PSA 산소 발생 플랜트

PSA 산소 발생 플랜트는 분자체 기술을 기반으로 한 첨단 산소 생산 장비입니다. 주요 원리는 분자체의 물리적 흡착 및 탈착 특성을 이용하는 것입니다. 가압 조건에서 분자체는 공기 중의 질소를 선택적으로 흡착하여 흡착되지 않은 산소를 농축할 수 있습니다. 추가적인 정화 과정을 거쳐 농축된 고순도 산소가 방출되어 환자가 호흡할 수 있도록 제공됩니다. 시스템의 압력이 낮아지면 분자체는 이전에 흡착된 질소를 방출하고 다시 대기 중으로 배출합니다. 이 공정은 두 개의 흡착탑 사이에서 교대로 수행됩니다. 주기적인 가압 및 감압 사이클을 통해 고농도 산소가 지속적이고 안정적으로 생산되어 지속적인 산소공급이 가능합니다.

압력 변동 흡착(PSA)은 공기 중의 산소와 질소를 분리하여 산소를 생성하는 분자체에 의한 산소와 질소의 서로 다른 흡착을 기반으로 합니다. 상온, 저압 조건에서 산소 생산을 완료할 수 있으며, 저렴한 비용, 간단한 조작 및 빠른 산소 생산이 가능합니다. 병에 담긴 액체 산소를 신속하게 대체했으며 안전성, 경제성, 편리성으로 병원 산소 공급의 주류 장비가 되었습니다. PSA 기술은 1970년대부터 미국과 독일에서 사용되기 시작했습니다. 대부분의 PSA 산소 발생기는 공기 압축 시스템, 저온 건조 시스템, 산소 생산 시스템 및 제어 시스템으로 구성됩니다. 기본 작업 과정은 다음과 같습니다. 공기 압축기는 공기를 공기 저장 탱크로 밀어 넣고 차가운 건조기로 건조시킵니다. 압축되고 건조된 공기는 산소 생산 시스템으로 들어갑니다. 산소 생산 시스템은 분자체를 사용하여 고압 및 저압에서 산소와 질소의 흡착 능력을 변화시켜 공기 중의 산소와 질소를 분리합니다. 흡착탑 순환 중에 산소 농도가 90% 이상에 도달하면 부스터 펌프가 자동으로 산소를 저장 탱크로 밀어 넣기 시작하여 산소 사용 장비에 산소를 공급할 수 있습니다.

공기 압축 시스템

공기 압축 시스템의 기능은 공기를 흡입 및 필터링하고 압축 및 저장하며 산소 생산 시스템에 깨끗한 공기와 부분 압력을 제공하는 것입니다. 일반적인 구조는 공기 필터, 공기 압축기 및 공기 저장 탱크로 구성됩니다. 흡입된 공기는 일반적으로 공기 압축기에 의해 가압되기 전에 여러 단계를 거쳐 필터링됩니다. 압축된 공기는 공기 저장 탱크로 들어갑니다. 이 부분은 흡입되는 공기량이 많아 필터부에 공기 중의 불순물이 쉽게 채워져 막히게 되어 공기흡입부가 고장나고 기계 전체가 작동하지 않게 되는 부분입니다. 실제 적용에서는 필터 부품이 제때에 유지 관리 및 청소되지 않아 작동이 중단되는 경우가 많습니다. 또한, 공기압축기는 장기간 작동되기 때문에 유지관리도 매우 중요합니다. 심한 마찰로 인해 기계 헤드가 손상되는 것을 방지하려면 윤활유를 자주 교체해야 합니다.

저온 건조 시스템

PSA 산소 발생 플랜트의 핵심 부분은 분자체이며, 분자체는 공기 습도에 대한 요구 사항이 높습니다. 습도가 너무 높으면 분자체가 공기 중의 수분을 너무 많이 흡수하여 산소와 질소의 분리 및 흡착이 빨리 실패합니다. 따라서 저온 건조 시스템도 산소 발생기의 필수적이고 중요한 부분입니다. 냉간건조시스템은 압축공기 중의 수분을 냉각, 응축시킨 후 배출시키는 시스템입니다. 냉간 건조 후 압축 공기는 산소 생산 부분으로 들어갑니다. 현재 주류 산소 발생기의 저온 건조 부분은 냉매로 냉각됩니다. 열교환기와 증발기를 통해 압축공기 중의 수분이 응축되어 배출됩니다. 습한 압축 공기는 먼저 예비 냉각을 위해 열교환기로 들어간 다음 증발기를 통과합니다. 냉매는 증발하고 공기 중의 열을 더 흡수합니다. 압축된 공기는 다시 냉각되고, 그 안의 수분과 오일은 응축됩니다. 냉각된 압축 공기는 수분 분리기를 통과하여 응축된 수분과 오일을 공기 중에서 분리합니다. 냉간건조된 압축공기는 열교환기를 통과하여 공기압축기 시스템으로 유입되는 압축공기를 냉각시켜 산소생산시스템으로 출력합니다.

산소 생산 시스템

산소생산시스템은 산소발생기의 핵심 부품입니다. 이 부분에서 공기는 순도 90% 이상의 산소로 변환되어 환자에게 제공될 수 있습니다. 주요 부분은 압력 펌프, 산소 완충 탱크 및 일부 다방향 회전식 분배 밸브 및 기타 액세서리 외에 흡착탑입니다. 대부분의 산소 발생기에는 한 주기로 작동하는 두 개의 흡착탑이 장착되어 있습니다. 저온 건조 시스템에서 보내진 압축 공기는 흡착탑을 통과하며 질소를 흡착하여 고순도 산소가 배출됩니다. 부스터 펌프로 가압한 후 산소 완충 탱크를 통해 환자에게 직접 산소를 공급할 수 있습니다. 현재 대부분의 산소발생기의 분자체는 질소를 우선적으로 흡착할 수 있는 제올라이트 분자체를 사용하고 있습니다. 또한, 흡착탑에는 이산화탄소를 더욱 제습, 제거하는 건조제도 장착되어 있습니다. 저온 건조된 공기는 흡착탑으로 유입되고, 공기 중의 질소, 이산화탄소 및 극소량의 수증기가 흡착탑에 흡착됩니다. 남은 산소는 직접 배출됩니다. 감압 후 분자체의 질소 흡착 용량이 감소하고 흡착된 질소가 배출됩니다. 질소 배출 후의 분자체는 가압 후 다시 질소를 흡착할 수 있습니다.

두 개의 흡착탑은 질소를 가압하고 배출하는 과정을 교대로 반복하며, 필요한 산소가 지속적으로 생산됩니다.

제어 시스템

제어 시스템은 주로 각 구성 요소의 작동 순서를 제어합니다. 각 구성 요소의 작동 압력 임계값에 따라 공기 압축기, 부스터 펌프, 저온 건조기 및 기타 구성 요소의 작동 절차를 제어합니다. 또한 사용자 인터페이스의 I/O 제어, 경보 및 오류 정보 등도 제공합니다. 일반 전기 부품으로 다른 전기 제품과 다르지 않습니다.

(1) 전자제품 제조

전자 제조 분야, 특히 반도체 생산 공정에서 PSA(압력 변동 흡착) 산소 발생기는 중요한 역할을 합니다. 반도체 생산에는 고순도 산소에 대한 엄격한 요구 사항이 있는 여러 주요 공정 단계가 포함됩니다. 예를 들어 산화 공정에서는 실리콘 웨이퍼 표면에 균일하고 얇은 산화막을 형성해야 하는데, 이는 소자의 성능과 신뢰성에 직접적인 영향을 미친다. 세정단계에서는 고순도 산소를 이용해 실리콘 웨이퍼 표면의 유기물과 파티클을 제거해 소자의 청결도를 확보하고 후속 공정의 불량을 방지한다. 전자부품의 화학기상증착(CVD), 물리기상증착(PVD) 등의 가공 공정에서도 안정적인 고순도 산소 공급이 필요하다. PSA 산소 발생기는 이러한 요구 사항을 지속적으로 충족하고 공정 중 정확한 대기 제어를 보장하여 제품 일관성과 품질을 향상시킬 수 있습니다. 또한 PSA 산소 발생기는 높은 효율성과 경제성으로 인해 반도체 제조 공장에 이상적인 선택입니다. 내부적으로 구축된 산소 생산 시스템은 외부 공급에 대한 의존도를 줄이고, 물류 비용과 공급망 위험을 줄이며, 산소 생산을 유연하게 조정하여 생산 변동에 대처하고 대규모 생산 요구를 충족할 수 있습니다.

(2) 식품 및 음료 산업

식품 및 음료 산업에서는 PSA(압력 변동 흡착) 산소 발생기가 식품 보존 공정에 널리 사용됩니다. 주요 기능은 고농도 산소를 공급하여 식품의 유통기한을 연장하는 것입니다. 현대 식품 포장 기술에서 포장에 고순도 산소를 사용하면 혐기성 박테리아의 성장을 효과적으로 억제하고 식품의 산화 과정을 늦추어 식품의 신선도와 영양가를 유지할 수 있습니다. 예를 들어 신선한 고기, 과일, 야채, 유제품 등 부패하기 쉬운 식품의 유통기한은 고농도 산소로 처리한 후 크게 연장될 수 있습니다. 또한, PSA 산소발생기를 사용하면 포장 과정에서 산소 순도와 농도의 안정성을 확보할 수 있어 기존 방식에서 발생할 수 있는 산소 농도 변동 문제를 방지하고 식품의 안전성과 품질을 더욱 향상시킬 수 있습니다. 식품 및 음료 생산 라인에서 PSA 산소 발생기는 제품의 유통기한을 향상시킬 뿐만 아니라 기업이 생산 효율성을 개선하고 손실과 비용을 줄이는 데도 도움이 됩니다. 동시에 고농도 산소 포장 기술은 제품의 시장 경쟁력을 향상시키고 고품질 식품에 대한 소비자의 요구를 충족시킵니다.

(3) 잠수함 및 잠수장비

잠수함 및 다이빙 장비에서 PSA(압력 변동 흡착) 산소 발생기의 적용은 주로 승무원과 다이버가 폐쇄된 환경에서 충분한 산소 공급을 받을 수 있도록 보장하는 데 중요합니다. 잠수함에서 승무원이 직면하는 가장 큰 과제 중 하나는 장기간의 다이빙과 수중 작전으로 인해 적절한 산소 수준을 유지하는 것입니다. 전통적인 산소 공급 방법은 일반적으로 대량의 압축 산소를 저장하는 데 의존하는데, 이는 귀중한 공간을 차지할 뿐만 아니라 특정 안전 위험을 초래합니다.

PSA 산소 발생기는 주변 공기에서 산소를 추출하여 지속적이고 안정적이며 효율적인 산소 생성 방법을 제공하여 잠수함의 자율 전투 능력과 안전성을 크게 향상시킵니다. 다이빙 장비의 경우, 특히 장기 수중 작업 및 심해 탐사에서 PSA 산소 발생기도 중요한 역할을 합니다. 다이버가 닫힌 잠수 벨이나 잠수복을 입고 작업할 때 전통적인 산소 실린더는 산소 고갈로 인해 작업 시간을 제한하는 반면 PSA 산소 발생기는 실시간으로 산소를 생성할 수 있어 다이버가 임무 전반에 걸쳐 지속적인 산소 공급을 보장하여 크게 확장됩니다. 수중 작업 시간을 단축하고 작업 효율성과 안전성을 향상시킵니다. 또한 PSA 산소 농축기의 휴대성과 높은 효율성으로 인해 현대 다이빙 장비의 중요한 부분이 되었습니다. 그들은 군사 다이빙, 심해 탐사, 해양 공학 및 기타 분야에서 널리 사용되어 다이빙 기술의 개발 및 적용을 촉진합니다. 따라서 PSA 산소농축기를 잠수함 및 다이빙 장비에 적용하는 것은 산소 공급 문제를 해결할 뿐만 아니라 전반적인 작동의 안전성과 효율성을 향상시켜 이 분야에서 없어서는 안 될 기술 장비가 되고 있습니다.

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