제올라이트 5A를 충전한 단일탑과 두 탑 수소분리 PSA공정을 H₂/CO계(7/3 vol%)에 대해 실험과 모사를 통하여 두 공정의 분리 성능을 비교하였다. 두 공정의 성능은 에너지수지와 운동량수지를 포함한 수학적 모델의 수치모사를 통하여 해석하였다. 두 탑 PSA공정은 단일탑 PSA공정에서 얻을 수 없었던 99.9%이상의 수소 생성물의 순도를 얻을 수 있었고 회수율도 향상되었다. 공급 유량을 늘린 조건에서 모사한 결과 두 탑 PSA공정은 회수율의 증가가 뚜렷하였고, 고순도의 영역에서는 단일탑 PSA공정의 경우 두 탑 PSA공정에 비해 순도가 약간 더 감소하였다. 낮은 순도의 수소 생성물을 목적으로 할 때는 높은 공급유량을 사용하는 것이 회수율 면에서 유리하나, 고순도 범위에서는 그 반대 현상이 나타났다. 단일탑과 두 탑 PSA공정의 회수율과 순도의 관계를 고려해 볼 때, 수소 PSA의 경우는 압력 평등화 단계의 도입으로 생성물의 순도와 함께 회수율도 동시에 높이는 효과가 있음을 확인했다.

An experimental and theoretical study was performed for bulk separation of H₂/CO(7/3 vol%) mixture by one-bed and two-bed H₂ PSA process with zeolite 5A. The results of two processes were analyzed by a model involving energy and momentum balances with the LDF model and Langmuir-Freundlich isotherm. H₂ product over 99.9% purity, which was not attainable using one-bed PSA, was obtained by two-bed PSA process and the recovery of the two-bed PSA process was improved from that of one-bed PSA process. Through PSA simulation, as the feed rate was increased, the increase of recovery in the two-bed PSA process was higher than that of the one-bed PSA process in the range of high purity. Therefore, it was found from the investigation of purity and recovery that both purity and recovery in the H₂ PSA process could be increased by the pressure equalization step.

H₂ PSA Zeolite 5A H₂/CO Mixture One-bed PSA Two-bed PSA PSA Simulation

Yang RT, "Gas Separation by Adsorption Processes," Butterworths, Boston (1987)
Ruthven DM, "Principles of Adsorption and Adsorption Processes," John Wiley & Sons, New York (1984)
Rodrigues AE, LeVan MD, Tondeur D, "Adsorption: Science and Technology," Kluwer Academic Publishers, Dordrecht (1989)
Ruthven DM, Farooq S, Knaebel KS, "Pressure Swing Adsorption," VCH Publishers, New York (1994)
Cen P, Yang RT, Ind. Eng. Chem. Fundam., 25, 758 (1986) 
Yang RT, Doong SJ, AIChE J., 31, 1829 (1985) 
Doong SJ, Yang RT, AIChE J., 32, 397 (1986) 
Doong SJ, Yang RT, AIChE J., 33, 1045 (1987) 
Kumar R, Ind. Eng. Chem. Res., 33(6), 1600 (1994) 
Yang J, Han S, Cho C, Lee CH, Lee H, Sep. Technol., 5(4), 239 (1995) 
Kim WG, Yang J, Han S, Cho C, Lee CH, Lee H, Korean J. Chem. Eng., 12(5), 503 (1995)
Shin H, Adsorption, 1, 321 (1995) 
Yang J, Lee JH, Lee CH, Lee H, 11th IZC, Seoul (1996)
Yang J, Lee CH, AIChE Annual Meeting, Chicago (1996)
Lu ZP, Loureiro JM, Rodrigues AE, Chem. Eng. Sci., 48, 1699 (1993) 
Sereno C, Rodrigues A, Gas Sep. Purif., 7, 167 (1993) 
Suzuki M, "Adsorption Engineering," Kodansha, Tokyo (1990)
Hartzog DG, Sircar S, Adsorption, 1, 133 (1995)