게시판 > 질답게시판 > 저장탱크 증발량 문의

스테파노 Stefano

24-10-22 22:04

A0) 보관압력 계기압력 300 mm Hg 이라고 하면 절대압력 1060 mm Hg이고 증기압 97 mmHg면 기상 혼합물 농도 9.15 m% 배출부피를 표준상태 부피(Nm3)로 환산한 다음 22.4 Nm3/kg-mol로 나눠 전체몰수를 구하고 이중 9.15% 포함 배출 가정. 만일 응축기에서 회수한다고 하면 응축기 온도에서 포화증기압을 기준으로 손실량 계산하면 됩니다.

A1) 증기중에 포함되는 Acrylonitrile(AN)의 최대 함량, 몰 또는 부피% = (AN 증기압/보관절대압력) * 100 m% ......(1)
일회 입고(충전)량, m3 = 증기 배출량, Vapor 부피 (보관온도, 압력에서의 부피) m3 ...............................(2)
월 입고 횟수, N 회/월 ..........................................................................................................................(3)

<월 손실량 계산>
탱크의 기상 압력 = 보관계기압력 300 mm Hg (g) = 보관 절대압력 1060 mm Hg (absolute)

가스(질소)와 AN 혼합 가스중 AN 농도 = 97 mm Hg/1060 mm Hg =9.15 V% = 9.15 m%
매회 저장온도에서의 배출증기 부피 = 50 m3 (@ 25℃, 300 mm Hg(g)

매회 배출부피의 표준상태, 대기압에서의 부피로 환산 = 50 * (273.15/298.15)*(1060/760) = 63.89 Nm3/회 2.85 kg-mole /회
매회 손실 AN 몰수 = 2.85 kg mole/회 * 9.15 m% AN = 0.2608 kg-mole AN/회 or 13.839 kg AN/회

(계산참고: 증기 kg-mole의 표준상태부피 =22.414 Nm3/kg-mole, AN 분자량= 53.0626 kg/kg-mole)
매월 N회 임고되고 있다면 이 값에 N회/월을 곱하면되지요

A2) 생산공정에서 저장탱크로 들어오는 경우에도 들어오는 부피를 기준으로 배출량을 계산하면 되지요
(AN 액상 온도가 다르다면 해당온도 적용하고 그렇지 않다면 위의 50 m3/회 대신 20 m3/h를 사용하면...

유입유량의 표준상태 부피 = 25.556 Nm3/h or 1.14 kg-mole/h or 5.536 kg/h

A1) 증기중에 포함되는 Acrylonitrile(AN)의 최대 함량, 몰 또는 부피% = (AN 증기압/보관절대압력) * 100 m% ......(1)
일회 입고(충전)량, m3  = 증기 배출량, Vapor 부피 (보관온도, 압력에서의 부피) m3 ...............................(2)
월 입고 횟수, N 회/월 ..........................................................................................................................(3)

<월 손실량 계산>
탱크의 기상 압력 = 보관계기압력  300 mm Hg (g)  = 보관 절대압력 1060 mm Hg (absolute)

가스(질소)와 AN 혼합 가스중 AN 농도  = 97 mm Hg/1060 mm Hg =9.15 V%  = 9.15 m%
매회 저장온도에서의 배출증기 부피  =  50 m3  (@ 25℃,  300 mm Hg(g)

매회 배출부피의 표준상태, 대기압에서의 부피로 환산 = 50 * (273.15/298.15)*(1060/760) = 63.89 Nm3/회  2.85 kg-mole /회 
매회 손실 AN 몰수 = 2.85 kg mole/회 * 9.15 m% AN  = 0.2608 kg-mole AN/회  or  13.839 kg AN/회

(계산참고:  증기 kg-mole의 표준상태부피 =22.414 Nm3/kg-mole,   AN 분자량= 53.0626 kg/kg-mole) 
매월 N회 임고되고 있다면 이 값에 N회/월을 곱하면되지요

A2) 생산공정에서 저장탱크로 들어오는 경우에도 들어오는 부피를 기준으로 배출량을 계산하면 되지요
(AN 액상 온도가 다르다면 해당온도 적용하고 그렇지 않다면 위의 50 m3/회 대신 20 m3/h를 사용하면...

유입유량의 표준상태 부피 =  25.556  Nm3/h  or  1.14 kg-mole/h  or 5.536  kg/h

01115ds5s bongbong0000

24-10-22 23:26

1. Gauge 압력으로 생각했는데, 절대압력이군요.
문헌에 있는 AN 증기압도 절대압으로 보면 될련지요?

2. A1)에 따라 AN이 13.839kg가 배출된다고 가정할 때
응축기(응축기 온도 10도, 증기압 30mmHq)에서 응축기 면적을 감안하지 않고 응축량과 손실량을 계산 가능할까요?

스테파노 Stefano

24-10-23 00:51

AA1) 기상 농도는 전체압력에 대한 성분압력으로 계산해야 하지요. 증기압은 모두 절대압력으로 나타냅니다.

AA2) 응축기 거친 후 응축되지 않고 남아있는 증기의 농도는 응축기 절대압력에 대한 증기압의 비율이므로 30/(응축기 절대압력)이 됩니다.

만일 응축기 압력이 대기압인 경우라면 잔류 AN농도는 30/760 = 3.95% 배출농도 9.15%의 43.14% 그렇다면 회수율은 대략 56.86% 될 것입니다. 응축기 만으로 회수율을 높이고자 한다면 응축기 압력을 높이거나 응축온도를 더 낮추어야 하고 그렇지 않으면 흡수탑을 거치도록 하는 것이 좋겠지요.

01115ds5s bongbong0000

24-10-23 06:44

1. 마지막으로 100m3의 탱크용량 중 액체로 보관 중인 양이 50m3인데, 50m3가 배출증기량으로 보는게 맞는지요?

2. 20m3hr로 입고 중 일때, 증기 배출량 계산시 20m3/hr와 저장탱크에 저장되어있는 50m3의 합계로 증기 배출량을 봐야되지 않는지요?
- 증기배출양 : 입고유량 20m3/hr + 재고량 50m3 (단순 정체된 50m3가.. 단위가 안맞네요..)

3. 만약에 입고유량을 10m3/hr로 한다면,, Vapor양이 줄어드는 것으로 계산됩니다. 하지만 입고양 40m3이 고정되어있다면 결국 동일한 양으로 증기가 배출되는 것이 맞는지요?
- 입고유량 : 20m3/hr -> 10m3/hr
- 입고량 : 총 40m3

스테파노 Stefano

24-10-23 16:19

3A1) 탱크 보관용량에 관계없이 <Tank로부터 배출되는 유량>은 Tank로 유입되는 <Liquid 유량에 해당하는 가스/증기 혼합물 유량>이고 배출총량은 유량(m3/h)에 배출시간(h)를 곱한 값이 됩니다. 총 액상부피 50 m3 유입되었다면 (배출온도, 압력 조건에서)가스/증기 혼합물도 50 m3 될 것이고 2회에 걸쳐 모두 100 m3의 액상이 유입되었다면 유입과정에서 100 m3의 가스/증기량 혼합물이 배출되는데 그 가스/증기 혼합물은 포화된 증기 (즉 분압이 그 액체의 증기압에 해당하는) 로 배출 된다고 (가정)합니다.
==>유체라 흐르는 유량과 전체량은 단위도 다르기 때문에 구별해야 합니다.

3A2) 탱크 액면의 변화가 없다면 증기 배출량은 없습니다. 따라서 액유입 유량과 동일 부피유량으로 가스/증기 혼합물이 배출되기 때문에 20 m3/h 만 계산하면 됩니다. <..... 단위가 안맞네요.....>가 옳은 판단입니다.

3A3) <..입고유량을 10m3/hr로 한다면 ..> 배출(가스/증기) 유량도 10 m3/h가 됩니다. 초기 재고량의 크기와 관련없습니다

01115ds5s bongbong0000

24-10-23 22:11

총 이송 합계가 40m3 일 때 이송유량 10m3/hr와 20m3/hr 에 따라 Loss 부분이 차이가 있을까요?
이송 속도(유량)을 줄여서, Vapor 되는 Loss를 줄이고자 검토 중인데, 총 합계 40m3가 결국 같아서.. 의미가 없지 않을까 싶습니다.

스테파노 Stefano

24-10-23 23:51

4A1) 회수장치의 용량은 20 m3/h가 정확히 10 m3/h의 2배가 되기 때문에 2배의 차이가 있습니다. 회수된 AN의 양은 같다고 해도 가동시간은 후자가 2배 덜 길지요. 실제로 <배출되는 유량>을 기준으로 회수장치를 설계할 것이므로 의미가 없는 것이 아니고 <설계기준>으로 아주 중요한 의미를 가집니다. 한편.. 회수장치설계 관점에서는 40 m3이라는 수치는 의미가 전연없습니다.

01115ds5s bongbong0000

24-10-24 07:54

1. 후자가 2배가 덜 들지라도, 말씀하신 AA2 답변에 따라 총량은 동일하며, 응축기에서 회수율은 동일하다고 봐야될지요?
2. 유량이 2배 차이가 나면, 그만큼 회수율이 더 많다고 생각되는데.. 계산 방법을 어떻게 판단해야될지.. 감이 안잡히네요.
마지막으로 확인 부탁드립니다.

스테파노 Stefano

24-10-24 23:26

배출증기로부터 AN을 회수하고자 하면 배출유량과 응축유량을 기준을 설계해야 하는데 응축냉각부하가 Q kcal/h 이라면
필요한 냉열매체와 증기간 온도차와 전열계수 및 전열면적으로 이 냉각열량(Q= U*A*ΔT)을 공급해야 합니다. 배울량이 Q값의 2배가 된다고 할 때 U와 ΔT가 동일하다고 하면 전열면적은 2배가 될 것입니다.

전열면적이 부족하다고 하면 회수되지 않고 배출될 것이기 때문에 배출유량을 기준으로 회수장치를 두어야 한다는 것을 설명한 것입니다.

배출유량이 20 m3/h가 맞는지 10 m3/h가 맞는지 결정할 수가 없다는 것인지 ???
응축 회수량 계산 방법을 앞서 설명했는데 아직 설명이 부족한 내용이 있는것인지???
유량이 2배라면 당연히 2배의 회수장치 용량을 설치하여야 하는데 어떤 문제가 있는 것인지??? 궁금 답답합니다.

01115ds5s bongbong0000

24-10-25 09:37

감사합니다! 화공에 대한 기본부터 다시 하나씩 잡아가도록 하겠습니다.
그리고 너무 많은 방대한 질답게시판에서 엄청난 지식를 쌓고 있습니다. 감사합니다. 많은 활성화 부탁드립니다.
마지막으로 정리를 위해 문의드립니다.
1.
A2) 5.536 kg/h 배출되어
AA2) 응축기에서 잔류 AN농도가 30/760 = 3.95% 일 때, 양은 5.536kg/hr X 3.95% = 0.22kg/hr가 맞는지요?

2. 기존 설치된 응축기에서 배출증기가 20->10m3/hr로 줄였을 때 RTO로 태우는 양 감소 효과가 있는지 계산하는 방법이 궁금했네요..

스테파노 Stefano

24-10-25 23:17

(1) 5.536 kg/h의 산출근거가 불확실합니다.

(2) 5.536kg/hr 중 AN의 양을 구할 수 있으려면 w% 농도를 곰해야 하는데 w% 계산결과가 없습니다 . 따라서
<.. 5.536kg/hr X 3.95% = 0.22kg/hr가 맞는지요?> ==> 전혀 맞지 않는 계산입니다.

<AN농도가 30/760 = 3.95%>는 v% 또는 m% 단위이므로 이 값을 질량유랴에 곱하여 계산할 수 없습니다.(의미가 없는 계산입니다.) 대신 mole 유량에 이 농도를 곱하여 AN의 mole 유량을 계산한다음 여기게 AN의 분쟈량을 곱하여 AN의 질량유량을 구하도록 하세요.

(3) <20->10m3/hr로 줄였을 때 RTO로 태우는 양 감소 효과가 있는지..>
=> RTO유입유량은 공정중에 배출량을 계산하여 알려줘야 합니다. RTO업체는 유입유량과 유입성분 농도 그리고 유입압력과 온도 그리고 처리후 농도에 관심이 있을 것이므로 이에 대한 데이터를 수집하여 제공하도록 하세요. 현 공정 선임자의 도움이 필요할 것 같습니다.