Ortho-Para 수소 실시간 측정 방법

Abstract

수소액화플랜트 공정 중, 일반적으로 2번의 냉각과정에서 촉매를 이용한 ortho-para 수소변환을 거치지만 현장에서 ortho-para 수소의 비율을 실시간 측정하기 쉽지 않다. 따라서 본 논문은 특정온도에서 촉매에 의하여 변환된 ortho-para 수소의 비율을 실시간으로 측정할 수 있으며, 수소액화플랜트에 적용 가능한 휴대용 시스템을 제안하고자 한다. 휴대용 ortho-para 수소변환 장치에 적합한 ortho-para 수소측정 방법들을 비교 분석 후, 열전도도 측정기(TCD)를 사용한 측정방법을 선정하였다. 77K에서 ortho와 para 수소의 비율이 이론적으로 5:5 로 알려져 있기 때문에 끓는점의 온도가 77K인 액체질소를 이용하여 수소를 예냉과 동시에 ortho-para 수소촉매 변환한 후의 열전도도 값과 해당온도에서의 ortho-para 수소비율 5:5에 일치시켜 측정할 수 있다. 추가적으로 끓는점이 다른 극저온의 액체들을 이용하여 해당온도에서의 ortho-para 수소비율과 일치시킴으로써 열전도도 값에 해당하는 para 수소비율에 대한 상관식을 만들 수 있다.