TCD based real-time measurement of Ortho-Para hydrogen fraction

Abstract

수소액화플랜트 공정 중, 예냉 과정에서 Ortho-Para 수소 촉매를 이용한 수소변환이 이루어진다. 수소는 Ortho와 Para 수소로 이루어져 있으며 온도에 따라 비율이 다르며, Ortho-Para 수소의 변환 비율을 액화플랜트에서 실시간 측정하기는 쉽지 않다. 따라서 특정온도에서 촉매에 의하여 변환된 Ortho-Para 수소의 비율을 실시간으로 측정할 수 있으며, 수소액화플랜트에 적용 가능한 장치를 개발하고자 하였다. 4가지 Ortho-Para 수소변환 비율 분석법들을 비교한 후, 수소액화플랜트에 적용 가능한 열전도도 측정기(TCD)를 사용한 측정법을 선정하였다. 수소가 통과할 수 있는 촉매가 채워진 열교환기를 듀어 안에 제작 및 설치하였다. 듀어 안에 액체질소(끓는점 77K, 1 atm)를 채운 후 담겨진 촉매열교환기를 통과한 수소의 Ortho-Para 수소 비율에 따라 TCD로부터 출력되는 전압 피크값으로 실시간으로 측정하였다.