PSA 장치 Purge gas 에너지 회수를 위한 Product 가압장치 실증 연구
An empirical study on product pressurization process for purge gas energy retrieval from PSA cycle
- 주제(키워드) PSA cycle , Purge gas , Boosting product pressure , Energy recovery
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 이태수
- 발행년도 2020
- 학위수여년월 2020. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- UCI I804:11029-000000065267
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
압력 변동 흡착(PSA) 공정은 주로 기체 혼합물의 분리 및 정제에 사용되는 기술로서, 공기 건조 및 공기 분리와 같은 다양한 산업 응용 분야에서 자주 사용된다. 이러한 PSA의 적용 방식의 발전에 따라, PSA 시스템 운영에서 소모되는 비용을 저감 시킬 필요가 있어 이에 대한 연구가 진행되어 왔다. 그러나 기존의 연구는 전체 PSA 공정 중, 흡착 cycle에 초점을 맞추어 왔다. 본 논문의 목표는 기존 PSA 장치의 에너지 효율을 개선하기 위해 purge gas를 회수하여 product gas의 압력을 증폭하는 에너지로 사용하는 것이다. PSA 장치와 PBC 공정을 연동한 PBOG(Pressure Boosting Oxygen Generator System)를 구성하였다. 에너지 효율 분석을 평가하기 위해 기초적인 수식 모델을 통한 시뮬레이션과 실증 실험을 통한 분석을 수행하였다. PBOG 기기의 효율 향상을 위해서는 마찰력의 영향이 중대하다. 본 연구에서는 마찰의 영향에 대하여 자세히 다루지 못하였으므로 마찰력에 의해 손실되는 양을 최소화하기 위한 추가적인 연구와 기계적 효율의 개선 방안과 필요하다. 또한 PBOG 기기는 PSA기기의 공정에 의해 제어되며 PSA기기는 PBC의 성능에 주요 영향을 주는 purge gas를 공급하므로 PBC기기의 기계적 효율을 높이기 위해서는 PSA 기기의 성능적 특성과 요건에 맞춘 설계가 필요하다.
more초록/요약
The pressure swing adsorption (PSA) process mainly focuses on separating and refining gas mixtures, and is frequently used in various industrial applications such as air drying and air separation. In line with this development of the application method of PSA, significant research efforts have been conducted to enhance the efficiency of operating the PSA system. However, majority of existing research has dealt with the adsorption cycle among the entire PSA process. The purpose of this paper is to retrieval purge gas and use it as energy to amplify the pressure of product gas to improve the energy efficiency of the existing PSA device. A PBOG (Pressure Boosting Oxygen Generator System) device interlocking the PSA device and the PBC process was constructed. In order to evaluate the energy efficiency, simulations through basic mathematical models and analysis through empirical experiments were performed. The effect of friction is critical to improve the efficiency of PBOG devices. In this study, the effects of friction were not discussed in detail. There is a need for further research and improvement of mechanical efficiency to minimize the energy lost by friction. In addition, since PBOG device is controlled by the process of PSA device and PSA device supplies purge gas that has a major impact on PBC's performance, a design fitted to the performance characteristics and requirements of PSA device are required to improve the mechanical efficiency of PBC device.
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