게시판 > 질답게시판 > 증류탑 설계기준 성상 vs 성상변동 시 증류효율

스테파노 Stefano

13-10-16 10:36

(1) 증류탑 설계시 운전온도와 압력은 Condenser의 Cooling Medium과 압력에 따른 분리성능에 의해 결정되고, Feed 조성과 엔탈피(기-액조성), Distillate 제품의 순도, 특정성분의 수율에 따라 전체의 Feed및 Side-draw단수가 결정되며, 적절한 에너지 소요량을 요하는 Reflux Ratio에 의해 전체의 단 수효가 결정됩니다.

결국 설계기준을 정해놓고 증류탑이 설계된다는 이야기입니다. 따라서 제작전 미리 설계기준이 달라질 요소가 있다면 운전도중 조작조건을 바꾸어 운전할 수 있도록 해둘 필요가 있습니다.

예를들어 Feed 단 위치를 여러개 만들어 둔다거나 Side-draw 위치를 여러개 만들어 두며, Reflux Ratio의 변화폭도 넓혀 Condenser의 크기도 넉넉하게 해 둘 수도 있고 Side-Reboiler 혹은 Side-Condenser를 고려해 놓을 수도 있습니다. 그러나 제작비용이 크게 늘어날 요소가 있으므로 꼭 필요한 것만으로 범위를 축소하는 것이 필요합니다.

(2) 이미 제작되어 있는 증류탑에서 원료나 제품의 규격, Feed 조건이 바뀌는 경우 당연히 제품순도, 수율이 달라집니다. 이를 상쇄시키기 위해서는 Reflux Ratiio, Distillate & Side-draw의 유량을 조절함으로써 제품의 순도를 맞출 수 있습니다. 그러나 얻어지는 수율이 달라질 수 있고, 처음 설계시 예상되었던 에너지의 소요량이 늘어나거나 줄기도 합니다.

특히 원료성분이 크게 달라지는 경우라면 Feed 단의 위치를 변경함으로써 Reflux를 절감하여 에너지 소요량을 줄일 필요가 있습니다.

해당 증류탑이 최적상태로 운전되고 있는가 그렇지 않은가는 증류탑공정모사를 통하여 점검해 볼 수 있습니다. 공정모사기를 가지고 있지 않으면 엔지니어링업체의 도움을 받아 해결할 수도 있습니다.

(3) 제품규격은 동일한데 원료성분이 변하는 경우가 가장 흔한 변동사항이 되는데
..Feed중순도가 떨어졌다면 Feed 단 위치는 아래로 낮추어야하고
..Feed 순도가 높아졌다면 Feed단 위치를 위로 올려도 제 순도가 얻어질 수 있습니다.
..Feed 순도가 달라지면 물질수지가 달라지기 때문에 당연히 Distillate, Side Product, Bottom Product의 양도 달라집니다.
..Side-Product의 순도를 맞추은 것은 Reflux Ratio와 Side-Draw 양을 동시에 조절함으로써 달성할 수가 있는데 순도 규격은 정해져 있을 것이므로 Reflux Ratio를 고정해 두고 Side-draw의 양을 먼저 변경하여 운전하도록 한다음 원하는 순도가 얻어지면 Side-draw 양을 늘여가는 방법을 사용하는데 일단 물질수지를 기준으로 Side-draw양을 미리 알아두고 조절하는 것이 요령입니다. 그리고 나서 시스템이 안정화 되면 Reflux를 줄여보는 시도를 해보도록 합니다.

불필요한 Reflux는 에너지 낭비를 가져올 수 있으므로 Feed가 달라지면 당연히 Reflux Ratio는 달라져야 합니다. 만일 순도를 맞추기 위한 Reflux Ratio가 크게 올라갔다고 하면 Feed단 위치를 변경해 볼 필요가 있습니다. 물론, 미리 Column Simulation을 해보고 생산부 회의를 거쳐 변경하는 것이 필요합니다.

결국 설계기준을 정해놓고 증류탑이 설계된다는 이야기입니다.  따라서 제작전 미리 설계기준이 달라질 요소가 있다면 운전도중 조작조건을 바꾸어 운전할 수 있도록 해둘 필요가 있습니다.

예를들어 Feed 단 위치를 여러개 만들어 둔다거나 Side-draw 위치를 여러개 만들어 두며, Reflux Ratio의 변화폭도 넓혀 Condenser의 크기도 넉넉하게 해 둘 수도 있고 Side-Reboiler 혹은 Side-Condenser를 고려해 놓을 수도 있습니다.   그러나 제작비용이 크게 늘어날 요소가 있으므로 꼭 필요한 것만으로 범위를 축소하는 것이 필요합니다.

(2) 이미 제작되어 있는 증류탑에서 원료나 제품의 규격, Feed 조건이 바뀌는 경우 당연히 제품순도, 수율이 달라집니다.  이를 상쇄시키기 위해서는 Reflux Ratiio, Distillate & Side-draw의 유량을 조절함으로써 제품의 순도를 맞출 수 있습니다.   그러나  얻어지는 수율이 달라질 수 있고,  처음 설계시 예상되었던 에너지의 소요량이 늘어나거나 줄기도 합니다.

특히 원료성분이 크게 달라지는 경우라면 Feed 단의 위치를 변경함으로써 Reflux를 절감하여 에너지 소요량을 줄일 필요가 있습니다.

해당 증류탑이 최적상태로 운전되고 있는가 그렇지 않은가는 증류탑공정모사를 통하여 점검해 볼 수 있습니다.  공정모사기를 가지고 있지 않으면 엔지니어링업체의 도움을 받아 해결할 수도 있습니다.

(3) 제품규격은 동일한데 원료성분이 변하는 경우가 가장 흔한 변동사항이 되는데  
..Feed중순도가 떨어졌다면 Feed 단 위치는 아래로 낮추어야하고 
..Feed 순도가 높아졌다면 Feed단 위치를 위로 올려도 제 순도가 얻어질 수 있습니다.  
..Feed 순도가 달라지면 물질수지가 달라지기 때문에 당연히 Distillate, Side Product, Bottom Product의 양도 달라집니다.
..Side-Product의 순도를 맞추은 것은 Reflux Ratio와 Side-Draw 양을 동시에 조절함으로써 달성할 수가 있는데 순도 규격은 정해져 있을 것이므로 Reflux Ratio를 고정해 두고 Side-draw의 양을 먼저 변경하여 운전하도록 한다음 원하는 순도가 얻어지면 Side-draw 양을 늘여가는 방법을 사용하는데 일단 물질수지를 기준으로 Side-draw양을 미리 알아두고 조절하는 것이 요령입니다.  그리고 나서 시스템이 안정화 되면 Reflux를 줄여보는 시도를 해보도록 합니다.

불필요한 Reflux는 에너지 낭비를 가져올 수 있으므로 Feed가 달라지면 당연히 Reflux Ratio는 달라져야 합니다.  만일 순도를 맞추기 위한 Reflux Ratio가 크게 올라갔다고 하면 Feed단 위치를 변경해 볼 필요가 있습니다.   물론, 미리 Column Simulation을 해보고 생산부 회의를 거쳐 변경하는 것이 필요합니다.

KimTaeHoon hoowoon

13-10-18 15:49

네, 그렇군요. 조언 하신것 처럼 현재 증류탑의 설계 기준과 현재 Feed 성상을 확인해보고 필요하면 공정 simulation을 의뢰하여 제대로 운전이 되고 있는지 확인해야 할 것 같습니다. 당사의 원료조성의 변동이 심한 편인데 Feed단 및 Product단은 1개씩만 설치되어 있어서 운전에 에로사항이 많은것 같습니다. 오늘도 하나 배워서 갑니다. 감사합니다.