게시판 > 질답게시판 > ※ 반응기 내 질소 purge 양 질문

스테파노 Stefano

15-08-12 20:02

(1) 시스템 퍼징 방법..
반응기 내의 농도를 10% 이하로 정확히 맞추기 위해 노력하는 것 보다는 반응기 내부의 공기를 완전히 질소로 불어낸다고 생각하고 작업하도록 하세요. 따라서
1) 반응기내의 공기를 진공으로 뽑아낸 다음 질소로 채우고 반응물을 채우거나
2) 반응물을 채우고 상부를 질소로 불어내거나...

이중 1)의 방법이 질소사용량을 최소로 하는 방법입니다. 진공이 걸렸을 때의 잔류(절대)압력을 대기압으로 나누고 21%를 곱하면 반응물 투이하기 전의 반응기내 산소농도가 됩니다.

잔류산소농도, m% = (진공후 잔류절대압력/대기압력)*(21 m%)

(2) 질문으로 돌아가서..

18m3 반응기에 원료 투입전 반응기에 공기(21m%)로 차있고 여기에 3 m3의 HH를 채웠다면 15 m3의 부분은 21m%의 공기로 채워져 있습니다.

질소로 불어내지 않고 DMA를 넣어주면 Methanol이 발생되면서 메탄올만 증발되어 배출된어 배출된다고 가정하였을 때 반응기내의 산소농도는 21m%에서 점점 낮아지게 될 것입니다. 당연히 폭발범위에 들어있는 상태에서 줄어들기 때문에 정전기라든가 다른 점화요소가 나타나면 폭발위험이 도사리고 있게 되지요.

(3) 산소농도를 낮게 하기 위해서 반응 시작전 한번만 불어내면 전혀 문제될 것은 없지만 질소를 사용하지 않았을 때의 농도변화는 물질수지로부터 구할 수 있습니다.

초기 반응기내 산소몰분율, Co = 0.21
초기 반응기내 공기의 부피, Vo = 15m3
초기 반응기내 공기의 전체 몰수, Mo

투입 DMA 질량유량, 3000 kg/3h= 1000 kg/h; 부피유량, v1 = 1 m3/h (가정)
생성 MeOH 질량유량, 1100 kg/3h = 366.7 kg/h, 몰유량, m2 = 11.46 kg-mole/h, 부피유량 = v2 = 256.8 Nm3/h

생성되는 메탄올이 반응기 내부의 공기를 불어낼 것이므로 반응기 내에서 발생되는 메탄올 증기가 공기와 완전히 혼합후 배출된다고 가정하고 위의 초기치를 이용한여 반응기 산소농도변화를 아래의 간단한 미분방정식으로 구할 수 있습니다.
용기내 산소농도변화

dt 시간동안 용기내 산소몰수 감소량 = (dt 시간동안 생성되는 메탄올 전체 몰수)*(배출될 때의 산소농도)
Mo*dC = - 11.45 * C * dt ...............(1) C=몰분율, Mo=용기내 증기 전체 몰수, C = t시간후의 용기내 산소 몰분율

(1) 시스템 퍼징 방법..
반응기 내의 농도를 10% 이하로 정확히 맞추기 위해 노력하는 것 보다는 반응기 내부의 공기를 완전히 질소로 불어낸다고 생각하고 작업하도록 하세요.   따라서 
1) 반응기내의 공기를 진공으로 뽑아낸 다음 질소로 채우고 반응물을 채우거나
2) 반응물을 채우고 상부를 질소로 불어내거나...

이중 1)의 방법이 질소사용량을 최소로 하는 방법입니다.   진공이 걸렸을 때의 잔류(절대)압력을 대기압으로 나누고 21%를 곱하면 반응물 투이하기 전의 반응기내 산소농도가 됩니다.

잔류산소농도, m% = (진공후 잔류절대압력/대기압력)*(21 m%)
 
(2) 질문으로 돌아가서..

18m3 반응기에 원료 투입전 반응기에 공기(21m%)로 차있고 여기에 3 m3의 HH를 채웠다면 15 m3의 부분은 21m%의 공기로 채워져 있습니다.

질소로 불어내지 않고 DMA를 넣어주면 Methanol이 발생되면서 메탄올만 증발되어 배출된어 배출된다고 가정하였을 때 반응기내의 산소농도는 21m%에서 점점 낮아지게 될 것입니다.   당연히 폭발범위에 들어있는 상태에서 줄어들기 때문에 정전기라든가 다른 점화요소가 나타나면 폭발위험이 도사리고 있게 되지요.

(3) 산소농도를 낮게 하기 위해서 반응 시작전 한번만 불어내면 전혀 문제될 것은 없지만  질소를 사용하지 않았을 때의 농도변화는 물질수지로부터 구할 수 있습니다.

초기 반응기내 산소몰분율, Co = 0.21 
초기 반응기내 공기의 부피, Vo = 15m3
초기 반응기내 공기의 전체 몰수, Mo

투입 DMA 질량유량, 3000 kg/3h= 1000 kg/h;  부피유량, v1 = 1 m3/h (가정)  
생성 MeOH 질량유량, 1100 kg/3h = 366.7 kg/h,  몰유량, m2 = 11.46 kg-mole/h,  부피유량 = v2 = 256.8 Nm3/h

생성되는 메탄올이 반응기 내부의 공기를 불어낼 것이므로 반응기 내에서 발생되는 메탄올 증기가 공기와 완전히 혼합후 배출된다고 가정하고 위의 초기치를 이용한여 반응기 산소농도변화를 아래의 간단한 미분방정식으로 구할 수 있습니다. 
용기내 산소농도변화

dt 시간동안 용기내 산소몰수 감소량 = (dt 시간동안 생성되는 메탄올 전체 몰수)*(배출될 때의 산소농도)  
Mo*dC = - 11.45 * C * dt ...............(1)    C=몰분율, Mo=용기내 증기 전체 몰수,  C = t시간후의 용기내 산소 몰분율