PSA 질소발생기는 변압흡착 방식을 사용하여 질소를 생성합니다. 흡착타워 내에 CMS(Carbon Molecular Sieve)는 압력에 따라 질소와 산소를 분리하는데, 전통적인 냉각방식을 통한 질소생성과 비교할 때, 설비구조 간소, 제작 용이, 높은 자동화 운영, 낮은 운영비용 등 투자 회수 기간이 매우 짧습니다.

CMS는 아래 사진에서 보는 바와 같이 수많은 미세기공을 가진 물체로, 산소분자를 우선적으로 흡착하고, 소량의 질소분자를 흡착하여 일정한 조건에서 질소, 산소를 분리하는 작용을 합니다. 일반적으로, 압력이 높은 상태에서 흡착제는 더 많은 량을 흡착하고, 압력이 낮은 상태에선 흡착량이 줄어듭니다.

현장 질소발생의 4단계

연속적인 질소생산을 위해, 일반적으로 두개의 흡착타워에서 교차 생산 및 재생이 이뤄지며, 그 과정은 아래와 같습니다 :

흡착

CMS를 충진한 흡착타워는 A,B 흡착타워로 나뉩니다. 압축된 공기가 A흡착타워 하단부를 통해 상단 출구로 흐를 때, O2, CO2 그리고 H20가 흡착되고, 질소는 흡착타워의 출구방향으로 흐릅니다.

균압

일정시간이 지나고, A흡착타워 내 CMS는 포화상태가 됩니다. 이 때, A흡착타워는 자동으로 흡착을 멈추고, B흡착타워와 짧은 시간동안 균압과정을 거치게 되고, 이는 B흡착타워에 압력을 채워 질소발생을 높이려는 목적입니다. 균압이란, 두개의 흡착타워를 연결하여, 한 개의 흡착타워의 기체를 다른 흡착타워로 옮겨, 최종적으로 두개의 흡착타워 내의 기압을 균형하게 만들어 주는 것입니다.

탈착

균압과정을 거치고 난 뒤, A흡착타워는 하단 가스배출구를 통해 남은 가스를 배출하여, 흡착타워 내 압력은 최종적으로 대기압과 같은 압력으로 도달하게 되고, 흡착하였던 O2, CO2, H20를 탈착하여 다시 흡착이 가능한 상태로 재생합니다.

퍼지

CMS의 철저한 재생을 위해, 질소를 활용하여 A흡착타워를 퍼징합니다.

상기과정(대략 1분)은 압력 변동을 통해 실현되며, 이와 같은 기술을 PSA(Pressure Swing Adsorption--- PSA)라 칭합니다.