안녕하세요! 저는 액체산소 플랜트 공급업체입니다. 오늘은 액체산소 플랜트가 어떻게 산소를 정화하는지 알려드리겠습니다. 산소는 의료에서 제조에 이르기까지 다양한 산업에서 매우 중요하며 산소를 순수하게 만드는 것이 중요합니다.
산소원의 기초
우선, 산소는 어디에서 오는가? 음, 가장 흔한 원인은 우리가 매일 호흡하는 공기입니다. 공기는 약 78%의 질소, 21%의 산소, 그리고 아르곤, 이산화탄소, 네온과 같은 소량의 기타 가스로 구성됩니다. 이 혼합물에서 순수한 산소를 얻으려면 나머지 혼합물과 분리해야 합니다.
초기 여과
정화 과정은 여과부터 시작됩니다. 공기는 대형 흡기 시스템을 통해 식물 안으로 흡입됩니다. 더 나아가기 전에 일련의 필터를 통과합니다. 이 필터는 공기 중의 먼지, 먼지 및 기타 고체 입자를 모두 걸러내는 큰 체와 같습니다. 이는 요리를 시작하기 전에 집을 청소하는 것과 같습니다. 먼저 모든 쓰레기를 제거하고 싶습니다. 이러한 고체 입자는 이후의 정제 단계를 혼란스럽게 하고 장비를 손상시킬 수 있기 때문에 이 단계는 매우 중요합니다.
압축 및 냉각
공기를 여과한 후에는 압축할 차례입니다. 압축은 스펀지를 쥐어짜는 것과 같습니다. 즉, 공기가 차지하는 공간을 줄여줍니다. 이는 기본적으로 대형 펌프인 압축기를 사용하여 수행됩니다. 공기가 압축되면 온도가 올라갑니다. 하지만 우리는 다음 단계에서 뜨거운 공기를 원하지 않기 때문에 온도를 다시 낮추기 위해 쿨러를 사용합니다. 이 냉각 과정은 공기의 물리적 특성을 제어하는 데 도움이 되고 다양한 가스를 더 쉽게 분리할 수 있게 해주기 때문에 매우 중요합니다.
물과 이산화탄소 제거
이제 공기에는 여전히 수증기와 이산화탄소가 남아 있으므로 이를 제거해야 합니다. 공정 후반에 수증기가 얼어 파이프를 막을 수 있고, 이산화탄소도 문제를 일으킬 수 있습니다. 수증기를 제거하기 위해 우리는 실리카겔이나 분자체와 같은 물질로 채워진 흡착제 베드를 사용합니다. 이러한 물질은 물 분자를 위한 작은 자석과 같습니다. 그들은 물을 끌어당겨 붙잡고 공기를 건조하게 만듭니다. 이산화탄소 제거에도 비슷한 과정을 사용합니다. 공기는 이산화탄소 분자를 가두도록 설계된 또 다른 흡착층을 통과합니다. 이렇게 하면 질소, 산소 및 약간의 아르곤이 더 깨끗하게 혼합된 상태가 됩니다.
극저온 증류
이것이 산소 정화 공정의 핵심인 극저온 증류입니다. 극저온(Cryogenic)은 정말, 정말 차갑다는 뜻입니다. 우리는 -180°C 이하의 극도로 낮은 온도까지 공기를 냉각시킵니다. 이 온도에서 공기는 액체로 변합니다. 서로 다른 가스는 서로 다른 끓는점을 갖고 있으며, 이것이 바로 우리가 이를 분리하는 데 사용되는 것입니다. 질소는 산소(-183°C)보다 끓는점이 낮습니다(-196°C). 따라서 액체 공기를 천천히 가열하면 질소가 먼저 끓고 다시 기체로 변합니다. 우리는 이 질소 가스를 수집하여 다른 목적으로 사용할 수 있습니다. 남은 액체는 대부분 산소이지만 여전히 약간의 아르곤이 포함되어 있습니다.
아르곤 제거
순수한 산소를 얻으려면 아르곤을 제거해야 합니다. 아르곤은 질소와 산소 사이의 끓는점(-186°C)을 가지고 있습니다. 우리는 산소에서 아르곤을 분리하기 위해 두 번째 증류탑을 사용합니다. 이 컬럼에서는 액체 혼합물이 다시 가열되고 아르곤이 증발하여 수집됩니다. 남은 것은 고순도 액체산소뿐이다.
최종 정제 및 품질 관리
이러한 모든 단계를 거친 후에도 우리는 산소가 최대한 순수한지 확인하기 위해 최종 정제 작업을 수행합니다. 우리는 남아있는 미량 불순물을 제거하기 위해 촉매 산화와 같은 다양한 방법을 사용합니다. 그리고 이제 품질관리를 할 차례입니다. 우리는 산소가 요구되는 순도 표준을 충족하는지 확인하기 위해 산소를 테스트합니다. 여기에는 다양한 가스와 불순물의 수준을 측정하기 위해 정교한 분석 장비를 사용하는 것이 포함됩니다. 산소가 이러한 모든 테스트를 통과해야만 사용할 수 있을 만큼 순수한 것으로 간주됩니다.
정제된 산소의 응용
정제된 액체 산소는 다양한 용도로 사용됩니다. 의료 분야에서는 병원에서 환자의 호흡을 돕기 위해 사용됩니다.의료용 액체산소 플랜트의료용으로 엄격한 품질 기준을 충족하는 산소를 생산하도록 특별히 설계되었습니다. 제조 산업에서는 금속 절단 및 용접과 같은 공정에 산소가 사용됩니다. 이는 금속이 더 높은 온도에서 연소되도록 돕고 절단 및 용접을 보다 효율적으로 만듭니다. 그리고 화학 산업에서는 다양한 화학 반응에서 산소가 산화제로 사용됩니다.
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참고자료
- 페리, RH, & 그린, DW(1997). 페리의 화학 엔지니어 핸드북. 맥그로-힐.
- Kohl, AL, & Nielsen, RB(1997). 가스 정화. 걸프 출판사.
