가스를 흡수할 수 있는 기체 혼합물을 산업적으로 분리할 때, 흡착 공정은 상당한 이점을 가지고 있습니다. 현재 흡착 기술의 발전과 새로운 흡착제의 등장으로 인해, 흡착 공정은 극저온 공기 분리 설비 및 대기압 스윙 흡착(PSA) 방식의 산소 및 질소 생산 설비에 적용되어 일상적인 선택이 되었습니다. 저온 공기 분리 공정에서는 공기 정화 시스템에 분자 체 흡착기를 사용하여 공기 중의 이산화탄소 농도를 1 ppm 미만으로, 수분 농도를 5 ppm 미만으로 낮춥니다. 또한 실온에서 압력 변동 흡착 방식을 통해 분자 체를 이용하여 공기에서 산소와 질소를 생산하는 공정 역시 또 다른 공기 분리 장치로 자리 잡았습니다.
극저온 공기 분리 장치의 크기에 따라, 수직 방사형 흐름 흡착기와 수평 방사형 흐름 흡착기로 나눌 수 있다.
1. 수평 방사형 유동 분자체 흡착기의 원리도:
수평형 분자체에 사용되는 흡착제는 양쪽 끝의 상부 맨홀을 통해 충전되며, 하층은 공기 중의 수분을 제거하기 위한 알루미나이고, 상층은 이산화탄소, 아세틸렌 및 기타 탄화수소를 제거하기 위한 분자체이며, 중간은 칸막이로 분리되어 있습니다. 분자체 공기 배출관에는 가스 분배기와 먼지 필터 카트리지가 장착되어 있으며, 공기 흡입관에는 가스를 균일하게 분산시키는 배플이 장착되어 있습니다.
장점: 성숙한 기술, 단순한 구조 및 공정 설계, 유지보수가 용이함.
단점: 바닥 면적이 넓음, 작동 저항이 큼, 유량이 느림, 공기 분배가 고르지 않음, 에너지 소비가 많음.
2. 수직형 방사형 유동 분자체 흡착기의 원리도:
수직 흡착기는 외피, 3층 격자 및 중앙 튜브로 구성되어 있습니다. 활성 알루미나는 외측 격자와 중간 격자 사이의 층간에 설치되어 있으며, 분자 체는 중간 격자와 내측 격자 사이의 층간에 설치되어 있습니다. 모든 알루미나와 분자 체의 무게는 상단 헤드에 매달린 3층 격자에 의해 지탱됩니다. 실린더 상단에는 알루미나와 분자 체를 주입하기 위한 충전관이 설치되어 있습니다.
정화기가 작동 중일 때, 공기는 하단에서 유입되어 먼저 알루미나 층을 통과하며 공기 중의 수분을 제거한 뒤, 분자체 층을 통과하여 이산화탄소, 아세틸렌 및 기타 탄화수소를 제거하고, 필터를 거쳐 용기 상단으로 배출됩니다.
정화기가 재생될 때, 콜드 박스에서 나온 오염된 질소는 용기 상단에서 유입되어 하단에서 배출되며, 이는 흡착 시의 흐름 방향과 반대입니다. 중앙 실린더는 필터 역할을 할 뿐만 아니라, 중앙의 특수한 구조를 통해 전진 기류 또는 재생 역류 기류가 각 구간에서 동일한 기체 속도를 유지하도록 하여, 축 방향을 따라 흡착층의 각 부분에서 흡착 속도와 흡착 용량이 균일하게 유지되도록 합니다. 또한 흡착 포화 시간도 동일합니다.
장점: 균일한 공기 분배, 작은 설치 공간, 낮은 압력 손실, 빠른 유량, 낮은 에너지 소비.
단점: 구조가 복잡하고, 공정 설계가 까다로우며, 제조 비용이 높고, 유지보수가 어렵다는 점입니다.
13X 분자체는 우수한 흡착 성능을 지니고 있어 공기 중의 수분과 이산화탄소를 장기간 흡착할 수 있으며, 이러한 흡착은 평형 분리 유형에 속합니다.
Jalon의 JLPM 시리즈 분자체는 주로 일반 산업용 가스의 극저온 건조에 사용됩니다. 공기 분리 장치의 정제 시스템은 H₂O와 CO₂를 제거할 뿐만 아니라, 천연가스 및 기타 탄화수소의 탈황(H₂S 및 메르캅탄 제거)과 CO₂ 제거도 수행합니다.
특히, North Copper Co. LTD의 위안추 제련소에서 고효율 분자체와 활성 알루미나를 사용하는 공기 분리 장치 대수리 프로젝트에는 Jianlong JLPM 5세대 극저온 공기 분리 분자가가 적용되었다는 점을 언급할 가치가 있습니다. 해당 설비의 분자체는 2020년 4월 12일에 교체되었으며, 4월 26일에 가동을 시작했습니다. 5월 5일부터 5월 8일까지 72시간 동안의 풀로드 가동 결과, 분자체 흡착기 출구에서 측정된 CO₂ 농도는 0.2~0.3ppm으로 안정적으로 유지되어, 고객의 CO₂ ≤1ppm 요구 사항을 충족했습니다. 흡착 주기가 4시간에서 8시간으로 연장됨에 따라 분자 체 흡착기의 재생 횟수가 6회에서 3회로 감소했습니다. 이는 장비 밸브와 분자 체의 수명을 연장할 뿐만 아니라 전력 부하를 줄여 상당한 에너지 절감 효과를 가져왔습니다.
Jalon의 5세대 고성능 분자체 JLPM은 공기 예비 정화 장치에 적합한 X-크리스탈 분자체입니다. 이 제품은 CO₂와 수증기를 효율적으로 흡착할 뿐만 아니라, 우수한 동적 특성과 물리적 특성을 갖추고 있습니다. 표준 공정 조건에서 JLPM은 일반적으로 알루미나와 시너지 효과를 발휘하며, 수증기와 CO₂에 대해 매우 높은 흡착 용량을 보입니다. 13X 분자체 대신 사용 시, 충진량을 최적화하면 흡착 주기를 두 배로 늘릴 수 있습니다.
또한, 5세대 고성능 분자체 JLPM은 공기 분리 설비 설계자와 운영자에게 다양한 이점을 제공할 것입니다. 새로운 공기 분리 설비를 설계할 때 JLPM을 적용하면 공기 분리 설비의 면적을 줄일 수 있어, 이에 따라 설비 투자 비용과 운영 비용을 절감할 수 있습니다. 기존 설비를 개조할 경우, JLPM 분자체를 교체하면 에너지 소비를 줄이고 설비의 수명을 연장할 수 있습니다.
본 서신은 리튬 이온 배터리용 전해질 생산을 위해 유기 용매를 건조하는 데 사용하기 위해, 뤄양 자론 마이크로-나노 신소재 유한공사(Luoyang Jalon Micro-nano New Materials Co., Ltd)의 ‘분자 체 JLOED 3.0-5.0 MM’ 제품을 평가했음을 알려드리기 위한 것입니다. 미국 캘리포니아주 치코(Chico)에 위치한 당사의 연구개발 및 생산 시설에서 ‘분자체 JLOED 3.0-5.0 MM’ 제품을 사용하여 처리한 유기 용매는 10ppm 미만의 극히 낮은 수분 함량을 보여 당사의 규격을 충족하였습니다. 이 분자체 제품은 당사의 품질 요건을 충족하였으며, 리튬 이온 배터리 산업에서 유기 용매를 건조하는 데 사용하기를 적극 권장합니다. 또한 해당 회사의 기술 지원에 깊이 감사드립니다.
나노테크 에너지
뤄양 자론 마이크로-나노 신소재 유한공사의 JLPM 시리즈 분자체는 주로 일반 산업용 가스의 극저온 건조에 사용됩니다. 공기 분리 장치의 정제 시스템은 H₂O와 CO₂를 제거할 뿐만 아니라, 천연가스 및 기타 탄화수소의 탈황(H₂S 및 머캡탄 제거)과 CO₂ 제거도 수행합니다.
특히 언급할 만한 점은 Yuntianhua United Commerce Co., Ltd.의 52,000 Nm³/저온 공기 분리 장치 프로젝트입니다. 이 공기 분리 장치의 설계 및 제조 방식은 공기 및 흡착기에 수직 방사형 흐름 설계를 채택하였으며, 처리 용량은 311,352 Nm³/h입니다. 5.13 bar(A)의 흡착 압력, 당사의 JLPM3 고효율 분자 체 92톤과 활성 알루미나 107톤을 적재하여, 공기 중 이산화탄소(CO₂) 함량이 평균 1,000 ppm(2,000 PPM)인 상태에서도 장비의 즉각적이고 안정적인 작동을 보장하며, 분자 체에서 배출되는 CO₂는 0.1 PPM 미만입니다.
5세대 고성능 분자체 JLPM1은 공기 분리 설비의 예비 정제 장치(APPU)에 사용되는 첨단 분자체입니다. 이전 세대에 비해 5세대 고성능 분자체 JLPM1은 CO₂ 흡착 능력이 크게 향상되었으며, 공기 분리 설비 설계자 및 운영자에게 다양한 이점을 제공할 것입니다. 새로운 공기 분리 플랜트를 설계할 때, 5세대 고성능 분자체 JLPM1을 적용하면 공기 분리 설비의 설치 면적을 줄일 수 있어, 이에 따라 설비 투자 비용과 운영 비용을 절감할 수 있습니다. 또한, 5세대 고성능 분자체 JLPM1은 기존 설비의 개조에도 사용할 수 있어, 에너지 소비를 줄이거나 공기 분리 처리 능력을 향상시킬 수 있습니다.
산소 분자체는 VPSA 산소 생산 장비의 원활한 작동을 보장하는 데 중요한 소재입니다. 이번 프로젝트는 당사의 JLOX-103 리튬계 고효율 산소 분자체의 또 다른 성공 사례입니다.
CSSC 황강 귀금속 유한공사가 설계 및 시공한 주하이 웨위펑 철강 유한공사의 30,000Nm3/h 압력 변동 흡착(VPSA) 산소 생산 프로젝트가 2019년 6월 27일 성공적으로 가동을 시작했습니다. 2020년 5월 29일 현재, 이 설비는 11개월 동안 안정적으로 가동되고 있으며, 모든 지표가 설계 지표를 상회하고 있습니다. 고객들로부터 높은 평가와 찬사를 받았으며, 기업에 연간 1억 5천만 위안의 누적 효과를 창출했습니다. 동시에, 이 프로젝트는 지능형 산소 생산, 모바일 제어 및 원격 모니터링을 통해 생산을 지도함으로써, 산업의 친환경적이고 지능적인 발전을 실현하는 데 기여하고 있습니다.
이 프로젝트는 4대의 압력 변동 흡착(VPSA) 방식 산소 발생기를 병렬로 사용합니다. 단일 장치 1대는 시간당 7,500Nm³의 산소를 생산하고, 산소 순도는 80%로 설계되었습니다. 이 장비에는 당사(뤄양 자론 마이크로 나노 신소재 유한공사)의 JLOX-103 리튬계 고효율 산소 분자체 68톤이 충전되어 있으며, 실제 산소 생산량은 7,650Nm³/h에 달하고 산소 농도는 82.3% 이상입니다. 이 프로젝트의 4세트 장비에는 당사의 JLOX-103 산소 분자체 272톤이 충전되어 있으며, 총 산소 생산량은 30,000Nm³/h를 초과합니다.
산소 분자체는 VPSA 산소 생산 설비의 가동을 보장하는 데 중요한 소재입니다. 이번 프로젝트는 당사의 JLOX-103 리튬형 고효율 산소 분자체의 또 다른 성공 사례입니다.
뤄양 자론 마이크로-나노 신소재 유한공사의 JLOX-100 시리즈 고효율 산소 발생 분자체는 리튬 X형 알루미노실리케이트 결정으로, 국제적으로 선진적인 수준의 산소 발생 분자체입니다. 철강, 비철금속, 화학 산업, 용광로 에너지 절약 개조, 환경 보호, 제지, 양식, 의료 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다.
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