게시판 > 질답게시판 > 증류탑관련 질문드려요!!

스테파노 Stefano

15-07-30 12:33

1A. Feed Vapor를 Column에 중간에 투입하고 Condenser 없이 Reboiler만 두고 있는 Column이라 가정하면..

i) 이 증류탑에서는 Column Column Top으로 배출되는 물질은 "모두 증기"로 배출되고있고
ii) 환류(Reflux) 하지 않으므로 Feed단 위로는 "액이 흘러내리는 일이 벌어지지는 않고 오직 증기흐름만 존재"합니다.
iii) Feed단 아래로는 "액이 Column 하부로" 흘러내리고 하부로부터 "증기가 상부로" 흐르게 됩니다.
iv) 재비기(Reboiler)에서는 Column Bottom의 액을 "일부분 끓여서 증기로"변화시키고 "증발되지 않은 액"은 Bottom으로 배출시킵니다.

위와 같이 나열해 놓고 보니 감을 잡았을 것으로 봅니다만... 위의 조건중 기액 평형을 이루고 상황은 오직 iii)과 iv) 뿐입니다.
iii)은 일반적으로 Column에서 일어나는 다단 기-액 평형 증류가 일어나는 내용이고 iv)는 한개의 기-액 단분리 효과를 내는 Reboiler의 역할입니다. i), ii)는 기-액 접촉이 없어서 "평형"이라는 용어를 언급할 수 없기 때문에 Tray가 설치되어 있어도 분리효과는 없습니다. (이런 Tray는 무용지물입니다.)

응축기가 없는 조건으로 Column Top으로 Feeding하고 (Condenser, Reflux 없이) Reboiler만 둔 경우라면 그 증류탑은 반쪽기능만 가지고 있는 "Stripper"입니다. 증류탑의 Feed단 위의 "Rectifying Zone"이 없기 때문에 그리부르지요.

"Stripper"는 Feed 중에 포함되어있는 저비점 (주로 휘발성) 물질을 분리해 내는 기능만을 가지고 있는 증류탑입니다. 질문의 경우가 바로 이에 해당합니다. Stripper는 많이 끓여댈수록 제품중에 저비점 함량이 낮아집니다.

2A. Stripper만의 최적화는
a) Column Bottom 성분 (주생산품) 중에 잔류하는 저비점 물질의 함량을 미리 정해두고
b) Reboiler의 Duty를 조절하여 제품 규격을 맞추도록 합니다.
c) 단수가 많다면 Reboiler Duty가 줄어드는 대신 투자비가 늘어납니다.

최적화는 생산량과 제품규격을 맞추는 조건에서 생산비용(돈)이 가장 적게 드는 점에서의 단수와 Reboiler의 에너지입니다.
Column 단수에 해당하는 비용은 그 제품생산에 사용한 만큼의 (Column 닳아빠진) 비용인데 투자비를 회수하기 위한 "감가상각비"로 계산하면 됩니다. 이는 c)에 해당하고 b)의 에너지 비용은 연료나 공급스팀등의 사용량에 단가를 곱하여 계산하면 대강은 계산 됩니다. c)가 늘면 b)가 줄게 되어있는데 직접 계산을 시도해봐야 하지요. Trial and Error로 계산됩니다.

3A. 증류탑의 Feed단 선택은 단위조작관련 서적에서 "Feed Line 관련 수식"에서 찾아보면 됩니다. Column Simulator를 가지고 있다고 하면 Reflux, Feed단을 변경시켜가며 에너지 Duty를 계산해 보는 방법으로 찾아야 합니다. 최적화 방법은 동일합니다.

4A. 운전중 Column내에 체류하는 물질의 양은 항상 거의 일정합니다. 물론 유량이 늘거나 액면에 따라 내부 체류량이 달라지고 특히 Tray Type에 따라 크게 달라집니다.

질문에서의 "차이"는 비교할 수 없는 물리량을 비교하고 있는 내용입니다. 유량(kg/h)과 체류량 (kg)은 서로 비교할 수 있는 성질의 양들이 아닙니다.

비유적 표현을 하자면.. 강당문을 통해 들락거리는 사람이 하루에 2,000명이라는 것을 알고 강장의 크기를 알수 있나요? 한사람이 얼마동안 머물고 있나를 알아야 강당의 크기가 계산되지요

(시스템내 체류량, kg) = (순환량, kg/h) * (체류시간, h)

혹시. 추출탑에서 사용량과 재생탑에서의 재생량의 차이가 발생한다고 하면... 이 차이는 Make-up으로 충당해야 합니다.

1A. Feed Vapor를 Column에 중간에 투입하고 Condenser 없이 Reboiler만 두고 있는 Column이라 가정하면..

i) 이 증류탑에서는 Column Column Top으로 배출되는 물질은 "모두 증기"로 배출되고있고
ii) 환류(Reflux) 하지 않으므로 Feed단 위로는 "액이 흘러내리는 일이 벌어지지는 않고  오직 증기흐름만 존재"합니다. 
iii) Feed단 아래로는 "액이 Column 하부로" 흘러내리고 하부로부터 "증기가 상부로" 흐르게 됩니다. 
iv) 재비기(Reboiler)에서는 Column Bottom의 액을 "일부분 끓여서 증기로"변화시키고 "증발되지 않은 액"은 Bottom으로 배출시킵니다.

위와 같이 나열해 놓고 보니 감을 잡았을 것으로 봅니다만... 위의 조건중 기액 평형을 이루고 상황은 오직 iii)과 iv) 뿐입니다. 
iii)은 일반적으로 Column에서 일어나는 다단 기-액 평형 증류가 일어나는 내용이고 iv)는 한개의 기-액 단분리 효과를 내는 Reboiler의 역할입니다.   i), ii)는 기-액 접촉이 없어서 "평형"이라는 용어를 언급할 수 없기 때문에 Tray가 설치되어 있어도 분리효과는 없습니다.  (이런 Tray는 무용지물입니다.)

응축기가 없는 조건으로 Column Top으로 Feeding하고 (Condenser, Reflux 없이)  Reboiler만 둔 경우라면 그 증류탑은 반쪽기능만 가지고 있는 "Stripper"입니다.   증류탑의 Feed단 위의 "Rectifying Zone"이 없기 때문에 그리부르지요.

"Stripper"는 Feed 중에 포함되어있는 저비점 (주로 휘발성) 물질을 분리해 내는 기능만을 가지고 있는 증류탑입니다.  질문의 경우가 바로 이에 해당합니다.  Stripper는 많이 끓여댈수록 제품중에 저비점 함량이 낮아집니다.

2A. Stripper만의 최적화는 
a) Column Bottom 성분 (주생산품) 중에 잔류하는 저비점 물질의 함량을 미리 정해두고 
b) Reboiler의 Duty를 조절하여 제품 규격을 맞추도록 합니다.   
c) 단수가 많다면 Reboiler Duty가 줄어드는 대신 투자비가 늘어납니다.

최적화는 생산량과 제품규격을 맞추는 조건에서 생산비용(돈)이 가장 적게 드는 점에서의 단수와 Reboiler의 에너지입니다. 
Column 단수에 해당하는 비용은 그 제품생산에 사용한 만큼의  (Column 닳아빠진) 비용인데 투자비를 회수하기 위한 "감가상각비"로 계산하면 됩니다.   이는 c)에 해당하고 b)의 에너지 비용은 연료나 공급스팀등의 사용량에 단가를 곱하여 계산하면 대강은 계산 됩니다.   c)가 늘면 b)가 줄게 되어있는데 직접 계산을 시도해봐야 하지요.  Trial and Error로 계산됩니다.

3A. 증류탑의 Feed단 선택은 단위조작관련 서적에서 "Feed Line 관련 수식"에서 찾아보면 됩니다.  Column Simulator를 가지고 있다고 하면 Reflux, Feed단을 변경시켜가며 에너지 Duty를 계산해 보는 방법으로 찾아야 합니다.  최적화 방법은 동일합니다.

4A. 운전중 Column내에 체류하는 물질의 양은 항상 거의 일정합니다.  물론 유량이 늘거나 액면에 따라 내부 체류량이 달라지고 특히 Tray Type에 따라 크게 달라집니다.

질문에서의 "차이"는 비교할 수 없는 물리량을 비교하고 있는 내용입니다.    유량(kg/h)과 체류량 (kg)은 서로 비교할 수 있는 성질의 양들이 아닙니다.

비유적 표현을 하자면..    강당문을 통해 들락거리는 사람이 하루에 2,000명이라는 것을 알고 강장의 크기를 알수 있나요?   한사람이 얼마동안 머물고 있나를 알아야 강당의 크기가 계산되지요

(시스템내 체류량, kg) = (순환량, kg/h) * (체류시간, h)

혹시. 추출탑에서 사용량과 재생탑에서의 재생량의 차이가 발생한다고 하면...  이 차이는 Make-up으로 충당해야 합니다.

아누채니트

15-10-02 09:49

굉장히 도움이 되는 답변인 것 같은데 질문자의 대답이 없어 저라도 대신 남깁니다..
답변 많은 도움이 됐습니다~!