초록 ▼

=== 연구개발 목표 및 내용 === 본 연구개발의 목표는 공정해석을 통하여 최적설계 및 최적조업방법을 확립하는 것이다. 본 연구에서는 Linera Driving Force 모델을 제시하였으며, 수치해석 방법으로는 Cell 모델과 multistep Method인 Adams Fourth-Order Predictor-Corrector 방법을 사용하였다. 이 해석 방법을 공기로부터 산소를 분리 및 농축시키는 PSA 공정에 적용하여 분리성능에 대한 평가를 순도, 회수율, 생산성 세가지 측면에서 조사하고자 하였다. === 연구 결과 ===

=== 연구개발 목표 및 내용 === 본 연구개발의 목표는 공정해석을 통하여 최적설계 및 최적조업방법을 확립하는 것이다. 본 연구에서는 Linera Driving Force 모델을 제시하였으며, 수치해석 방법으로는 Cell 모델과 multistep Method인 Adams Fourth-Order Predictor-Corrector 방법을 사용하였다. 이 해석 방법을 공기로부터 산소를 분리 및 농축시키는 PSA 공정에 적용하여 분리성능에 대한 평가를 순도, 회수율, 생산성 세가지 측면에서 조사하고자 하였다. === 연구 결과 === 본 연구에서 개발한 방법론을 산소분리 PSA 공정에 적용하여 등온 조업상태에서 압력, 원료기체의 공급량 (Ufeed), 원료기체량에 대한 방출기체량의 비(Pfratio)는 분리성능에 복합적으로 영향을 나타내었다. 일정한 Ufeed에 대해 얻을 수 있는 최대의 순도가 존재하였으며 Ufeed가 큰 경우에 Pfratio 증가에 따라 순도가 증가하다가 감소하였다. 압력이 일정한 상태에서는 회수율 대 순도를 나타내는 평면상에서 조업이 가능한 영역이 있고 불가능한 영역이 있음이 보여졌다. 주어진 순도에서 생산성이 최대로 되는 점이 존재하였으며 그때의 Ufeed와 Pfratio는 회수율이 최대로 되는 조건과는 약간 다르게 나타났다. 상압과 진공사이에서 조업하는 Vacuum Swing Adsorption은 같은 조업조건에서 PSA에 비하여 높은 순도의 산소를 생산할 수 있음이 보여졌다.

목차 Contents

• 제1장 서론...10
• 제1절 연구개발의 목적과 범위...10
• 제2절 PSA 공정발전의 최근 동향...12
• 1. Kinetically controlled separations...14
• 2. Pressure swing reactor...18
• 3. Rapid pressure swing adsorption...21
• 4. 흡착제의 개발...26
• 5. PSA 와 막분리 기술의 결합...27
• 제3절 공기분리 PSA 공정의 발전...32
• 1. Vacuum pressure swing adsorption...33
• 2. 저온 PSA...36
• 3. 질소와 산소를 동시에 생산하는 PSA 공정...38
• 4. 싸이클의 발전 및 조업 최적화...41
• 제2장 PSA 공정의 simulation...45
• 제1절 PSA 공정의 모델링...45
• 제2절 수치해석 방법...50
• 제3장 전산모사 결과 및 토의...54
• 제1절 시간 step size의 영향...54
• 제2절 Cell number의 영향...61
• 제3절 Cyclic steady state에 도달하는 속도...64
• 제4절 산소의 회수율과 순도와의 관계...67
• 제5절 산소의 생산성과 순도와의 관계...75
• 제6절 순도와 회수율이 같은 다중 정상상태의 고찰...81
• 제7절 Vacuum swing adsorption...101
• 제4장 결론...103
• 참고문헌...106