(1) 전체적으로 문제를 요약하면..
Reflux Flow가 부족하여 Overhead Product Puritiy가 흔들리고 있고 Side Product의 순도는 높아진 것으로 보입니다. Reflux를 늘이려는데 Upper Section의 차압이 상승하여 더 늘일 수 없다는 이야기인데.. 맞는 이야기입니까?
(2) 만일 Product Quality를 맞추지 못한다면 Load를 줄여서라도 순도를 맞추고 나서 Load를 높여보는 방법이 필요합니다. 필자의 판단으로는 Reactor Effluent가 후단(?)의 정제 Tower에서 다시 반응기로 Recycle되는 유량이 늘어서 Column Load가 증가한 것으로 판단됩니다.
그 원인은 바로 Lower Column에서의 Inter Reboiler와 Bottom Reboiler의 가열열량이 낮게 유지됨에 따라 일어나는 것으로 봅니다.
(3) 해결방법..
따라서 단순히 Upper Column의 Flooding 문제가 있다고 Reflux유량을 줄이지 말고 우선 ①Load를 줄이고 나서② Reflux Ratio가 유지되도록 Reflux 유량을 늘이고 ③Lower Column에 공급하는 Inter Reboiler와 Bottom Reboiler의 열량을 늘여주고 운전하여 ④ Top 및 Bottom 규격이 맞아지면 서서히 Load를 다시 올려주는 방법을 사용하도록 하세요.
Product Quality가 떨어지면 생산량을 늘일 수 없으므로 우선 먼저 출하할 수 있는 규격을 맞추는 일이 급선무입니다. 그리고 나서 Column과 Reactor의 Load를 늘여주어야 하지요.
(4) Column Flooding 문제..
Column Floodig이 일어나는 원인으로는 여러가지가 있을 수 있는데 질문에서 올려진 내용만으로는 판단하기 어렵지만 Upper Column에서 주로 나타나는 것으로 봐서 Light 성분의 양이 많아졌다거나, Reflux 액의 표면장력이 낮아져서 거품이 생기는 경향이 있다거나, Upper Column의 직경이 작게 설계되어 있는 경우로 봅니다. 이중 마지막 원인은 Column을 다시 제작하지 않으면 해결할 수 없는 방법이므로 앞의 두개의 원인이 아닌지 살펴보고 대응 조치를 해보도록 하세요.
(5) <SIDE FLOW SPEC 증가>???
질문에 올려있는 그림 중간부분에 "SIDE FLOW SPEC 증가" 라고 쓰여있는데 이말의 의미가 아주 아주 모호합니다. 여기서 언급하고 있는 "SPEC"은 무엇을 의미하나요? Side Product중 Light 성분의 품질을 의미하는지? Heavy 성분의 품질을 의미하는지? 아니면 Side Flow의 유량이 늘었다는 뜻으로 쓰인 것인지?
혹시 Side Product의 Light 성분의 함량이 줄고 Heavy 성분의 함량이 늘었다는 의미라고 한다면 줄어든 Light 성분이 Upper Column 유량증가로 늘어난 것인 아닐까요?
(6) Lower Column Bottom Flow 증가현상이 있었다면..
이는 반응기 상태가 Light 성분을 많이 생산되는 조건으로 운전되고 있을 수도 있습니다. 정제 Tower에서 Product를 분리하고 Recycle되는 물질이 반응기에 되어 저비점 물질의 생성량이 늘어남으로써 Upper Column의 Load 증가로 이어질 수도 있습니다.
(7) 전반적으로는..
반응기와 정제 Tower등의 물질수지를 검토해 봄으로써 시스템 전체의 조건을 진단해야 할 것입니다.
먼저 답변 감사드립니다.
1. 요약대로 upper sec' 의 reflux 증가시 차압이 증가하며 low sec' 으로 reflux 되지 않아 low sec'에는 마무리 BTM/ INTER REBOILER LOAD 를 NORMAL 운전 조건보다 올려도 LOW SEC' TOWER 의 온도가 전체적으로 증가하지 않는 현상이 발생합니다.
2. 여기서 언급하신 LOAD 는 TOWER FEED 조절을 언급하신게 맞는지요
5.의미는 BMT REBOILER LOAD 증가시 OVHD PRODUCT 생산되어야 할 물질의 함량이 감소되지 않고 증가 된 상태로 유지 된다는 이미 입니다.
(A1) Upper Section의 Reflux 증가시 차압이 증가한다는 의미는 Reflux된 액상물질이 Upper Section을 거쳐 Lower Section으로 흘러내려와 Lower Section의 Side 혹은 Bottom Reboiler에서 다시 증발되어 올라와 Vapor 유량이 증가한다는 것을 의미합니다.
이 때 Lower Section의 온도가 올라가지 않는다는 의미는 Feed중에 포함되어 있는 물질중에서 Top으로 유출되는 저비점 성분의 함량이 많다는 것을 뜻하는데... 많다는 정도가 아주 아주 심해서 Column의 전체온도를 낮추는 정도이기 때문에 결론적으로는 Reactor에서 저비점 수율이 아주 높다는 것을 이야기 해주는 것입니다.
Column Feed를 하지 않은 상태에서 Total Reflux시켜 안정화되는 온도가 바로 Column의 안정운전온도가 되는데 우선 Feed를 하지 말고 (즉 Load를 0으로 하고) 운전해 보고 안정화 되면 Feed를 늘이는 방법으로 Coumn의 상태를 점검해 보도록 하세요.
Column이 안정화 되고 나서 유지되는 온도는 Feed 량에 의해 결정되는 것이 아니라 Column 각 단에 존재하는 물질의 성분농도에 의해 결정되기 때문에 반응혼합물질의 성분이 어떻게 변화되었는가를 먼저 점검해 보도록 하세요.
(A2) Load = Feed Rate 맞습니다. Column이 안정화 되지 않으면 Feed를 줄여 안정화시키는 것이 급선무입니다.
(배탈이 났을 때 굶는 것이 최상인 것과 같은 상황입니다.)
(A5) Bottom Reboiler Load 증가는 Feed의 유량증가에 의해 나타나는 현상 뿐만 아니라 Reflux 증가시에도 나타나는 일입니다.
질문의 상황에서는 후자의 경우라고 보고..
Reflux를 늘여 Reboiler Load가 늘어났을 때 Side Stream에서 Light 성분 생산량이 늘어나게 되었다는 것을 의미하는데 그리된 이유는.. Reflux Ratio를 늘여(즉 Top Distillate 생산량에 대한 Reflux 유량을 늘여) 저비점 성분이 Upper Column에서 Lower Column으로 내려온 후 Side Product로 많이 생산되었기 때문입니다.
그런데 추가답글에서 <SIDE FLOW SPEC 증가>의 뜻이 <BMT REBOILER LOAD 증가시 OVHD PRODUCT 생산되어야 할 물질의 함량이 감소되지 않고 증가 된 상태로 유지 된다는 이미 >라고 설명하고 있으니... 종잡을 수 없고 영문을 모르는 상황이 벌어지고 있습니다.
혹시 이 답글을 쓰고 있는 필자가 시스템을 잘못이해하고 답글을 올릴 수도 있다고 판단되기 때문에
<Reboiler 부하 증가>시 나타나는 <SIDE FLOW SPEC 증가>상황을 조금 더 추가로 보충설명하여 주시면 답변하기에 많은 도움이 될 것으로 봅니다.
바쁘신 일상에 답변 감사합니다.
1. SIDE SPEC 에 대한 내용은 BTM에서 생산될 HEAVY 물질이 주 성분이어야 하나 당연히 FLOW 증가시에는 TOP PRODUCT 생산물질이 TOP으로 상승하지 못하고 SIDE FLOW 증가시 전체적으로 TOP 성분 물질이 SIDE로 증가하는 현상입니다.
2. 혹시 반응기에서 부반응 증가로 인하여 HEAVY 성분이 UPPER TOWER TRAY로 상승하여 존재시 TOWER의 차압에 영향을 줄 만큼 DRAW OFF 량이 적어 FLOODING 현상처럼 나타나는 경우가 있습니까?
3. 현재 문제는 LOW SEC' TOWER는 충분한 REBOILING 하고 있으나 UPPER SEC' TOWER에서 REFLUX가 LOW TOWER로 되지 않아 TOWER 전체적인 순환이 되지 않는 현상입니다. 그래서 LOW TOWER는 차압이 정상 운전보다 낮게 유지되고 UPPER TOWER는 차입이 과도하게 높게 유지되고 있습니다.
AA1) "SIDE FLOW SPEC 증가" 의 본뜻이 아직도 혼동스러운 이유는 "SPEC"이라는 단어와 함께 "Flow"를 언급하기 때문입니다. 여기서 거론하는 성분이 과연 저비점 농도인가 고비점 농도인가 분명하지 않은 것이고.. 이것도 저것도 아니고 (절대로 그럴리는 없다고 보지만) Side Product의 Flow를 언급하고 있는 것이 아닌가 생각되기 때문입니다.
<...당연히 FLOW 증가시에는 TOP PRODUCT 생산물질이 TOP으로 상승하지 못하고 SIDE FLOW 증가시 전체적으로 TOP 성분 물질이 SIDE로 증가하는 현상입니다.> ....표현이 아주 어렵습니다. 이말의 뜻은 Feed Rate (즉 Load) 증가 시 Light 성분물질이 Distillate로 생산되지 못하고 Side Product로 생산된다는 것을 언급한 것입니까? 그렇다면 Side Product에 저비점 물질의 함량이 늘어나는 것을 의미하는 것이겠지요?
AA2) <혹시 반응기에서 부반응 증가로 인하여 HEAVY 성분이 UPPER TOWER TRAY로 상승하여 존재시 TOWER의 차압에 영향을 줄 만큼 DRAW OFF 량이 적어 FLOODING 현상처럼 나타나는 경우가 있습니까? >
==> Heavy 성분이 많이 생성된다면 당연히 Lower Tray로 내려와야 할 터인데 왜 <UPPER TOWER TRAY로 상승>이라고 언급하고 있는지 이해하기 어렵습니다. 또한 Draw Off 이 적다면 Bottom 생성량이 늘어나게 되겠지만 이로인해 Upper Column의 Flooding을 일으킨다고 생각할 수는 없지요.
AA3) Lower Section Tower의 Reboiling이 잘 되고 있음에도 온도가 상승하지 않는 것은 Feed에 저비점 성분이 많기때문일 것입니다. 저비점 성분은 당연히 Upper Section Tower로 올라가 Distillate로 생성될 것이고 그렇다면 Side-Draw 유량은 당연히 줄어들어야 하는데 <유량이 늘어난다>는 상황은 이해하기 힘듭니다.
