KR20180001657U - 흡착제를 구비한 흡착 디바이스 - Google Patents

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Abstract

압축 가스 처리용 흡착제를 제조하기 위한 방법으로서, 여기서 이 방법은 이하의 단계, 즉 - 모노리식 지지 구조체의 제공 단계; - 흡착제를 포함하는 코팅 현탁액의 제조 단계; - 코팅을 형성하기 위해 전술한 지지 구조체 상에 전술한 코팅 현탁액을 도포하는 도포 단계; - 코팅을 소결하기 위해, 코팅을 갖는 지지 구조체에 대한 열처리를 적용하는 열처리 적용 단계를 포함한다.

Description

압축 가스 처리용 흡착제를 제조하기 위한 방법 및 이러한 흡착제를 구비한 흡착 디바이스
본 고안은 압축 가스 처리용 흡착제를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 예를 들어 압축 공기와 같은 압축 가스를 건조하기 위해 사용될 수 있는 흡착제에 관한 것이다.
압축 가스용 건조 디바이스 형태의 흡착 디바이스가 이미 공지되어 있고, 여기서 이들 건조 디바이스는 건조 제제(drying agent), 또는 건조제(desiccant)가 내부에 배치되어 있는 용기를 포함한다. 관련 용기는 건조될 압축 가스를 공급하기 위한 입구, 및 건조된 가스를 제거하기 위한 출구를 구비한다.
관련 건조 제제는 일반적으로 재생 가능 건조 제제, 또는 달리 말하면 특정 포화도에 도달한 후에 재생될 수 있는 건조 제제의 형태로 실현된다. 실제로, 건조 제제가 건조될 가스로부터 수분을 추출함에 따라, 이 건조 제제는 흡착된 수분으로 점점 더 포화되게 될 것이라는 것이 사실이다. 따라서, 압축 가스를 건조하기 위해 특정 시간 동안 건조 제제를 사용한 후에, 예를 들어 건조 제제로부터 수분을 추출하는 재생 가스 유동에 건조 제제를 노출함으로써 이 건조 제제를 재생하는 것이 일반적이다. 이러한 재생 가스 유동은 예를 들어, 그 상대 습도가 건조 제제의 재생의 실현을 가능하게 할 정도로 충분히 낮은 건조 가스 부분 및/또는 고온 가스 부분으로 이루어질 수 있다.
압축 가스용 건조 디바이스의 몇몇 실시예에서, 건조 제제의 2개 이상의 용기가 사용된다. 2개의 용기로 인해, 이 건조 디바이스의 원리는 또한 트윈 타워 건조기(twin tower dryer)라 칭한다. 이러한 유형의 건조 디바이스에서, 예를 들어 압축기로부터 유래하는 압축 가스는 예를 들어 전술한 용기 중 제1 용기를 통해 통과될 수 있고, 여기서 애프터쿨러(after cooler) 및 응축물 분리기(관련 애프터쿨러의 부분을 형성할 수도 있고 또는 형성하지 않을 수도 있음)를 통해 통과된 후에, 관련 용기 내에서 건조 제제에 의해 건조될 것이다. 이 용기는 따라서 건조 용기로서 작용한다.
동시에, 재생 가스 유동은, 이 건조 제제로부터 수분을 추출함으로써 그 제2 용기 내에서 건조 제제를 재생하기 위해 전술한 제2 용기를 통해 안내될 수 있다. 이는 예를 들어, 예로서 건조 용기로부터 하류측으로 취출되는(tapped off), 미리 건조되어 있는 가스를 사용함으로써 그리고/또는 예를 들어 압축 중에 압축기 내에서 발생된 열을 회수함으로써 가열된 가스 유동을 공급함으로써 행해질 수 있다. 전술한 마지막 경우에, 이는 "압축열(heat of compression)" 건조기 또는 HOC 건조기라 칭한다.
건조 용기 내의 건조 제제가 특정 포화도에 도달할 때, 제1 용기 및 제2 용기를 통한 가스 유동은 전환될 수 있어, 제1 용기 내의 건조 제제가 이제 재생 가스 유동에 의해 재생될 것이고 반면에 제2 용기는 건조 용기의 역할을 취하게 될 것이다. 이 방식으로, 2개 이상의 용기가 건조 압력 용기 및 재생 압력 용기로서 교대로 작동하여, 건조 프로세스의 연속성이 실현될 수 있게 된다. 다수의 용기를 갖는 이러한 건조 디바이스의 예가 예를 들어, US 2003/023,941호, US 4,783,432호, US 6,375,722호, EP 1,776,171호 및 WO 2006/050,582호에 설명되어 있다.
다수의 용기를 갖는 이러한 건조 디바이스에 사용되는 건조 제제는 종종 실리카겔, 활성화 알루미나 또는 분자체 재료, 또는 이들의 조합의 입자로 이루어진다. 공지된 바와 같이, 활성화 알루미나는 알루미늄 하이드록사이드[Al(OH)3]의 탈수 또는 활성화에 의해 제조되고, 반면에 분자체는 합성 제올라이트(결정질 알루미노실리케이트)로 이루어진다.
과립 형태의 건조 제제를 포함하는 이러한 유형의 건조 디바이스의 한계는, 입자가 서로에 대해 이동하는 것 또는 심지어 유동화(fluidisation)하는 것에 대항하기 위해 제한되어야 하는, 용기를 통한 가스 속도를 포함한다. 실제로, 움직이게 되어 있는 입자에 기인하여, 입자 사이에 마찰이 발생할 것이고, 이는 이어서 먼지 형성 및 건조 용량의 감소를 야기한다. 이러한 먼지 형성의 다른 원인은 예를 들어 압력 변동 및/또는 열 충격이다. 더욱이, 트윈 타워 건조기를 가로지르는 압력 강하는 비교적 높고 건조제 입자는 다소 높은 열 질량을 갖는다.
압축 가스에 대한 대안적인 건조 디바이스가 공지되어 있고, 여기서는 건조 제제가 회전 드럼 내에 배치되며, 반면에 건조 구역 및 재생 구역은 용기 내에서 연장된다. 이러한 건조 디바이스의 작동 중에, 건조 드럼은 이를 위해 제공된 구동 수단에 의해 회전하게 되어, 이 건조 드럼 내의 건조 제제는 건조 구역 및 재생 구역을 통해 교대로 취해지게 될 것이다. 건조될 압축 가스는 건조 구역을 통해 안내될 것이고, 반면에 재생 가스 유동은 건조 구역 내의 압축 가스의 건조 및 재생 구역 내의 건조 제제의 재생을 동시에 실현하기 위해, 재생 구역을 통해 안내된다.
회전 건조 드럼을 구비한 이러한 건조 디바이스의 예는 예를 들어, WO 00/033,943호, WO 00/074,819호, WO 01/078,872호, WO 01/087,463호, WO 02/038,251호, WO 2007/079533호, WO 2005/070,518호, WO 2006/012,711호, GB 1,226,348호, GB 1,349,732호, GB 1,426,292호, US 3,490,201호, US 5,385,603호 및 US 8,349,054호에 설명되어 있다.
압축 가스를 건조시키기 위한 공지의 건조 디바이스에서 사용되는 건조 제제 또는 건조제는 예를 들어, 실리카겔, 분자체, 활성화 알루미나 또는 이들의 조합으로 이루어진다. 공지된 바와 같이, 건조 제제는 예를 들어, US 5,683,532호에 설명된 바와 같이, 예컨대 용기 내에 허니컴 구조체(honeycomb structure)를 형성하기 위해 말아올려지는 유리 섬유 또는 세라믹 섬유의 주름형 구조체와 같은 지지체 상에 부착될 수 있다.
실제로, 압축 가스를 건조시키기 위한 공지의 건조 디바이스에 의해, 건조 제제의 불충분한 재생 및 건조 제제의 과포화의 경우에서와 같이 특정 조건 하에서, 실리카겔의 결합제 기능이 감소하여 지지 유리 섬유 매트릭스의 구조적 강도의 손실을 야기하기 때문에, 그리고 또한 실리카겔의 흡착 기능이 실리카겔 구조체의 수화 및 파괴의 결과로서 감소하기 때문에, 건조 제제는 예를 들어, 회전자 내의 건조 제제로서의 실리카겔의 경우에, 몇몇 경우에 궁극적으로 건조 디바이스의 고장을 야기할 수 있는 복잡한 파괴 프로세스를 거치게 된다는 것이 판명되었다.
따라서, 실리카겔 회전자의 흡착 거동 및 흡착 용량은, 높은 습도 및 높은 온도의 가혹한 조건에서, 회전자의 내용년수 중에 상당히 변화할 것이다.
본 고안의 목적은 압축 가스 처리용으로 개량된 흡착제를 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이며, 여기서 이 흡착제는 종래의 공지된 흡착제와 관련된 단점 중 하나 이상에 대한 해결책을 제공한다.
이를 위해, 본 고안은 압축 가스 처리용 흡착제를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로서, 여기서 이 방법은 이하의 단계, 즉
- 모노리식 지지 구조체의 제공 단계;
- 흡착제를 포함하는 코팅 현탁액의 제조 단계;
- 코팅을 형성하기 위해 전술한 지지 구조체 상에 전술한 코팅 현탁액을 도포하는 도포 단계;
- 코팅을 소결하기 위해, 코팅을 갖는 지지 구조체에 대해 열처리를 적용하는 열처리 적용 단계
를 포함한다.
이 방법에 의해 얻어진 흡착제의 장점은, 흡착제의 성근 입자(loose grain)가 사용되지 않기 때문에, 압축 가스 처리용 흡착 디바이스에서의 사용 중에, 입자가 서로에 대해 이동할 위험 또는 심지어 이러한 흡착제가 유동화할 위험이 존재하지 않는다는 것이다. 그 결과, 먼지 형성이 방지되고, 건조 디바이스를 통한 건조될 압축 가스의 비교적 높은 유속이 가능하다.
게다가, 이러한 과립형 건조 제제의 수평 사용이 입자의 재배열 및 내부 누설 경로의 형성과 이에 따른 건조기 성능의 저하를 유발할 수 있기 때문에, 과립형인 종래의 건조 제제에서 가능하지 않은, 수직, 경사 또는 심지어 수평과 같은, 어떠한 공간 배향에서도, 전술한 바와 같이 얻어진 건조 제제를 사용 중에 건조 디바이스 내에 부착하는 것이 가능하다.
본 고안의 바람직한 특성에 따르면, 전술한 모노리식 지지 구조체는 이하의 재료, 즉 세라믹 재료, 금속 포일, 섬유 구조체 및 폴리머 중 하나 이상을 포함한다. 코디어라이트(cordierite)를 포함하는 세라믹 구조체의 사용에 의해 특히 양호한 결과가 얻어진다.
바람직하게는, 전술한 흡착제는 이하의 재료, 즉 제올라이트, 실리카겔, 활성화 알루미나, 활성화 탄소, 금속 유기 프레임워크, 탄소 분자체(carbon molecular sieve: CMS), 함침된 흡착제 및 혼성물 중 하나 이상을 포함한다. 특히, 친수성 제올라이트 지지체가 바람직하다. 실리콘/알루미늄 비가 2 내지 3인 포저사이트(faujasite) 제올라이트 타입 X를 사용함으로써 양호한 결과가 얻어진다.
본 고안은 또한 청구항 1의 종속 청구항 중 하나 이상의 특성과의 조합 여부에 무관하게, 청구항 1에 따른 방법에 의해 얻어진 흡착제에 관한 것이다.
본 고안은 또한 압축 가스 건조용 흡착 디바이스에 관한 것으로서, 여기서 이 흡착 디바이스는 본 고안에 따른 방법에 의해 얻어진 흡착제를 포함한다.
본 고안의 특성을 더 양호하게 도시하려는 의도를 갖고, 압축 가스 처리용 흡착제를 제조하기 위한 본 고안에 따른 방법의 몇몇 바람직한 변형예가 첨부 도면을 참조하여, 임의의 한정적인 성질 없이, 예로서 이하에 설명된다.
도 1은 흡착 수단을 제조하기 위한 본 고안에 따른 방법의 가능한 실시예를 개략적으로 도시하고 있다.
도 2는 본 고안에 따른 방법에 적용될 수 있는 가능한 온도 변동을 도시하고 있다.
도 1은 블록도를 도시하고 있고, 여기서 각각의 블록은 본 고안에 따른 방법의 단계를 제시하고 있고, 몇몇 블록에서 다수의 하위 단계가 구별되어 있다.
본질적으로 압축 가스 처리용 흡착제의 제조를 위한 본 고안에 따른 방법은 모노리식(monolithic) 지지 구조체를 제공하는 단계 1A 및 흡착제를 함유하는 코팅 현탁액의 제조로 이루어지는 단계 1B로 이루어진다.
다음 단계 2에서, 전술한 코팅 현탁액이 전술한 지지 구조체에 도포되어 코팅을 형성하고, 마지막으로 단계 3에서, 최종적으로 개선된 흡착제를 얻기 위해 전술한 코팅을 소결하도록, 단계 2 후에 얻어진 코팅을 갖는 최종 지지 구조체에 열처리가 적용된다.
본 고안의 바람직하지만 필수적이지는 않은 특성에 따르면, 예를 들어 코닝(Corning)사의 Celcorⓒ와 같은 코디어라이트를 포함하는 세라믹 구조체가 모노리식 지지 구조체를 위해 선택된다.
대안으로, 본 고안에 따르면,
- 멀라이트(mullite), γ-알루미나 또는 α-알루미나 또는 실리콘 카바이드(SiC)와 같은 다른 세라믹 재료;
- 금속 포일;
- 예를 들어, 유리 섬유, 세라믹 섬유 또는 다른 섬유, 또는 다양한 유형의 섬유의 혼합물에 기초하는 섬유 구조체; 또는
- 폴리머
와 같은 다른 재료가 또한 관련 지지 구조체의 제조를 위해 사용될 수 있다.
전술한 목록은 총망라한 것은 아니고, 다른 재료의 사용이 배제되지 않는다는 것은 말할 필요도 없다.
본 고안에 따르면, 모노리식 지지 구조체가 전술한 재료 및/또는 다른 재료 중 2개 이상의 조합으로 제조되는 것이 배제되지 않는다.
본 고안의 바람직한 특성에 따르면, 지지 구조체를 제조하기 위한 재료는 바람직하게는 200 내지 1200 CPSI(cells per square inch), 더 바람직하게는 350 내지 450 CPSI를 포함한다.
지지 구조체의 벽 두께는 바람직하게는 2 내지 11 mil(milli-inch), 더 바람직하게는 3 내지 9 mil, 더욱 더 바람직하게는 5 내지 7.5 mil이다. 가장 바람직한 실시예에서, 벽 두께는 6 내지 7 mil, 바람직하게는 대략 6.5 mil이다.
지지 구조체의 벽의 다공도는 바람직하게는 5% 초과, 더 바람직하게는 10% 초과, 더욱 더 양호하게는 20% 초과이다.
형성된 셀은 바람직하게는 정사각형 형상을 갖지만, 삼각형, 사인곡선형, 원형, 육각형 및 유사한 형상과 같은 다른 형상을 나타낼 수 있다.
코팅 현탁액을 제조하는 단계 1B는 바람직하게는 이하의 하위 단계, 즉
- 용제를 제공하는 제1 하위 단계 1BX;
- 혼합물을 형성하기 위해 전술한 용제에 흡착제를 첨가하는 제2 하위 단계 1BY;
- 전술한 혼합물에 결합제 재료를 첨가하는 제3 하위 단계 1BZ
를 포함한다.
하위 단계 1BY에서, 바람직하게는 이하의 재료 및/또는 다른 재료, 즉
- 제올라이트, 바람직하게는 친수성 제올라이트(그러나 소수성 제올라이트도 또한 가능함)[이 제올라이트는 예를 들어, 포저사이트 제올라이트 타입 X, 예컨대 토소오(Tosoh)의 Zeolum F9, 또는 제올라이트 타입 X 및 제올라이트 타입 A의 혼합물일 수 있음];
- 실리카겔;
- 활성화 알루미나;
- 활성화 탄소;
- 금속-유기 프레임워크;
- 탄소 분자체(CMS);
- 함침된 흡착제;
- 혼성 흡착제
중 하나 이상이 흡착제로서 선택된다.
상기 리스트는 총망라한 것은 아니고 또한 다른 재료가 본 고안에 따라 가능하다. 흡착제의 선택은, 질소 발생기 등에 흡착 수단을 사용할 때, 예를 들어 산소 또는 이산화탄소와 같은 다른 분자의 건조 또는 선택적 제거와 같이, 처리될 가스에 어떠한 처리가 행해져야 하는지에 의존하는데, 여기서 처리될 가스는 예를 들어 압축 공기일 수 있다.
흡착제의 입경의 분포는 바람직하게는 D50이 10 ㎛ 미만, 더 바람직하게는 4 ㎛ 미만이다.
제3 하위 단계 1BZ에서 첨가되는 전술한 결합제 재료는 바람직하게는,
- 콜로이드성 실리카, 예를 들어 그레이스 데이빗슨(Grace Davison)의 Ludox-AS 40;
- 알루미나; 및/또는
- 점토
와 같은 무기 결합제 재료를 포함한다.
더욱이, 필요하면,
- 메틸 셀룰로오스;
- 아크릴 수지, 비닐 수지 등과 같은 폴리머; 및/또는
- 셀룰로오스 군으로부터의 재료
와 같은 유기 결합제 재료가 사용될 수 있다.
본 고안의 가능한 특성에 따르면, 코팅 현탁액을 제조하는 단계 1B는, 예를 들어 pH를 감소시키기 위한 염화수소(HCl) 또는 pH를 증가시키기 위한 암모니아(NH3)와 같이 산성도(pH 값)에 영향을 미치는 첨가제, 및/또는 거품 형성에 대항하는 첨가제와 같은, 하나 이상의 첨가제의 첨가를 포함한다. 예를 들어, 반드시 필수적인 것은 아니지만, pH 값은 9 내지 11, 더 바람직하게는 9.5 내지 10.5가 된다.
혼합물을 형성하기 위해 전술한 용제에 흡착제를 첨가하는 제2 하위 단계 1BY는 바람직하게는
- 용제 내로의 분할 형태의 흡착제의 도입;
- 용제 내로의 흡착제의 도입 중의 또는 용제 내로의 흡착제의 도입 후의 흡착제와 용제의 혼합
을 포함한다.
본 고안의 부가의 바람직한 양태에 따르면, 용제 내에 흡착제를 혼합한 후에, 흡착제 입자는 예를 들어 습식 밀링에 의해, 전술한 바람직한 입경을 얻도록 크기가 감소된다. 습식 밀링의 예로는 어트리션 밀링(attrition milling), 롤 밀링(roll milling) 또는 침지 밀링(immersion milling)이 있다.
단계 1B 후에 얻어진 코팅 현탁액은 바람직하게는, 전단 응력의 작용 시에 감소된 점도를 나타내는 전단 담화 액체(shear thinning liquid)이다.
전술한 지지 구조체 상에서의 전술한 코팅 현탁액의 도포로 이루어지는, 본 고안에 따른 방법의 단계 2는 바람직하게는 관련 코팅 현탁액으로 지지 구조체를 플러싱(flushing) 또는 관류(perfusing)하는 것으로 이루어진다.
바람직하게는, 지지 구조체의 관류는, 바람직하게는 지지 구조체를 통한 모든 채널이 코팅 재료로 충전될 때까지, 예를 들어 지지 구조체를 통해 상방으로 코팅 현탁액을 펌핑하거나 지지 구조체를 통해 코팅 현탁액을 흡인하는 것을 위해 제공된 펌핑 수단에 의해, 하부로부터 상부로 또는 달리 말하면 중력의 반대 방향으로 행해진다.
다음에, 펌핑 수단은 잉여 코팅 재료를 채널 외부로 유출시키기 위해 스위칭 오프될 수 있다. 대안으로, 관련 펌핑 수단의 작동 방향은, 채널로부터의 잉여 코팅 재료의 능동 소기(active evacuation)가 얻어지도록 하기 위해 역전될 수 있다.
본 고안의 특히 바람직한 양태에 따르면, 잉여 코팅 재료의 일부는, 지지 구조체의 채널을 통해 퍼지 가스의 하나 이상의 압력 펄스를 인가함으로써 지지 구조체로부터 소기될 수 있다. 이러한 퍼지 가스의 예는 공기이다.
특히 지지 구조체 내의 채널의 이러한 능동 소기에 의한 전단 담화 코팅 현탁액을 사용할 때 양호한 결과가 얻어진다.
잉여 코팅 재료의 임의의 제거 후에, 코팅된 지지 구조체는, 용제가 대부분 증발될 때까지, 예를 들어 주위 조건(ambient condition)에서 건조하도록 방치될 수도 있다. 예를 들어, 물이 용제로서 사용될 때, 이 건조는 주위 공기 내에서 행해질 수 있다.
본 고안에 따른 방법의 마지막 단계 3에서, 단계 2 후에 얻어진 바와 같은 코팅을 갖는 최종 지지 구조체는 코팅의 소결을 위해 열처리를 거치게 된다.
이 열처리 중에, 전술한 지지 구조체는 바람직하게는 400℃ 초과, 더욱 더 바람직하게는 500℃ 초과, 가장 바람직한 실시예에서는 550℃의 온도에 노출된다.
물론, 수많은 여러 가지의 온도 변동이 이 열처리 중에 적용될 수도 있다. 비한정적인 예가 도 2에 도시되어 있고, 여기서 횡축은 시간 단위로 표현된 시간을 나타내고 있고, 반면에 종축은 섭씨 온도의 단위로 표현된 온도를 지시하고 있다.
단계 3의 시작 시간(t0)에, 온도는 본 예에서 20℃인 주위 온도와 동일하다. 이 온도는, 이 경우에 시간당 50℃의 속도로, 그리고 본 예에서 10시간 36분의 기간 동안 서서히 상승된다. 시간(t1)에서, 즉 시간(t0) 이후 10시간 36분 후에, 이 경우에 온도는 결과적으로 550℃로 상승할 것이다.
바람직하게는, 온도 증가의 기간 후에 온도가 바람직하게는 400℃ 초과, 더 양호하게는 500℃ 초과로 일정하게 높게 유지되는 기간이 이어진다. 총망라하는 것은 아닌 이러한 예에서, 온도가 높게 유지되는 시간 간격은 1시간이다. 본 예에서 온도가 1시간 동안 550℃로 유지되는 이 시간 간격의 종료 시에, 온도는, 본 예에서 열처리의 시작 시의 온도 증가보다 더 빠른 속도로 다시 감소될 것이다. 온도는 예를 들어 시간당 150℃의 속도로 감소될 수 있는데, 이는, 도시되어 있는 예에서, 온도가 실제로 일정하게 높게 유지되는 기간의 종료 시점인 t2와 주위 온도(본 예에서, 20℃)로의 온도 감소의 종료 시점인 t3 사이의 시간 간격이 단지 3시간 32분이라는 것을 의미한다.
따라서, 20℃의 주위 온도에서 시작하고 그리고 비한정적인 예로서 도 2에 도시되어 있는 바와 같은 온도 변동에 따라, 열처리의 전체 단계 3에서는 15시간 8분이 소요될 것이다.
본 고안에 따른 방법은 흡착 재료의 매우 높은 질량 밀도(250 kg/입방미터 이상)를 갖고 지지 구조체에 대한 매우 양호한 접착성을 갖는 코팅 재료를 생성하기 때문에, 건조기 효율의 증가로 인해 심지어 건조 디바이스를 통해 안내되는 건조될 가스의 유량이 세배가 되게 하는 것이 가능하므로, 본 고안에 따른 방법에 의해 얻어진 흡착제는 압축 가스를 건조시키기 위한 건조 디바이스에 적용하기에 매우 적합하다. 달리 말하면, 건조될 가스의 동일한 유량에 대해, 실질적으로 더 소형의 건조 디바이스가 사용될 수 있고, 이는 중요한 생태학적 이익 및 경제학적 이익을 제시한다.
층 두께를 더 크게 하는 것을 가능하게 하기 위해, 본 고안의 바람직한 양태에 따르면, 그 위에 코팅을 갖는 지지 구조체 전체에 코팅 현탁액을 도포하는 단계 및 열처리하는 단계는, 지지 구조체 상의 바람직한 코팅 두께에 도달할 때까지, 1회 이상 반복된다.
본 고안은, 흡착제가 산소, 이산화탄소 등과 같은 특정 가스 분자를 흡착하는 것이 가능하기 때문에, 수분의 흡착을 위한 건조 제제의 형태의 흡착제 또는 예를 들어 질소 발생기 등에서의 선택적 흡착을 위해 사용될 수 있는 다양한 흡착제 형태의 흡착제를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 예를 들어 압축 가스로부터 이러한 가스 분자를 제거함으로써, 공지된 바와 같이, 질소가 발생될 수 있다.
본 고안은, 예로서 설명되고 도면에 도시되어 있는 실시예로 결코 한정되는 않고, 흡착제를 제조하기 위한 본 고안에 따른 방법은 본 고안의 범주로부터 벗어나지 않고 다수의 방식으로 실현될 수 있다.

Claims (25)

  1. 압축 가스 처리용 흡착제를 제조하기 위한 방법에 있어서,
    - 모노리식 지지 구조체의 제공 단계;
    - 흡착제를 포함하는 코팅 현탁액의 제조 단계;
    - 코팅을 형성하기 위해 상기 지지 구조체 상에 상기 코팅 현탁액을 도포하는 도포 단계;
    - 상기 코팅을 소결하기 위해, 상기 코팅을 갖는 상기 지지 구조체에 열처리를 적용하는 열처리 적용 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 이하의 재료, 즉 세라믹 재료, 금속 포일 및 섬유 구조체 중 하나 이상이 상기 모노리식 지지 구조체를 위해 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 코디어라이트를 포함하는 세라믹 구조체가 상기 모노리식 지지 구조체를 위해 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅 현탁액의 제조를 위해, 이하의 재료, 즉 제올라이트, 실리카겔, 활성화 알루미나, 활성화 탄소, 금속-유기 프레임워크, 탄소 분자체(carbon molecular sieve: CMS), 함침된 흡착제 및 혼성 흡착제 중 하나 이상이 흡착제를 위해 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 흡착제는 친수성 제올라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 흡착제는 포저사이트 제올라이트 타입 X를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅 현탁액의 제조 단계는, 이하의 하위 단계, 즉
    - 용제의 제공 단계;
    - 혼합물을 형성하기 위해 상기 용제에 상기 흡착제를 첨가하는 단계;
    - 상기 혼합물에 대한 결합제 재료의 첨가 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 용제에 대한 상기 흡착제의 첨가 및 상기 용제와 상기 흡착제의 혼합 후에, 흡착제 입자는 습식 밀링에 의해 크기가 감소되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 흡착제의 입경은, D50이 10 ㎛ 미만, 더 바람직하게는 4 ㎛ 미만이 될 때까지 크기가 감소되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 이하의 무기 결합제 재료, 즉
    - 콜로이드성 실리카;
    - 알루미나; 및/또는
    - 점토
    중 하나 이상이 결합제 재료로서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 이하의 유기 결합제 재료, 즉
    - 메틸 셀룰로오스;
    - 아크릴 수지, 비닐 수지 등과 같은 폴리머; 및/또는
    - 셀룰로오스 군의 재료
    중 하나 이상이 결합제 재료로서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 구조체 상에서의 상기 코팅 현탁액의 도포 단계는 관련 코팅 현탁액으로 상기 지지 구조체를 플러싱 또는 관류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 지지 구조체의 관류는 하부로부터 상부로, 또는 달리 말하면 중력의 반대 방향으로 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 관류는, 상기 지지 구조체를 통해 상기 코팅 현탁액을 상방으로 펌핑하거나, 또는 상기 지지 구조체를 통해 상기 코팅 현탁액을 상방으로 흡인하는 펌핑 수단에 의해 실현되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅 현탁액을 이용한 상기 지지 구조체의 관류 후에 잉여 코팅 재료가 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 잉여 코팅 재료의 제거는 관련 펌핑 수단의 작동 방향을 역전시킴으로써 실현되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 잉여 코팅 재료의 일부는, 상기 지지 구조체의 채널을 통해 퍼지 가스의 하나 이상의 압력 펄스를 인가함으로써 상기 지지 구조체로부터 소기되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열처리는 적어도 3개의 단계, 즉
    - 제1 시간 간격(t1 - t0) 중에 온도를 증가시키는 단계;
    - 제2 시간 간격(t2 - t1) 중에 400℃ 초과의 값으로 온도를 일정하게 높게 유지하는 단계;
    - 제3 시간 간격(t3 - t2) 중에 주위 온도로 온도를 다시 감소시키는 단계
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 온도는 상기 제2 시간 간격(t2 - t1) 중에 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅 현탁액의 제조 단계(1B)는 하나 이상의 첨가제의 첨가를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 첨가제는 이하의 제제, 즉
    - 산성도(pH 값)에 영향을 미치는 첨가제;
    - 거품 형성에 대항하는 첨가제
    중 하나 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 산성도에 영향을 미치는 상기 첨가제는 염화수소 또는 암모니아로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 얻어진 흡착제.
  24. 제23항에 있어서, 상기 흡착제는 건조제인 것을 특징으로 하는 흡착제.
  25. 제23항에 따른 흡착제를 구비한 흡착 디바이스.
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