KR101659760B1 - 3탑을 이용한 질소 또는 산소 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3탑을 이용한 질소 또는 산소 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 흡착 공정, 균압 공정 및 탈착 공정을 통해, 질소와 산소를 포함하는 원료 가스로부터 질소 또는 산소를 분리, 생산하는 가스 제조장치에 있어서, 상기 원료 가스에 포함된 질소와 산소 중에서 선택된 어느 하나를 흡착하는 흡착제가 충전된 3개의 흡착탑을 포함하고; 상기 3개의 흡착탑 중에서, 2개의 흡착탑이 흡착 공정을 진행하면, 나머지 1개의 흡착탑은 탈착 공정을 진행하며; 상기 3개의 흡착탑 중에서, 2개의 흡착탑이 균압 공정을 진행하면, 나머지 1개의 흡착탑은 흡착 공정을 진행하는 가스 제조장치, 및 이를 이용한 가스 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 질소와 산소를 포함하는 원료 가스(공기 등)로부터 고순도의 질소나 산소를 효율적으로 분리, 생산할 수 있으며, 높은 생산성과 경제성 등을 도모할 수 있다.

Description

3탑을 이용한 질소 또는 산소 제조장치 및 제조방법 {APPARATUS AND METHOD FOR PRODUCING NITROGEN OR OXYGEN GAS USING THREE TOWERS}

본 발명은 3탑을 이용한 질소 또는 산소 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 질소와 산소를 포함하는 원료 가스로부터 3개의 탑(tower)을 이용하여 고순도의 질소나 산소를 효율적으로 분리, 생산할 수 있는 3탑을 이용한 질소 또는 산소의 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.

질소(N₂)와 산소(O₂)를 포함하는 원료 가스(예를 들어, 공기)로부터 고순도의 질소나 산소를 분리하여 생산하는 방법은 크게 3가지로서, 비점(boiling point) 차이를 이용한 극저온(Cryogenic) 방법, 투과속도 차이를 이용한 멤브레인(Membrane) 방법, 및 흡착성 차이를 이용한 압력 스윙 흡착(PSA ; Pressure Swing Adsorption) 방법이 있다. 이들 중에서, 압력 스윙 흡착(이하, "PSA"이라 한다.) 방법은, 다른 방법에 비해 고순도 및 경제성 등에서 유리하여 광범위하게 사용된다.

PSA 방법에서는 가스를 선택적으로 흡착할 수 있는 흡착제를 이용한다. 흡착제로는 세공을 가지는 다공질체가 사용된다. 예를 들어, 공기로부터 고순도의 질소를 분리함에 있어서는 탄소 분자체(CMS 또는 MSC ; Carbon Molecular Sieves)가 주로 사용되고, 공기로부터 고순도의 산소를 분리함에 있어서는 제올라이트 분자체(Zeolite Molecular Sieves)가 주로 사용된다.

PSA 방법을 통해 가스를 분리, 생산하는 공정은 크게 흡착 공정, 균압 공정 및 탈착 공정으로 구분되며, 이러한 공정의 반복을 통해 고순도의 질소나 산소를 생산한다. 또한, PSA 방법을 통해 질소나 산소를 분리, 생산함에 있어서는 2개의 흡착탑(Adsorption tower)이 사용된다. 흡착탑에는 질소나 산소를 선택적으로 흡착할 수 있는 흡착제가 충전되어 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 PSA식 가스 제조장치로서, 이는 유입된 공기(Air)로부터 PSA 방법을 통해 질소(N₂)를 생산하는 제조장치의 구성도를 보인 것이다.

도 1을 참조하면, PSA 방법을 이용하는 질소 제조장치(분리장치)는, 일반적으로 압축기(3)와, 2개의 흡착탑(1)(2)과, 버퍼 탱크(5)(Buffer tank)와, 복수의 밸브(V1 ~ V8)를 포함한다. 또한, 압축기(3)와 2개의 흡착탑(1)(2) 사이에는 드라이어(dryer)(4)가 설치되어 있다. 압축기(3)는 유입된 공기를 압축하며, 드라이어(4)는 공기 내에 포함된 수분을 제거한다. 상기 2개의 흡착탑(1)(2), 즉 제1 흡착탑(1)과 제2 흡착탑(2)의 내부에는 흡착제(CMS)가 충전되어 있다. 이때, 흡착제는 탄소 분자체(CMS)가 주로 사용된다.

제1 흡착탑(1)과 제2 흡착탑(2) 중에서 선택된 어느 하나가 가압에 의해 흡착 공정을 진행하는 경우, 나머지 다른 하나는 탈착 공정을 진행한다. 흡착 공정에서는 질소(제품 가스)가 생산되며, 생산된 질소는 버퍼 탱크(5)로 공급되어 회수된다. 탈착 공정에서는 흡착제(CMS)로부터 산소가 탈착(이탈)되어 흡착제(CMS)의 재생이 진행된다. 또한, 흡착 공정과 탈착 공정의 사이에서는 탈착 준비(또는 흡착 준비)를 위한 균압 공정이 진행된다. 보다 구체적으로, 각 흡착탑(1)(2)은 흡착 공정(가압) - 균압 공정(감압) - 탈착 공정(대기압 감압) - 균압 공정(가압)을 연속적으로 진행하며, 제1 흡착탑(1)이 흡착 공정을 진행하는 경우, 제2 흡착탑(2)은 탈착 공정을 진행한다. 이하, 도 1을 참조하여, 제1 흡착탑(1)의 공정을 기준으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 흡착 공정에서는 가압에 의해 흡착이 진행된다. 도 1을 참조하면, 압축기(3)에 의해 가압된 압축 공기는 드라이어(4)를 통해 수분이 제거된 다음, 제1 흡착탑(1)의 내부로 유입된다. 이 과정에서 제1 흡착탑(1)은 가압되며, 원료 공기 중의 산소는 제1 흡착탑(1) 내에 충전된 흡착제(CMS)에 흡착된다. 이때, 유입 밸브(V1)는 열려 있으며, 제1 흡착탑(1) 내에는 질소가 분리, 생산되고 농축된다. 이후, 유출 밸브(V2)가 개방되면, 제1 흡착탑(1) 내의 질소는 버퍼 탱크(5)로 공급되어 회수된다. 참고로, 이 과정에서, 제2 흡착탑(2)의 경우에는 탈착 공정이 진행된다. 이때, 제2 흡착탑(2)에 연결된 배기 밸브(V6)가 개방되면, 제2 흡착탑(2) 내의 흡착제(CMS)에 흡착된 산소는 탈착(이탈)되어 외부로 배기된다. 도 1에서, 도면 부호 6은 소음기(Silencer)이다.

다음으로, 균압 공정(감압)이 진행된다. 이때, 균압 밸브(V7)(V8)는 열리고, 나머지 밸브들(V1 ~ V6)은 닫힌다. 이 과정에서, 제2 흡착탑(2)보다 고압의 가스를 포함하고 있는 제1 흡착탑(1)의 가스가 제2 흡착탑(2)으로 유입되어, 제1 흡착탑(1)과 제2 흡착탑(2)은 균압이 유지된다.

이후, 탈착 공정이 진행된다. 탈착 공정에서는 배기 밸브(V3)가 개방되어 제1 흡착탑(1)은 감압된다. 이 과정에서, 제1 흡착탑(1) 내의 흡착제(CMS)에 흡착된 산소는 탈착되어 배기된다. 참고로, 이 과정에서, 제2 흡착탑(2)에서는 흡착 공정이 진행되어 질소가 생산되며, 생산된 질소는 버퍼 탱크(5)로 공급되어 회수된다.

다음으로, 균압 공정(가압)이 진행된다. 이때, 균압 밸브(V7)(V8)는 열리고, 나머지 밸브들(V1 ~ V6)은 닫힌다. 이 과정에서, 제1 흡착탑(1)보다 고압의 가스를 포함하고 있는 제2 흡착탑(2)의 가스가 제1 흡착탑(1)으로 유입되어, 제1 흡착탑(1)과 제2 흡착탑(2)은 균압이 유지된다.

PSA 방법은 이상의 공정을 반복하여 원료 가스(공기)로부터 고순도의 질소(또는 산소)를 분리, 생산한다. 예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-0858195호, 대한민국 등록특허 제10-0851241호 및 대한민국 공개특허 제10-2014-0105610호 등에는 위와 관련한 기술이 제시되어 있다.

그러나 상기 선행 특허문헌들을 포함하는 종래 기술에 따른 PSA 방법, 즉 PSA 방법을 통한 종래의 가스 제조방법(분리방법)은, 예를 들어 다음과 같은 문제점이 있다.

먼저, 균압 공정에서는 목적 가스(질소나 산소)의 생산이 이루어지지 않아 생산성이 떨어지고, 생산량 대비 시간이 오래 걸리는 문제점이 있다. 구체적으로, 균압 공정에서는 제1 흡착탑(1) 및 제2 흡착탑(2) 어느 쪽에서도 목적 가스(질소나 산소)의 생산이 이루어지지 않으며, 균압 공정이 종료될 때까지 대기하는 데드 시간(dead time)이 존재한다. 이에 따라, 가스의 생산이 연속적이지 못하여 생산성이 떨어지고, 생산량 대비 운전 시간이 많이 소요된다.

또한, 목적 가스(질소나 산소)의 생산량 대비 원료 가스(공기) 및 흡착제(CMS)의 사용량이 많다. 아울러, 제1 흡착탑(1) 및 제2 흡착탑(2) 중에서 어느 하나만이라도 작동이 어려운 경우(예를 들어, 제1 흡착탑(1) 및 제2 흡착탑(2) 중 어느 하나 이상에 설치된 밸브의 고장이 발생된 경우), 운전을 중단하고 유지 보수를 해야 하는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-0858195호 대한민국 등록특허 제10-0851241호 대한민국 공개특허 제10-2014-0105610호

이에, 본 발명은 개선된 가스 제조장치 및 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

구체적으로, 본 발명은 질소와 산소를 포함하는 원료 가스로부터 질소나 산소를 분리, 생산함에 있어, 3개의 탑(tower)을 이용하되, 상기 3개의 탑을 효율적으로 가동시킴으로써, 가스의 생산성을 증가시키고, 생산량 대비 시간을 절감할 수 있으며, 또한 원료 가스 및 흡착제의 사용량을 절감할 수 있는 가스 제조장치 및 이를 이용한 가스 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

흡착 공정, 균압 공정 및 탈착 공정을 통해, 질소와 산소를 포함하는 원료 가스로부터 질소 또는 산소를 분리, 생산하는 가스 제조장치에 있어서,

상기 원료 가스에 포함된 질소와 산소 중에서 선택된 어느 하나를 흡착하는 흡착제가 충전된 3개의 흡착탑을 포함하고;

상기 3개의 흡착탑 중에서, 2개의 흡착탑이 흡착 공정을 진행하면, 나머지 1개의 흡착탑은 탈착 공정을 진행하며;

상기 3개의 흡착탑 중에서, 2개의 흡착탑이 균압 공정을 진행하면, 나머지 1개의 흡착탑은 흡착 공정을 진행하는 가스 제조장치를 제공한다.

제1 실시 형태에 따라서, 본 발명에 따른 가스 제조장치는 질소를 생산하기 위한 구성으로서,

산소를 흡착하는 흡착제가 충전되고, 원료 가스가 유입되는 제1 입구 배관과, 분리된 질소가 토출되는 제1 출구 배관과, 흡착제로부터 탈착된 배기가스가 배기되는 제1 배기 배관이 연결된 제1 흡착탑;

산소를 흡착하는 흡착제가 충전되고, 원료 가스가 유입되는 제2 입구 배관과, 분리된 질소가 토출되는 제2 출구 배관과, 흡착제로부터 탈착된 배기가스가 배기되는 제2 배기 배관이 연결된 제2 흡착탑;

산소를 흡착하는 흡착제가 충전되고, 원료 가스가 유입되는 제3 입구 배관과, 분리된 질소가 토출되는 제3 출구 배관과, 흡착제로부터 탈착된 배기가스가 배기되는 제3 배기 배관이 연결된 제3 흡착탑;

상기 제1 출구 배관, 제2 출구 배관 및 제3 출구 배관으로부터 토출된 질소를 회수하는 질소 회수 라인;

상기 제1 배기 배관, 제2 배기 배관 및 제3 배기 배관으로부터 배기된 배기가스가 배출되는 배기가스 배출라인;

상기 제1 출구 배관과 제3 출구 배관을 연결하는 상부 제1 균압 배관;

상기 제1 입구 배관과 제3 입구 배관을 연결하는 하부 제1 균압 배관;

상기 제1 출구 배관과 제2 출구 배관을 연결하는 상부 제2 균압 배관;

상기 제1 입구 배관과 제2 입구 배관을 연결하는 하부 제2 균압 배관;

상기 제2 출구 배관과 제3 출구 배관을 연결하는 상부 제3 균압 배관; 및

상기 제2 입구 배관과 제3 입구 배관을 연결하는 하부 제3 균압 배관을 포함한다.

제2 실시 형태에 따라서, 본 발명에 따른 가스 제조장치는 산소를 생산하기 위한 구성으로서,

질소를 흡착하는 흡착제가 충전되고, 원료 가스가 유입되는 제1 입구 배관과, 분리된 산소가 토출되는 제1 출구 배관과, 흡착제로부터 탈착된 배기가스가 배기되는 제1 배기 배관이 연결된 제1 흡착탑;

질소를 흡착하는 흡착제가 충전되고, 원료 가스가 유입되는 제2 입구 배관과, 분리된 산소가 토출되는 제2 출구 배관과, 흡착제로부터 탈착된 배기가스가 배기되는 제2 배기 배관이 연결된 제2 흡착탑;

질소를 흡착하는 흡착제가 충전되고, 원료 가스가 유입되는 제3 입구 배관과, 분리된 산소가 토출되는 제3 출구 배관과, 흡착제로부터 탈착된 배기가스가 배기되는 제3 배기 배관이 연결된 제3 흡착탑;

상기 제1 출구 배관, 제2 출구 배관 및 제3 출구 배관으로부터 토출된 산소를 회수하는 산소 회수 라인;

상기 제1 배기 배관, 제2 배기 배관 및 제3 배기 배관으로부터 배기된 배기가스가 배출되는 배기가스 배출라인;

상기 제1 출구 배관과 제3 출구 배관을 연결하는 상부 제1 균압 배관;

상기 제1 입구 배관과 제3 입구 배관을 연결하는 하부 제1 균압 배관;

상기 제1 출구 배관과 제2 출구 배관을 연결하는 상부 제2 균압 배관;

상기 제1 입구 배관과 제2 입구 배관을 연결하는 하부 제2 균압 배관;

상기 제2 출구 배관과 제3 출구 배관을 연결하는 상부 제3 균압 배관; 및

상기 제2 입구 배관과 제3 입구 배관을 연결하는 하부 제3 균압 배관을 포함한다.

예시적인 실시 형태에 따라서, 본 발명에 따른 가스 제조장치는, 상기 3개의 흡착탑 중에서 어느 하나의 흡착탑이 작동이 불가능한 경우, 작동이 가능한 2개의 흡착탑을 운전시키기 위한 가스 차단 밸브를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은,

흡착 공정, 균압 공정 및 탈착 공정을 통해, 질소와 산소를 포함하는 원료 가스로부터 질소 또는 산소를 분리, 생산하는 가스 제조방법에 있어서,

상기 원료 가스에 포함된 질소와 산소 중에서 선택된 어느 하나를 흡착하는 흡착제가 충전된 3개의 흡착탑을 이용하고,

상기 3개의 흡착탑 중에서, 2개의 흡착탑에서는 흡착 공정이 진행되게 하고, 나머지 1개의 흡착탑에서는 탈착 공정이 진행되게 하는 단계; 및

상기 3개의 흡착탑 중에서, 2개의 흡착탑에서는 균압 공정이 진행되게 하고, 나머지 1개의 흡착탑에서는 흡착 공정이 진행되게 하는 단계를 포함하는 가스 제조방법을 제공한다.

바람직한 실시 형태에 따라서, 본 발명에 따른 가스 제조방법은,

제1 흡착탑, 제2 흡착탑 및 제3 흡착탑을 포함하는 3개의 흡착탑을 이용하고,

상기 제1 흡착탑 및 제2 흡착탑에서는 흡착 공정이 진행되게 하고, 상기 제3 흡착탑에서는 탈착 공정이 진행되게 하는 제1공정;

상기 제1 흡착탑 및 제3 흡착탑에서는 균압 공정이 진행되게 하고, 상기 제2 흡착탑에서는 흡착 공정이 진행되게 하는 제2공정;

상기 제1 흡착탑에서는 탈착 공정이 진행되게 하고, 상기 제2 흡착탑 및 제3 흡착탑에는 흡착 공정이 진행되게 하는 제3공정;

상기 제1 흡착탑 및 제2 흡착탑에서는 균압 공정이 진행되게 하고, 상기 제3 흡착탑에서는 흡착 공정이 진행되게 하는 제4공정;

상기 제2 흡착탑에서는 탈착 공정이 진행되게 하고, 상기 제1 흡착탑 및 제3 흡착탑에서는 흡착 공정이 진행되게 하는 제5공정; 및

상기 제2 흡착탑 및 제3 흡착탑에서는 균압 공정이 진행되게 하고, 상기 제1 흡착탑에서는 흡착 공정이 진행되게 하는 제6공정을 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 가스 제조방법은, 상기 제1공정 내지 제6공정을 1 사이클(cycle)로 하고, 상기 1 사이클(cycle)을 반복하는 공정을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 질소와 산소를 포함하는 원료 가스로부터 PSA 방법을 이용하여 질소나 산소를 분리, 생산하는 공정이 효율적으로 개선된다.

구체적으로, 본 발명에 따르면, 종래와 비교하여, 목적 가스(질소나 산소)의 생산성이 증가되고, 생산량 대비 운전 시간이 절감되는 효과를 갖는다. 또한, 본 발명에 따르면, 원료 가스 및 흡착제의 사용량이 절감되고 높은 경제성을 가지며, 에너지 소모량이 감소되는 효과를 갖는다.

도 1은 종래 기술에 따른 질소 제조장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 가스 제조장치의 구성도이다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 가스 제조장치의 구성도로서, 이는 가스(질소) 제조공정을 설명하기 위한 구성도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 가스 제조장치의 구성도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 가스 제조장치의 구성도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 가스 제조장치의 구성도로서, 이는 가스(산소) 제조공정을 설명하기 위한 구성도이다.

본 발명에서 사용되는 용어 "및/또는"은 전후에 나열한 구성요소들 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 의미로 사용된다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "하나 이상"은 하나 또는 둘 이상을 의미한다.

본 발명에서 사용되는 용어 "제1", "제2", "제3", "일측", "타측", "상부" 및 "하부" 등은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되며, 각 구성요소가 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다.

본 발명에서 사용되는 용어 "상에 형성", "상부(상측)에 형성", "하부에 형성", "상에 설치", "상부에 설치" 및 "하부에 설치" 등은, 당해 구성요소들이 직접 접하여 적층 형성(설치)되는 것만을 의미하는 것은 아니고, 당해 구성요소들 간의 사이에 다른 구성요소가 더 형성(설치)되어 있는 의미를 포함한다. 예를 들어, "상에 형성(설치)된다"라는 것은, 제1구성요소 위에 제2구성요소가 직접 접하여 형성(설치)되는 의미는 물론, 상기 제1구성요소와 제2구성요소의 사이에 제3구성요소가 더 형성(설치)될 수 있는 의미를 포함한다.

본 발명에서 사용되는 용어 "연결" 및 "설치" 등은, 두 개의 부재가 착탈(결합과 분리)이 가능하게 결합된 것은 물론, 일체 구조의 의미를 포함한다. 구체적으로, 본 명세서에서 "연결" 및 "설치" 등의 용어는, 예를 들어 강제 끼움 방식(억지 끼움 방식); 홈과 돌기를 이용한 끼움 방식; 및/또는 나사, 볼트, 피스, 리벳 등의 체결 부재를 이용한 체결 방식 등을 통하여, 두 개의 부재가 결합과 분리가 가능하도록 결합되는 것은 물론, 용접이나 일체적 성형 등을 통하여 두 개의 부재가 결합된 후, 분리가 불가능하게 구성된 의미를 포함한다. 또한, 상기 "연결" 및 "설치" 등은 기밀성을 갖도록 결합된 의미를 포함할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 실시 형태를 도시한 것으로, 이는 단지 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 제공된다. 또한, 첨부된 도면에서, 각 구성요소 및 영역을 명확하게 표현하기 위해 두께는 확대하여 나타낸 것일 수 있고, 도면에 표시된 두께, 크기 및 비율 등에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 질소(N₂)와 산소(O₂)를 포함하는 원료 가스(혼합 가스)로부터 PSA 방법으로 질소나 산소를 분리하여 생산하는 가스 제조장치 및 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 목적 가스(제품 가스)로서의 질소나 산소가 고순도를 가지면서 높은 생산성 및 경제성 등을 갖도록 효율적으로 제조(분리)될 수 있다.

도 2에는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 가스 제조장치의 구성도가 도시되어 있다.

본 발명은 3탑(three towers) 시스템을 이용한다. 본 발명에서, 3탑은 3개의 흡착탑(A)(B)(C)을 의미하며, 이는 구체적으로 제1 흡착탑(A), 제2 흡착탑(B) 및 제3 흡착탑(B)을 포함한다. 또한, 각 흡착탑(A)(B)(C)에는 흡착제가 충전되어 있다.

본 발명에 따른 가스 제조장치는, 위와 같은 3개의 흡착탑(A)(B)(C)을 포함하며, 상기 3개의 흡착탑(A)(B)(C)은 흡착 공정, 균압 공정 및 탈착 공정을 연속적으로 번갈아가며 진행한다. 이때, 상기 3개의 흡착탑(A)(B)(C) 중에서, 2개의 흡착탑(A)(B)(C)이 흡착 공정을 진행하면, 나머지 1개의 흡착탑(A)(B)(C)은 탈착 공정을 진행한다. 아울러, 상기 3개의 흡착탑(A)(B)(C) 중에서, 2개의 흡착탑(A)(B)(C)이 균압 공정을 진행하면, 나머지 1개의 흡착탑(A)(B)(C)은 흡착 공정을 진행한다.

또한, 본 발명에 따른 가스 제조방법은, 위와 같은 3개의 흡착탑(A)(B)(C)을 이용하며, 상기 3개의 흡착탑(A)(B)(C)을 통해 흡착 공정, 균압 공정 및 탈착 공정을 연속적으로 번갈아가며 진행한다. 이때, 본 발명에 따른 가스 제조방법은, 상기 3개의 흡착탑(A)(B)(C) 중에서, 2개의 흡착탑(A)(B)(C)에서는 흡착 공정이 진행되게 하고, 나머지 1개의 흡착탑(A)(B)(C)에서는 탈착 공정이 진행되게 하는 단계; 및 상기 3개의 흡착탑(A)(B)(C) 중에서, 2개의 흡착탑(A)(B)(C)에서는 균압 공정이 진행되게 하고, 나머지 1개의 흡착탑(A)(B)(C)에서는 흡착 공정이 진행되게 하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 위와 같이 3개의 흡착탑(A)(B)(C)을 이용하되, 상기 3개의 흡착탑(A)(B)(C)이 효율적으로 가동되어, 적어도 생산성이 개선된다. 예를 들어, 균압 공정에서도 목적 가스(질소나 산소)가 생산된다. 즉, 2개의 흡착탑(A)(B)(C)이 균압 공정을 진행하고 있는 동안에 나머지 1개의 흡착탑(A)(B)(C)은 흡착 공정을 진행하여 계속적으로 목적 가스(질소나 산소)를 생산한다.

본 발명에서, 상기 각 흡착탑(A)(B)(C)의 구조나 형상 등은 특별히 제한되지 않는다. 상기 흡착탑(A)(B)(C)은 흡착제를 충전할 수 있고, 가스가 흡착될 수 있는 밀폐 공간을 제공할 수 있는 것이면 좋다.

본 발명의 예시적인 실시 형태에 따라서, 상기 3개의 흡착탑(A)(B)(C)은 하나의 하우징(10)(housing) 내에 형성될 수 있다. 구체적으로, 도 2에 예시한 바와 같이, 본 발명에 따른 제조장치는 하우징(10)을 포함하되, 상기 하우징(10)의 내부에는 적어도 제1 격리벽(11) 및 제2 격리벽(12)이 설치될 수 있다. 이때, 상기 격리벽(11)(12)에 의해 3개의 밀폐 공간이 마련되어, 3개의 흡착탑(A)(B)(C)이 형성될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 따라서, 상기 3개의 흡착탑(A)(B)(C)은 도 10에 예시한 바와 같이, 각각 독립적으로 설치될 수 있다.

본 발명에서, 상기 원료 가스는 질소와 산소를 포함하는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 원료 가스는, 예를 들어 공기(Air) 등으로부터 선택된다. 원료 가스는 각 흡착탑(A)(B)(C)으로 유입 시, 압축되어 유입될 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 흡착제는 원료 가스에 포함된 질소와 산소 중에서 선택된 어느 하나를 흡착할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 흡착제는, 예를 들어 세공을 가지는 다공질체 등으로 선택될 수 있다. 이때, 질소를 목적 가스(제품 가스)로 하는 경우, 상기 흡착제는 산소를 선택적으로 흡착할 수 있는 것으로부터 선택되며, 예를 들어 탄소 분자체(CMS ; Carbon Molecular Sieves) 등이 사용될 수 있다. 또한, 산소를 목적 가스(제품 가스)로 하는 경우, 상기 흡착제는 질소를 흡착할 수 있는 것으로부터 선택되며, 예를 들어 제올라이트 분자체(Zeolite Molecular Sieves) 등이 사용될 수 있다. 아울러, 상기 흡착제는, 예를 들어 펠릿(pellet), 비드(bead) 및/또는 플레이크(flake) 등의 형상을 가질 수 있다.

도 2를 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하면 다음과 같다.

이하, 도 2를 참조하여 설명함에 있어, 질소를 목적 가스(제품 가스)로 하는 경우를 예로 들어 설명한다. 산소를 목적 가스(제품 가스)로 하는 경우, 이는 질소를 목적 가스로 하는 경우와 대비하여 흡착제의 종류 및 부품 명칭에서 약간의 차이가 있고, 장치의 구성 및 운전 공정 등이 거의 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 가스 제조장치는, 본 발명의 제1 실시 형태에 따라서 원료 가스(예를 들어, 압축 공기)가 유입되는 유입 라인(20)과; 제1 흡착탑(A), 제2 흡착탑(B) 및 제3 흡착탑(B)을 포함하는 3개의 흡착탑(A)(B)(C)과; 상기 3개의 흡착탑(A)(B)(C)에서 흡착 공정에 의해 분리되어 생산된 질소가 회수되는 질소 회수 라인(30)과; 상기 3개의 흡착탑(A)(B)(C)에서 탈착 공정에 의해 배기된 배기가스가 배출되는 배기가스 배출 라인(40)과; 균압(또는 동압)을 위한 균압 배관(61 ~ 66)을 포함한다.

본 발명에 따른 가스 제조장치는, 상기한 바와 같이 하우징(10)을 포함하되, 상기 하우징(10)의 내부에 제1 격리벽(11) 및 제2 격리벽(12)이 설치되고, 이러한 격리벽(11)(12)에 의해 상기 3개의 흡착탑(A)(B)(C)이 형성될 수 있다. 이때, 각 흡착탑(A)(B)(C)은 격리벽(11)(12)에 의해 서로 밀폐되며, 가능한 한 동일한 용적을 갖는다. 또한, 각 흡착탑(A)(B)(C)의 내부에는 흡착제가 충전되어 있다. 상기 흡착제는 적어도 산소를 흡착할 수 있는 것으로부터 선택되며, 일례를 들어 탄소 분자체(CMS)가 사용된다.

예시적인 실시 형태에 따라서, 본 발명에 따른 가스 제조장치는, 선택적인 구성요소로서 압축기(82)(Compressor), 드라이어(84)(dryer) 및/또는 버퍼 탱크(90) 등을 더 포함할 수 있으며, 이들(82)(84)(90)은 각각 하나 이상으로서 당업계에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다. 상기 압축기(82)는 원료 가스(예를 들어, 공기)를 압축할 수 있으면 좋으며, 상기 드라이어(84)는 원료 가스 내에 포함된 수분을 제거할 수 있으면 좋다. 상기 압축기(82)와 드라이어(84)는 유입 라인(20)의 전단에 순차적으로 설치될 수 있다. 상기 버퍼 탱크(90)는 질소 회수 라인(30)의 후단에 설치되어, 질소 회수 라인(30)으로부터 유입된 질소를 저장할 수 있으면 좋다. 아울러, 상기 버퍼 탱크(90)에 저장된 질소는 액화 설비(도시하지 않음)로 공급되어 액화될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 가스 제조장치는, 선택적인 구성요소로서 하나 이상의 정화 유닛(86)(Filter unit)을 더 포함할 수 있다. 상기 정화 유닛(86)은 원료 가스 내에 포함된 유분(Oil)이나 이물질 등을 제거할 수 있으면 좋다. 상기 정화 유닛(86)은 유입 라인(20)의 전단에 설치될 수 있다. 상기 정화 유닛(86)은, 구체적으로 드라이어(84)와 유입 라인(20)의 사이, 압축기(82)와 드라이어(84)의 사이, 및/또는 압축기(82)의 전단에 설치될 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 가스 제조장치는, 선택적인 구성요소로서 하나 이상의 소음기(88)(Silencer)를 더 포함할 수 있다. 상기 소음기(88)는 배기가스 배출 라인(40)의 후단에 설치되며, 이는 배기가스를 대기로 방출 시, 소음을 감소시킬 수 있는 것이면 좋다.

상기 제1 흡착탑(A)에는 원료 가스가 유입되는 제1 입구 배관(AL1)과, 분리된 질소가 토출되는 제1 출구 배관(AL2)과, 흡착제로부터 탈착(이탈)된 배기가스(산소 등)가 배기되는 제1 배기 배관(AL3)이 연결되어 있다. 그리고 각 배관(AL1)(AL2)(AL3)에는 밸브(AV1)(AV2)(AV3)가 설치되어 있다.

상기 제2 흡착탑(B)에는 원료 가스가 유입되는 제2 입구 배관(BL1)과, 분리된 질소가 토출되는 제2 출구 배관(BL2)과, 흡착제로부터 탈착(이탈)된 배기가스(산소 등)가 배기되는 제2 배기 배관(BL3)이 연결되어 있다. 그리고 각 배관(BL1)(BL2)(BL3)에는 밸브(BV1)(BV2)(BV3)가 설치되어 있다.

상기 제3 흡착탑(C)에는 원료 가스가 유입되는 제3 입구 배관(CL1)과, 분리된 질소가 토출되는 제3 출구 배관(CL2)과, 흡착제로부터 탈착(이탈)된 배기가스(산소 등)가 배기되는 제3 배기 배관(CL3)이 연결되어 있다. 그리고 각 배관(CL1)(CL2)(CL3)에는 밸브(CV1)(CV2)(CV3)가 설치되어 있다.

상기 유입 라인(20)은 흡착탑(A)(B)(C)의 하단에 설치되어, 이는 각 흡착탑(A)(B)(C)에 원료 가스를 공급한다. 유입 라인(20)은 상기 제1 입구 배관(AL1), 제2 입구 배관(BL1) 및 제3 입구 배관(CL1)에 연결되어 있다. 또한, 유입 라인(20)에는 하나 이상의 밸브(V20)가 설치될 수 있다.

예시적인 구현예에 따라서, 상기 유입 라인(20)은 메인 라인(21)과, 상기 메인 라인(21)에 연통된 가스 공급부(22)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 2에 도시한 바와 같이, 유입 라인(20)은 메인 라인(21)을 적어도 포함하되, 상기 메인 라인(21)과 연통되고 상기 각 입구 배관(AL1)(BL1)(CL1)과 연결된 가스 공급부(22)를 포함할 수 있다. 이때, 가스 공급부(22)는 메인 라인(21)보다 직경이 큰 관형(pipe type)일 수 있으며, 이러한 가스 공급부(22)에 의해 각 입구 배관(AL1)(BL1)(CL1)에 원료 가스를 원활하게 공급할 수 있다.

상기 질소 회수 라인(30)은 흡착탑(A)(B)(C)의 상단에 설치되어, 각 흡착탑(A)(B)(C)에서 분리, 생산된 질소를 회수한다. 질소 회수 라인(30)의 일측은 제1 출구 배관(AL2), 제2 출구 배관(BL2) 및 제3 출구 배관(CL2)과 연결되어, 이들(AL2)(BL2)(CL2)로부터 토출된 질소를 회수한다. 질소 회수 라인(30)의 타측은 버퍼 탱크(90)에 연결된다. 또한, 질소 회수 라인(30)에는 하나 이상의 밸브(V30)가 설치될 수 있다.

예시적인 구현예에 따라서, 상기 질소 회수 라인(30)은 메인 라인(31)과, 상기 메인 라인(31)에 연통된 질소 회수부(32)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 2에 도시한 바와 같이, 질소 회수 라인(30)은 메인 라인(31)을 적어도 포함하되, 상기 메인 라인(31)과 연통되고 상기 각 출구 배관(AL2)(BL2)(CL2)과 연결된 질소 회수부(32)를 포함할 수 있다. 이때, 질소 회수부(32)는 메인 라인(31)보다 직경이 큰 관형일 수 있으며, 이러한 질소 회수부(32)에 의해 질소가 완충적으로 회수될 수 있다.

상기 배기가스 배출 라인(40)은 흡착탑(A)(B)(C)의 하단에 설치되어, 각 흡착탑(A)(B)(C)으로부터 배기된 배기가스를 배출한다. 배기가스 배출 라인(40)은 상기 제1 배기 배관(AL3), 제2 배기 배관(BL3) 및 제3 배기 배관(CL3)에 연결되어 있다. 또한, 배기가스 배출 라인(40)에는 하나 이상의 밸브(도시하지 않음)가 설치될 수 있다.

예시적인 구현예에 따라서, 상기 배기가스 배출 라인(40)은 메인 라인(41)과, 상기 메인 라인(41)에 연통된 가스 포집부(42)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 2에 도시한 바와 같이, 배기가스 배출 라인(40)은 메인 라인(41)을 적어도 포함하되, 상기 메인 라인(31)과 연통되고 상기 각 배기배관(AL3)(BL3)(CL3)과 연결된 가스 포집부(42)를 포함할 수 있다. 이때, 가스 포집부(42)는 메인 라인(41)보다 직경이 큰 관형일 수 있으며, 이러한 가스 포집부(42)에 의해 배기가스는 완충된 다음, 원활하게 배출될 수 있다.

상기 배기가스 배출 라인(40)을 통해 배출되는 배기가스는 대부분 산소를 포함하며, 여기에는 소량의 질소 및/또는 이산화탄소 등이 존재할 수 있다. 이러한 배기가스는, 예를 들어 소음기(88)을 통과한 후, 외부 대기 중으로 방출되거나, 별도의 처리 설비(도시하지 않음)로 공급되어 처리(정화 및/또는 폐기 처분)될 수 있다.

상기 균압 배관(61 ~ 66)(Equilibrium line)은 흡착탑(A)(B)(C)의 상부 및 하부에 설치되어, 2개의 흡착탑(A)(B)(C)을 서로 연통시켜 균압(동압)이 유지되게 한다. 균압 배관(61 ~ 66)은 상기 제1 출구 배관(AL2)과 제3 출구 배관(CL2)을 연결하는 상부 제1 균압 배관(61); 상기 제1 입구 배관(AL1)과 제3 입구 배관(CL1)을 연결하는 하부 제1 균압 배관(62); 상기 제1 출구 배관(AL2)과 제2 출구 배관(BL2)을 연결하는 상부 제2 균압 배관(63); 상기 제1 입구 배관(AL1)과 제2 입구 배관(BL1)을 연결하는 하부 제2 균압 배관(64); 상기 제2 출구 배관(BL2)과 제3 출구 배관(CL2)을 연결하는 상부 제3 균압 배관(65); 및 상기 제2 입구 배관(BL1)과 제3 입구 배관(CL1)을 연결하는 하부 제3 균압 배관(66)을 포함한다. 그리고 각 균압 배관(61 ~ 66)에는 균압 밸브(EV1 ~ EV6)가 설치되어 있다.

일례를 들어, 상기 제1 흡착탑(A)과 제3 흡착탑(C)의 균압(동압)을 도모함에 있어서는, 상기 상부 제1 균압 배관(61)과 하부 제1 균압 배관(62)을 통해 진행된다. 즉, 상기 상/하부 제1 균압 배관(61)(62) 상에 설치된 균압 밸브(EV1)(EV2)를 개방하여 제1 흡착탑(A)과 제3 흡착탑(C)의 균압이 유지되도록 한다. 이때, 제1 흡착탑(A)과 제3 흡착탑(C)에 관여한 다른 밸브들은 폐쇄된다.

또한, 본 발명에 따른 제조장치는, 효율적인 탈착 공정(재생 공정)이 구현될 수 있도록 하는 재생 배관(71 ~ 73)(Regeneration line)을 더 포함할 수 있다. 재생 배관(71 ~ 73)은 흡착탑(A)(B)(C)의 상부에 설치되어, 탈착 공정을 진행하는 각 흡착탑(A)(B)(C)에 질소를 주입한다. 탈착 공정 시, 위와 같은 재생 배관(71 ~ 73)을 통해 질소를 주입하는 경우, 흡착탑(A)(B)(C) 내의 흡착제로부터 탈착된 산소가 효과적으로 배출될 수 있다. 하나의 구현예에 따라서, 재생 배관(71 ~ 73)의 일측(도 2에서 하측)은 각 흡착탑(A)(B)(C)의 상단에 연결되고, 타측(도 2에서 상측)은 각 출구 배관(AL2)(BL2)(CL2)에 연결될 수 있다.

바람직한 구현예에 따라서, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 재생 배관(71 ~ 73)의 일측(도 2에서 하측)은 각 흡착탑(A)(B)(C)의 상단에 연결되고, 타측(도 2에서 상측)은 질소 회수 라인(30)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 재생 배관(71 ~ 73)의 상단은 질소 회수 라인(30)의 질소 회수부(32)에 연결되어, 탈착 공정 시 질소 회수부(32)의 질소를 각 흡착탑(A)(B)(C)에 주입되게 할 수 있다.

또한, 상기 재생 배관(71 ~ 73)은 질소 회수 라인(30)과 제1 흡착탑(A)에 연결되어, 질소 회수 라인(30)의 질소를 제1 흡착탑(A)에 주입하는 제1 재생 배관(71); 상기 질소 회수 라인(30)과 제2 흡착탑(B)에 연결되어, 질소 회수 라인(30)의 질소를 제2 흡착탑(B)에 주입하는 제2 재생 배관(72); 및 상기 질소 회수 라인(30)과 제3 흡착탑(C)에 연결되어, 질소 회수 라인(30)의 질소를 제3 흡착탑(C)에 주입하는 제3 재생 배관(73)을 포함할 수 있다.

아울러, 상기 각 재생 배관(71)(72)(73)에는 체크 밸브(CKV1)(CKV2)(CKV3) 및 유량 조절 수단(FC1)(FC2)(FC3)가 설치될 수 있다. 상기 유량 조절 수단(FC1)(FC2)(FC3)은, 질소의 유량 조절(Flow control)이 가능한 것이면 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 오리피스(orifice) 및/또는 유량 조절 밸브 등으로부터 선택될 수 있다.

이하에서는 도 3 내지 도 8을 참조하여, 본 발명에 따른 가스의 제조방법의 구체적인 실시 형태의 설명을 통해, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 가스 제조장치의 운전 과정을 설명한다.

본 발명에 따른 가스의 제조방법은, 본 발명의 구체적인 실시 형태에 따라서, 아래의 제1공정 내지 제6공정을 포함한다. 본 발명에 따른 가스의 제조방법은, 하기 6개의 공정(제1공정 ~ 제6공정)을 1 사이클(cycle)로 하고, 이러한 1 사이클을 수회 반복하여 질소를 계속적으로 제조할 수 있다.

[1] 상기 제1 흡착탑(A) 및 제2 흡착탑(B)에서는 흡착 공정이 진행되게 하고, 상기 제3 흡착탑(C)에서는 탈착 공정이 진행되게 하는 제1공정

[2] 상기 제1 흡착탑(A) 및 제3 흡착탑(C)에서는 균압 공정이 진행되게 하고, 상기 제2 흡착탑(B)에서는 흡착 공정이 진행되게 하는 제2공정

[3] 상기 제1 흡착탑(A)에서는 탈착 공정이 진행되게 하고, 상기 제2 흡착탑(B) 및 제3 흡착탑(C)에는 흡착 공정이 진행되게 하는 제3공정

[4] 상기 제1 흡착탑(A) 및 제2 흡착탑(B)에서는 균압 공정이 진행되게 하고, 상기 제3 흡착탑(C)에서는 흡착 공정이 진행되게 하는 제4공정

[5] 상기 제2 흡착탑(B)에서는 탈착 공정이 진행되게 하고, 상기 제1 흡착탑(A) 및 제3 흡착탑(C)에서는 흡착 공정이 진행되게 하는 제5공정

[6] 상기 제2 흡착탑(B) 및 제3 흡착탑(C)에서는 균압 공정이 진행되게 하고, 상기 제1 흡착탑(A)에서는 흡착 공정이 진행되게 하는 제6공정

또한, 상기 제6공정을 진행한 후에는, 연속하여 상기 제1공정에서부터 반복할 수 있다. 도 3 내지 도 8은 질소를 분리, 생산하는 상기 6개의 각 공정을 보여 준다. 도 3 내지 도 8에서, 각 밸브를 도시함에 있어서는 각 공정별로 열린 상태(개방)와 닫힌 상태(폐쇄)를 나타내었다. 각 공정별로 설명하면 다음과 같다. 이하, 각 공정별로 설명함에 있어, 특별히 언급하지 않은 밸브는 도면에 도시된 바와 같은 상태(개방 또는 폐쇄)에 있다.

[1] A 및 B의 흡착 / C의 탈착(제1공정)

도 3을 참조하면, 유입 라인(20)으로 유입되는 원료 가스(예를 들어, 공기)는, 먼저 적어도 압축기(82) 및 드라이어(84)을 통해 압축되면서 수분이 제거될 수 있다. 유입 라인(20)으로 유입된 원료 가스(예를 들어, 압축 건조 공기)는 제1 입구 배관(AL1) 및 제2 입구 배관(BL1)을 통해 제1 흡착탑(A) 및 제2 흡착탑(B)으로 유입된다. 제1 흡착탑(A)과 제2 흡착탑(B)에서는 가압에 의해 흡착이 진행된다.

먼저, 유입된 원료 가스에 의해 제1 흡착탑(A) 및 제2 흡착탑(B)은 가압된다. 이러한 초기 가압 과정에서, 출구 밸브(AV2)(BV2)는 닫혀 있다. 이 과정에서, 원료 가스 중의 산소는 각 흡착탑(A)(B) 내에 충전된 흡착제에 흡착되고, 각 흡착탑(A)(B) 내에는 질소가 분리되어 농축된다. 이후, 출구 밸브(AV2)(BV2)가 개방되면, 각 흡착탑(A)(B) 내의 질소는 출구 배관(AL2)(BL2)을 따라 질소 회수 라인(30)으로 공급되고, 버퍼 탱크(90)에 회수된다.

상기 과정에서, 제3 흡착탑(C)은 탈착을 진행하고 있다. 제3 배기 배관(CL3)에 설치된 배기 밸브(CV3)의 개방에 의해, 제3 흡착탑(C) 내의 흡착제에 흡착된 산소는 탈착(이탈)되어 제3 배기 배관(CL3)을 따라 배출된다. 이때, 제3 재생 배관(73)을 통해, 질소 회수 라인(30)의 질소가 제3 흡착탑(C)에 주입되어 산소의 원활한 배출이 진행된다.

[2] A 및 C의 균압 / B의 흡착(제2공정)

도 4를 참조하면, 제1 흡착탑(A) 및 제3 흡착탑(C)은 균압을 진행한다. 상기 제1 흡착탑(A)은 제1공정에서 흡착이 진행되어 고압의 가스를 포함하고 있고, 상기 제3 흡착탑(C)은 제1공정에서 탈착이 진행되어 저압(거의 대기압)을 유지하고 있다. 이때, 제1 균압 배관(61)(62)의 상에 설치된 균압 밸브(EV1)(EV2)을 개방한다. 이 과정에서, 제3 흡착탑(C)보다 고압의 가스를 포함하고 있는 제1 흡착탑(A)의 가스가 제3 흡착탑(C)으로 유입되어, 제1 흡착탑(A)과 제3 흡착탑(C)은 균압이 유지된다. 또한, 이 과정에서는, 제1 및 제3 재생 배관(71)(73)을 통해 질소가 주입될 수 있다.

상기 과정에서, 제2 흡착탑(B)은 흡착을 진행하고 있다. 이때, 제2 흡착탑(B)은 제1공정에서 흡착을 진행하고, 이후 본 제2공정에서도 연속적으로 흡착을 진행하여, 연속적으로 질소를 생산한다.

[3] A의 탈착 / B 및 C의 흡착(제3공정)

도 5를 참조하면, 제1 흡착탑(A)은 탈착을 진행한다. 제2공정에서 균압을 진행한 제1 흡착탑(A)은 제1 배기 배관(AL3)에 설치된 배기 밸브(AV3)의 개방에 의해 탈착을 진행한다. 제1 흡착탑(A) 내의 흡착제에 흡착된 산소는 탈착(이탈)되어 제1 배기 배관(AL3)을 따라 배출된다. 이때, 제1 재생 배관(71)을 통해, 질소 회수 라인(30)의 질소가 제1 흡착탑(A)에 주입되어 산소의 원활한 배출이 진행된다.

상기 과정에서, 제2 흡착탑(B) 및 제3 흡착탑(C)은 흡착을 진행하고 있다. 이때, 제2 흡착탑(B)은 제1공정 및 제2공정에서 흡착을 진행하고, 이후 본 제3공정에서도 연속적으로 흡착을 진행하여, 연속적으로 질소를 생산한다.

[4] A 및 B의 균압 / C의 흡착(제4공정)

도 6을 참조하면, 제1 흡착탑(A) 및 제2 흡착탑(B)은 균압을 진행한다. 상기 제2 흡착탑(B)은 제3공정에서 흡착이 진행되어 고압의 가스를 포함하고 있고, 상기 제1 흡착탑(A)은 제3공정에서 탈착이 진행되어 저압(거의 대기압)을 유지하고 있다. 이때, 제2 균압 배관(63)(64)의 상에 설치된 균압 밸브(EV3)(EV4)을 개방한다. 이 과정에서, 제1 흡착탑(A)보다 고압의 가스를 포함하고 있는 제2 흡착탑(B)의 가스가 제1 흡착탑(A)으로 유입되어, 제1 흡착탑(A)과 제2 흡착탑(B)은 균압이 유지된다. 또한, 이 과정에서는, 제1 및 제2 재생 배관(71)(72)을 통해 질소가 주입될 수 있다.

상기 과정에서, 제3 흡착탑(C)은 흡착을 진행하고 있다. 이때, 제3 흡착탑(C)은 제3공정에서 흡착을 진행하고, 이후 본 제4공정에서도 연속적으로 흡착을 진행하여, 연속적으로 질소를 생산한다.

[5] B의 탈착 / A 및 C의 흡착(제5공정)

도 7을 참조하면, 제2 흡착탑(B)은 탈착을 진행한다. 제4공정에서 균압을 진행한 제2 흡착탑(B)은 제2 배기 배관(BL3)에 설치된 배기 밸브(BV3)의 개방에 의해 탈착을 진행한다. 제2 흡착탑(B) 내의 흡착제에 흡착된 산소는 탈착(이탈)되어 제2 배기 배관(BL3)을 따라 배출된다. 이때, 제2 재생 배관(72)을 통해, 질소 회수 라인(30)의 질소가 제2 흡착탑(B)에 주입되어 산소의 원활한 배출이 진행된다.

상기 과정에서, 제1 흡착탑(A) 및 제3 흡착탑(C)은 흡착을 진행하고 있다. 이때, 제3 흡착탑(B)은 제3공정 및 제4공정에서 흡착을 진행하고, 이후 본 제5공정에서도 연속적으로 흡착을 진행하여, 연속적으로 질소를 생산한다.

[6] B 및 C의 균압 / A의 흡착(제6공정)

도 8을 참조하면, 제2 흡착탑(B) 및 제3 흡착탑(C)은 균압을 진행한다. 상기 제3 흡착탑(C)은 제5공정에서 흡착이 진행되어 고압의 가스를 포함하고 있고, 상기 제2 흡착탑(B)은 제5공정에서 탈착이 진행되어 저압(거의 대기압)을 유지하고 있다. 이때, 제3 균압 배관(65)(66)의 상에 설치된 균압 밸브(EV5)(EV6)을 개방한다. 이 과정에서, 제2 흡착탑(B)보다 고압의 가스를 포함하고 있는 제3 흡착탑(C)의 가스가 제2 흡착탑(B)으로 유입되어, 제2 흡착탑(B)과 제3 흡착탑(C)은 균압이 유지된다. 또한, 이 과정에서는, 제2 및 제3 재생 배관(72)(73)을 통해 질소가 주입될 수 있다.

상기 과정에서, 제1 흡착탑(A)은 흡착을 진행하고 있다. 이때, 제1 흡착탑(A)은 제5공정에서 흡착을 진행하고, 이후 본 제6공정에서도 연속적으로 흡착을 진행하여, 연속적으로 질소를 생산한다.

위와 같은 공정을 통하여, 질소를 생산하는 경우 연속적으로 질소가 생산되어 생산성이 증가된다. 예를 들어, 2개의 흡착탑(A)(B)(C)이 균압을 진행하고 있는 공정에서도 나머지 1개의 흡착탑(A)(B)(C)은 흡착(질소 생산)을 진행하고 있어 생산성이 증가된다.

한편, 도 9에는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 가스 제조장치가 도시되어 있다.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 가스 제조장치는, 선택적인 구성요소로서 가동 중지를 위한 가스 차단 밸브(SV1)(SV2)(SV3)를 더 포함할 수 있다. 경우에 따라서, 상기 3개의 흡착탑(A)(B)(C) 중에서 어느 하나의 흡착탑(A)(B)(C)이 작동이 불가능할 수 있다. 예를 들어, 밸브의 고장을 들 수 있다. 이때, 작동이 불가능한 흡착탑(A)(B)(C)의 가동을 중지(가스 흐름 차단)하고, 작동이 가능한 2개의 흡착탑을 운전시키기 위한 가스 차단 밸브(SV1)(SV2)(SV3)가 선택적으로 설치될 수 있다. 이러한 가스 차단 밸브(SV1)(SV2)(SV3)는 운전 불량의 흡착탑(A)(B)(C)을 보수하는 과정에서도 질소의 생산을 가능하게 할 수 있다. 구체적으로, 가스 차단 밸브(SV1)(SV2)(SV3)는, 어느 하나의 흡착탑(A)(B)(C)이 운전 불량인 경우, 나머지 2개의 흡착탑(A)(B)(C)은 운전되게 하여 계속적인 질소의 생산을 가능하게 할 수 있다.

또한, 상기 가스 차단 밸브(SV1)(SV2)(SV3)는 각 흡착탑(A)(B)(C)의 배관 상에 설치될 수 있다. 아울러, 도 9에서는, 가스 차단 밸브(SV1)(SV2)(SV3)가 제1 흡착탑(A)의 배관(AL1)(AL2)(AL3)에 설치된 모습을 예시하였으나, 가스 차단 밸브(SV1)(SV2)(SV3)는 3개의 흡착탑(A)(B)(C) 모두에 설치될 수 있다. 제1 흡착탑(A)에 설치된 경우를 예로 들면, 가스 차단 밸브(SV1)(SV2)(SV3)는 유입 라인(20)과 입구 밸브(AV1)의 설치된 입구 차단 밸브(SV1), 질소 회수 라인(30)과 출구 밸브(AV2)의 사이에 설치된 출구 차단 밸브(SV2), 및 배기가스 배출라인(40)과 배기 밸브(AV3)에 설치된 배기 차단 밸브(SV3)을 포함할 수 있다. 제2 흡착탑(B) 및 제3 흡착탑(C)의 경우에도 위와 같다.

예를 들어, 제1 흡착탑(A)에 연결된 제1 입구 밸브(AV1), 제1 출구 밸브(AV2) 및 제1 배기 밸브(AV3) 중에서 어느 하나 이상이 고장인 경우, 상기 가스 차단 밸브(SV1)(SV2)(SV3)를 폐쇄하여, 제2 흡착탑(B) 및 제3 흡착탑(C)의 운전을 통해 계속적으로 질소를 생산할 수 있다.

또한, 도 10에는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 가스 제조장치가 도시되어 있다.

도 10을 참조하면, 상기 3개의 흡착탑(A)(B)(C)은 앞서 언급한 바와 같이 각각 독립적으로 설치될 수 있다. 그리고 도 10에 도시한 바와 같이, 3개의 흡착탑(A)(B)(C)은 동일 수평선상에서 동일한 간격으로 배치될 수 있다.

한편, 도 11에는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 가스 제조장치가 도시되어 있다. 도 11은 본 발명을 통해 생산되는 가스가 산소(O₂)인 경우를 보인 것이다.

앞서 언급한 바와 같이, 산소를 목적 가스(제품 가스)로 하는 경우, 본 발명에 따른 제조장치의 구성, 장치의 운전 과정 및 제조공정은 상기 질소를 목적 가스로 하는 경우와 동일하다. 다만, 상기 3개의 흡착탑(A)(B)(C)에 충전되는 흡착제는 질소를 흡착할 수 있는 것으로부터 선택되며, 이는 예를 들어 제올라이트 분자체 등으로부터 선택될 수 있다. 도 11에서, 도면 부호 Z-X는 제올라이트 분자체를 의미한다.

도 11을 참조하면, 산소를 목적 가스(제품 가스)로 하는 경우, 본 발명에 따른 가스(산소) 제조장치는, 질소를 흡착하는 흡착제가 충전되고, 원료 가스가 유입되는 제1 입구 배관(AL1)과, 분리된 산소가 토출되는 제1 출구 배관(AL2)과, 흡착제로부터 탈착된 배기가스가 배기되는 제1 배기 배관(AL3)이 연결된 제1 흡착탑(A); 질소를 흡착하는 흡착제가 충전되고, 원료 가스가 유입되는 제2 입구 배관(BL1)과, 분리된 산소가 토출되는 제2 출구 배관(BL2)과, 흡착제로부터 탈착된 배기가스가 배기되는 제2 배기 배관(BL3)이 연결된 제2 흡착탑(B); 질소를 흡착하는 흡착제가 충전되고, 원료 가스가 유입되는 제3 입구 배관(CL1)과, 분리된 산소가 토출되는 제3 출구 배관(CL2)과, 흡착제로부터 탈착된 배기가스가 배기되는 제3 배기 배관(CL3)이 연결된 제3 흡착탑(C); 상기 제1 출구 배관(AL2), 제2 출구 배관(BL2) 및 제3 출구 배관(CL2)으로부터 토출된 산소를 회수하는 산소 회수 라인(30); 상기 제1 배기 배관(AL3), 제2 배기 배관(BL3) 및 제3 배기 배관(CL3)으로부터 배기된 배기가스가 배출되는 배기가스 배출라인(40); 및 균압 배관(61 ~ 66)을 포함한다.

이때, 도 11에서, 상기 배기가스 배출라인(40)을 통해 배출되는 배기가스는 대부분 질소이며, 기타 소량의 산소 및/또는 이산화탄소 등을 포함할 수 있다.

또한, 산소 제조장치는 탈착 공정을 진행하는 흡착탑(A)(B)(C)에 산소를 주입하기 위한 재생 배관(71 ~ 73)을 더 포함할 수 있으며, 상기 재생 배관(71 ~ 73)은 산소 회수 라인(30)과 제1 흡착탑(A)에 연결되어, 산소 회수 라인(30)의 산소를 제1 흡착탑(A)에 주입하는 제1 재생 배관(71); 산소 회수 라인(30)과 제2 흡착탑(B)에 연결되어, 산소 회수 라인(30)의 산소를 제2 흡착탑(B)에 주입하는 제2 재생 배관(72); 및 산소 회수 라인(30)과 제3 흡착탑(C)에 연결되어, 산소 회수 라인(30)의 산소를 제3 흡착탑(C)에 주입하는 제3 재생 배관(73)을 포함할 수 있다.

아울러, 도 11은 상기 6개의 공정(제1공정 내지 제6공정)에서, 제1 흡착탑(A) 및 제2 흡착탑(B)에서는 흡착이 진행되고, 제3 흡착탑(C)에서 탈착이 진행되고 있는 모습을 보인 것이다. 그리고 도 11에서는, 제1 흡착탑(A) 및 제2 흡착탑(B)의 흡착에 의해 산소가 제조되고 있다. 이러한 산소의 제조공정은 상기 질소의 제조공정과 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

이상에서 설명한 본 발명에 따르면, PSA 방법을 통해 고순도의 질소나 산소를 효율적으로 분리, 생산할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 종래와 비교하여, 질소나 산소의 생산성이 증가되고, 생산량 대비 운전 시간이 절감된다.

PSA 방법에서, 탈착 시간은 흡착 시간보다 짧다. 일반적으로, 흡착 공정(가압)은 예를 들어 약 1분 10초 내지 1분 30초 정도의 시간이 소요되고, 탈착 공정(재생)은 예를 들어 약 30초 내지 50초 정도면 종료될 수 있다. 이때, 종래의 2탑 시스템(도 1 참조)은, 제1 흡착탑(1)은 흡착을 진행하고 제2 흡착탑(2)은 탈착을 진행하는 경우를 예로 들면, 제2 흡착탑(2)은 탈착을 빨리 종료할 수 있음에도 불구하고 제1 흡착탑(1)이 흡착 공정(가압)을 종료할 때까지 탈착을 서서히 진행하거나 대기 상태에 있다. 이후, 2개의 흡착탑(1)(2)은 균압 공정으로 전환한다. 이에 따라, 종래의 2탑 시스템은, 각 공정으로 전환되는 과정이 연속적이 못하고, 대기 시간(dead time)이 존재함으로 인하여, 생산량 대비 시간이 오래 걸린다. 또한, 종래의 2탑 시스템은, 균압 공정에서는 질소가 생산되지 않는다.

위와 같은 종래의 2탑 시스템과 대비하여, 본 발명의 3탑 시스템은, 전술한 바와 같이 균압 공정에서도 질소나 산소가 연속적으로 생산되어 생산성이 증가된다. 또한, 본 발명은 3탑의 조합에 따른 효율적인 공정에 의해서도 생산성이 증가된다. 구체적으로, 본 발명에 따라서, 각 흡착탑(A)(B)(C)은 흡착 - 흡착 - 흡착 - 균압 - 탈착 - 균압의 공정(1 사이클)을 순환한다. 즉, 질소나 산소의 실질적인 생산에 관여한 흡착 공정이 1 사이클 내에 3회로서 많다. 이에 따라, 질소나 산소의 생산성이 증가되고, 전체 생산량 대비 운전 시간이 절감될 수 있다.

이에 더하여, 본 발명은 원료 가스(공기 등) 및 흡착제의 사용량이 절감되어 높은 경제성을 갖는다. 예를 들어, 종래의 2탑 시스템에서, 1개의 흡착탑(1)(2)에 2kg의 흡착제가 충전되는 경우를 가정하면, 종래의 2탑 시스템은 총 4kg의 흡착제가 사용된다.

그러나 본 발명의 3탑 시스템은 1개의 흡착탑(A)(B)(C)에 1kg의 흡착제를 충전할 수 있는 용적을 가지는 흡착탑(A)(B)(C)을 사용하여도 상기한 바와 같은 생산성의 증가로 인해 종래와 동일한 생산량을 가질 수 있다. 이때, 본 발명의 3탑 시스템은 총 3kg의 흡착제가 사용되며, 이 경우 종래 대비 3/4에 해당하는 흡착제가 사용되어 1/4이 절감된다. 원료 가스(공기 등)의 사용량의 경우에도 위와 같은 이유로 동일 생산량 대비 1/4을 절감할 수 있다.

또한, 본 발명은 위와 같은 이유(원료 공기 및 흡착제의 사용량 절감)로 원가 절감과 높은 경제성 등을 갖는다. 아울러, 본 발명은 위와 같은 이유로 원료 공기의 압축, 흡착탑(A)(B)(C)의 운전, 및/또는 가스의 흐름 등을 위해 사용되는 에너지가 절감되며, 전체적인 장치 설비가 컴팩트(compact)하게 설계될 수 있다.

부가적으로, 본 발명은 연속적인 질소 공급으로 압력 저하가 방지된다. 예를 들어, 일반적으로 균압 공정에서는 버퍼 탱크(90)의 압력 저하가 발생된다. 그러나 본 발명의 경우, 2개의 흡착탑(A)(B)(C)이 균압을 진행하고 있을 때, 나머지 1개의 흡착탑(A)(B)(C)은 흡착을 진행하고 있어 버퍼 탱크(90)에 질소를 계속적/안정적으로 공급하고 있다. 이에 따라, 버퍼 탱크(90)의 압력 저하가 없거나 최소화된다.

한편, 본 발명에서, 상기 각 라인 및 배관들은 유체(가스)가 통과될 수 있는 유로를 제공할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 그리고 상기 각 라인 및 배관들은, 예를 들어 금속재, 세라믹재 및/또는 합성수지재 등으로부터 선택된 재질로 구성될 수 있으며, 경질 및/또는 플렉시블(flexible)한 것을 포함한다.

아울러, 상기 각 라인 및 배관들 상에는 유체의 원활한 흐름을 위한 펌프(pump) 등이 설치될 수 있다. 또한, 본 발명에서, 상기 각 밸브들은 적어도 개폐 조작이 가능한 것이면 좋으며, 경우에 따라서는 유량 조절이 가능한 것일 수 있다.

10 : 하우징 20 : 유입 라인
30 : 질소 회수 라인 40 : 배기가스 배출 라인
61 ~ 66 : 균압 배관 71 ~ 73 : 재생 배관
82 : 압축기 84 : 드라이어
86 : 정화 유닛 88 : 소음기
A : 제1 흡착탑 B : 제2 흡착탑
C : 제3 흡착탑

Claims (8)

1. 삭제
2. 흡착 공정, 균압 공정 및 탈착 공정을 통해, 질소와 산소를 포함하는 원료 가스로부터 질소 또는 산소를 분리, 생산하는 가스 제조장치에 있어서,
   상기 원료 가스에 포함된 질소와 산소 중에서 선택된 어느 하나를 흡착하는 흡착제가 충전된 3개의 흡착탑을 포함하되;
   상기 3개의 흡착탑 중에서, 2개의 흡착탑이 흡착 공정을 진행하면, 나머지 1개의 흡착탑은 탈착 공정을 진행하고;
   상기 3개의 흡착탑 중에서, 2개의 흡착탑이 균압 공정을 진행하면, 나머지 1개의 흡착탑은 흡착 공정을 진행하는 가스 제조장치로서,
   산소를 흡착하는 흡착제가 충전되고, 원료 가스가 유입되는 제1 입구 배관과, 분리된 질소가 토출되는 제1 출구 배관과, 흡착제로부터 탈착된 배기가스가 배기되는 제1 배기 배관이 연결된 제1 흡착탑;
   산소를 흡착하는 흡착제가 충전되고, 원료 가스가 유입되는 제2 입구 배관과, 분리된 질소가 토출되는 제2 출구 배관과, 흡착제로부터 탈착된 배기가스가 배기되는 제2 배기 배관이 연결된 제2 흡착탑;
   산소를 흡착하는 흡착제가 충전되고, 원료 가스가 유입되는 제3 입구 배관과, 분리된 질소가 토출되는 제3 출구 배관과, 흡착제로부터 탈착된 배기가스가 배기되는 제3 배기 배관이 연결된 제3 흡착탑;
   상기 제1 출구 배관, 제2 출구 배관 및 제3 출구 배관으로부터 토출된 질소를 회수하는 질소 회수 라인;
   상기 제1 배기 배관, 제2 배기 배관 및 제3 배기 배관으로부터 배기된 배기가스가 배출되는 배기가스 배출라인;
   상기 제1 출구 배관과 제3 출구 배관을 연결하는 상부 제1 균압 배관;
   상기 제1 입구 배관과 제3 입구 배관을 연결하는 하부 제1 균압 배관;
   상기 제1 출구 배관과 제2 출구 배관을 연결하는 상부 제2 균압 배관;
   상기 제1 입구 배관과 제2 입구 배관을 연결하는 하부 제2 균압 배관;
   상기 제2 출구 배관과 제3 출구 배관을 연결하는 상부 제3 균압 배관; 및
   상기 제2 입구 배관과 제3 입구 배관을 연결하는 하부 제3 균압 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 제조장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 가스 제조장치는,
   탈착 공정을 진행하는 흡착탑에 질소를 주입하기 위한 재생 배관을 더 포함하고,
   상기 재생 배관은,
   상기 질소 회수 라인과 제1 흡착탑에 연결되어, 질소 회수 라인의 질소를 제1 흡착탑에 주입하는 제1 재생 배관;
   상기 질소 회수 라인과 제2 흡착탑에 연결되어, 질소 회수 라인의 질소를 제2 흡착탑에 주입하는 제2 재생 배관; 및
   상기 질소 회수 라인과 제3 흡착탑에 연결되어, 질소 회수 라인의 질소를 제3 흡착탑에 주입하는 제3 재생 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 제조장치.
   
4. 흡착 공정, 균압 공정 및 탈착 공정을 통해, 질소와 산소를 포함하는 원료 가스로부터 질소 또는 산소를 분리, 생산하는 가스 제조장치에 있어서,
   상기 원료 가스에 포함된 질소와 산소 중에서 선택된 어느 하나를 흡착하는 흡착제가 충전된 3개의 흡착탑을 포함하되;
   상기 3개의 흡착탑 중에서, 2개의 흡착탑이 흡착 공정을 진행하면, 나머지 1개의 흡착탑은 탈착 공정을 진행하고;
   상기 3개의 흡착탑 중에서, 2개의 흡착탑이 균압 공정을 진행하면, 나머지 1개의 흡착탑은 흡착 공정을 진행하는 가스 제조장치로서,
   질소를 흡착하는 흡착제가 충전되고, 원료 가스가 유입되는 제1 입구 배관과, 분리된 산소가 토출되는 제1 출구 배관과, 흡착제로부터 탈착된 배기가스가 배기되는 제1 배기 배관이 연결된 제1 흡착탑;
   질소를 흡착하는 흡착제가 충전되고, 원료 가스가 유입되는 제2 입구 배관과, 분리된 산소가 토출되는 제2 출구 배관과, 흡착제로부터 탈착된 배기가스가 배기되는 제2 배기 배관이 연결된 제2 흡착탑;
   질소를 흡착하는 흡착제가 충전되고, 원료 가스가 유입되는 제3 입구 배관과, 분리된 산소가 토출되는 제3 출구 배관과, 흡착제로부터 탈착된 배기가스가 배기되는 제3 배기 배관이 연결된 제3 흡착탑;
   상기 제1 출구 배관, 제2 출구 배관 및 제3 출구 배관으로부터 토출된 산소를 회수하는 산소 회수 라인;
   상기 제1 배기 배관, 제2 배기 배관 및 제3 배기 배관으로부터 배기된 배기가스가 배출되는 배기가스 배출라인;
   상기 제1 출구 배관과 제3 출구 배관을 연결하는 상부 제1 균압 배관;
   상기 제1 입구 배관과 제3 입구 배관을 연결하는 하부 제1 균압 배관;
   상기 제1 출구 배관과 제2 출구 배관을 연결하는 상부 제2 균압 배관;
   상기 제1 입구 배관과 제2 입구 배관을 연결하는 하부 제2 균압 배관;
   상기 제2 출구 배관과 제3 출구 배관을 연결하는 상부 제3 균압 배관; 및
   상기 제2 입구 배관과 제3 입구 배관을 연결하는 하부 제3 균압 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 제조장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 가스 제조장치는,
   탈착 공정을 진행하는 흡착탑에 산소를 주입하기 위한 재생 배관을 더 포함하고,
   상기 재생 배관은,
   상기 산소 회수 라인과 제1 흡착탑에 연결되어, 산소 회수 라인의 산소를 제1 흡착탑에 주입하는 제1 재생 배관;
   상기 산소 회수 라인과 제2 흡착탑에 연결되어, 산소 회수 라인의 산소를 제2 흡착탑에 주입하는 제2 재생 배관; 및
   상기 산소 회수 라인과 제3 흡착탑에 연결되어, 산소 회수 라인의 산소를 제3 흡착탑에 주입하는 제3 재생 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 제조장치.
   
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 가스 제조장치는,
   상기 3개의 흡착탑 중에서 어느 하나의 흡착탑이 작동이 불가능한 경우, 작동이 가능한 2개의 흡착탑을 운전시키기 위한 가스 차단 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 제조장치.
   
7. 삭제
8. 흡착 공정, 균압 공정 및 탈착 공정을 통해, 질소와 산소를 포함하는 원료 가스로부터 질소 또는 산소를 분리, 생산하는 가스 제조방법에 있어서,
   상기 원료 가스에 포함된 질소와 산소 중에서 선택된 어느 하나를 흡착하는 흡착제가 충전된 3개의 흡착탑을 이용하고,
   상기 3개의 흡착탑 중에서, 2개의 흡착탑에서는 흡착 공정이 진행되게 하고, 나머지 1개의 흡착탑에서는 탈착 공정이 진행되게 하는 단계; 및
   상기 3개의 흡착탑 중에서, 2개의 흡착탑에서는 균압 공정이 진행되게 하고, 나머지 1개의 흡착탑에서는 흡착 공정이 진행되게 하는 단계를 포함하되;
   상기 가스 제조방법은,
   제1 흡착탑, 제2 흡착탑 및 제3 흡착탑을 포함하는 3개의 흡착탑을 이용하고,
   상기 제1 흡착탑 및 제2 흡착탑에서는 흡착 공정이 진행되게 하고, 상기 제3 흡착탑에서는 탈착 공정이 진행되게 하는 제1공정;
   상기 제1 흡착탑 및 제3 흡착탑에서는 균압 공정이 진행되게 하고, 상기 제2 흡착탑에서는 흡착 공정이 진행되게 하는 제2공정;
   상기 제1 흡착탑에서는 탈착 공정이 진행되게 하고, 상기 제2 흡착탑 및 제3 흡착탑에는 흡착 공정이 진행되게 하는 제3공정;
   상기 제1 흡착탑 및 제2 흡착탑에서는 균압 공정이 진행되게 하고, 상기 제3 흡착탑에서는 흡착 공정이 진행되게 하는 제4공정;
   상기 제2 흡착탑에서는 탈착 공정이 진행되게 하고, 상기 제1 흡착탑 및 제3 흡착탑에서는 흡착 공정이 진행되게 하는 제5공정; 및
   상기 제2 흡착탑 및 제3 흡착탑에서는 균압 공정이 진행되게 하고, 상기 제1 흡착탑에서는 흡착 공정이 진행되게 하는 제6공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 제조방법.
   

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