공기액화 분리 시스템 ASU(Air Separation Unit)
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저온 공기분리 방식은 공기중에 포함되어 있는 78%의 질소, 21%의 산소, 0.9%의 아르곤, 미량의 희귀가스 외에 수분, 이산화탄소, 아세틸렌, 메탄 및 다수의 불순물 중 유용한 성분을 순수성분으로 분리·추출하기 위한 방법 중 하나이다. 1. 공기의 압축 - 공기의 효율적인 액화분리를 위해 원료공기를 일정한 압력까지 압축한다. 2. 예비정제 - 공기성분중 -150℃ 이하로 냉각액화하는 과정에서 연속운전에 방해가 되는 불순물인 수분 및 이산화탄소를 미리 제거하는 공정으로 화학적 방법과 물리적 방법이 있다. 3. 공기의 냉각·액화 - 가스를 고압으로 작은 구멍을 통해 감압시키면 감압전보다 온도가 떨어지는 성질(Joule-Thomson Effect)을 이용하는 방법과 미리 압축되어진 실린더내의 가스를 팽창터빈을 통해 팽창시켜 급격히 냉각시키는 단열팽창을 이용한 방법이 있다. 한편 공기의 액화에는 적정한 수준의 저온(-150℃)이 필요한데 이를 경제적으로 얻기 위해 단열팽창과 열교환기를 조합시켜 예비냉각 시킨 후 엔탈피 팽창을 시키는 방법이 일반적으로 행해지고 있다. 4. 공기의 정류분리 - 정류(Rectification)는 2가지 이상의 성분을 포함하는 혼합액으로부터 각 성분의 비점차를 이용해 순수성분을 분별하는 조작 중 하나로 저비점인 질소는 증발하기 쉽고 고비점 성분인 산소는 증발이 어렵기 때문에 가열이 진행됨에 따라 액중의 산소농도가 높아진다. 그런데 가열진행 과정에서 증기상과 잔류액상이 항상 고유한 기액평형을 갖는 특성이 있어 액상으로부터는 질소가 증발하고 기상으로부터는 산소가 응축하여 평형상태에 도달하게 된다. 5. 한냉수지 - 공기의 냉각·액화에 이어지는 분리공정은 -170℃부터 -190℃의 초저온에서 이루어지며 열교환기, 정류탑 등의 기기는 충분한 단열로 이루어진 콜드박스(Cold-Box) 보냉장치에 설치하게 된다 <화학저널 2000/11/20> |
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