와 같은 과정을 압력, 온도, 가스의 조성에 대하여 실험하였다.
- - 피독 특성실험 : 흡착제의 홉착능 및 피독 특성에 대한 기초 자료를 통한 선별작업을 위하여 1/4 inch 반웅기 와 10mm, 13mm 반응기를 이용하여 공간속도 1,000 hr4 ~ 50, 000 hf1에서 흡착제의 피 독특성을 시험하였다. 실 험장치는 두 개의 반응기를 동시에 사용하며 한 개의 반응기에서 반응이 진행되는 동안 다른 반웅기는 전처리 반응기로 전처리를 통하여 균일한 조건에서 홉착제의 피독 과 활성을 비교하고자 흡착제의 최고운전 온도에서 Hz, Ar, He를 사용하여 전처리시키고 난 후 온도, 공간속도, 농도에 따라 Mass Flow Controller를 이용하여 공급하였다. 암모니아, 이산화탄소, 질소, 산소, 황화수소 측정은 PID(photo-ionization-detector)z FID(Flame-ionization-de tec tor), TCD(Thermal-coductivity-d아ector)를 동시에 사용하여 측정하였다.
- 이와 같은. 실험장치를 이용하여 흡착제의 연속식 흡착 능과 흡착제의 수분 및 대표적인 피 독가스인 황화수소, 암모니아에 대한 피 독특성을 실험하였으며, 모노리스 형 관형 반응기와 관형 전기로를 설치하여 재생실험을 수행하였다.
- 실 험장치는 두 개의 반응기를 동시에 사용하며 한 개의 반응기에서 반응이 진행되는 동안 다른 반웅기는 전처리 반응기로 전처리를 통하여 균일한 조건에서 홉착제의 피독 과 활성을 비교하고자 흡착제의 최고운전 온도에서 Hz, Ar, He를 사용하여 전처리시키고 난 후 온도, 공간속도, 농도에 따라 Mass Flow Controller를 이용하여 공급하였다. 암모니아, 이산화탄소, 질소, 산소, 황화수소 측정은 PID(photo-ionization-detector)z FID(Flame-ionization-de tec tor), TCD(Thermal-coductivity-d아ector)를 동시에 사용하여 측정하였다.
- 압력에 따른 흡착제의 흡착능을 실험하기 위하여 그림 3과 같이 홉착평형 실험 장치를 구성하였다. 압력 용기를 두 개 연결하고 연결된 압력 용기의 한곳에는 흡착제를 충전할 수잇는 시료 집게를 구성하였으며, 홉 착시 온도의 영향을 배제하고 온도에 따른 흡착평형살험올 수행하기 위하여 수조에서 실험을 수행하였다.
- 압력에 따른 흡착제의 흡착능을 실험하기 위하여 그림 3과 같이 홉착평형 실험 장치를 구성하였다. 압력 용기를 두 개 연결하고 연결된 압력 용기의 한곳에는 흡착제를 충전할 수잇는 시료 집게를 구성하였으며, 홉 착시 온도의 영향을 배제하고 온도에 따른 흡착평형살험올 수행하기 위하여 수조에서 실험을 수행하였다.
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