안녕하세요 스테파노님!
저번에 알려주신 방법으로 증류탑을 처음부터 설계해봤습니다.
우선 제가 원하는 spec은 다음과 같습니다.
- Feed : 0.9916 Water , 0.0239 Alcohol (molar composition)
- Distillate : 0.34 water, 0.66 Alcohol (공비점 조성)
- Total condenser, subcooled 70℃ (78℃, 1atm 부근이 공비점 조성, bubble point)
위와 같은 조건으로 공정모사기를 이용해 다음과 같은 값을 얻었습니다.
- 최소이론단수 : 2.58 (FENSKE)
- 최소환류비 : 6.056
위의 spec을 맞춰가며, 단수를 점점 증가시켰고, 이전에 알려주셨던것처럼 Reflux ratio가 최소가 되는, 즉 condenser와 reboiler의 duty가 최소가 되는 공급단을 찾는 방향으로 study를 진행하였습니다. 단수를 점점 증가시키다보니 환류비(R)이 공정모사기에서 구했던 최소환류비(Rmin)보다 더 작은 값을 가지게 하는 공급단이 나왔으며, 공정모사기는 아무런 오류나 이상없이 잘 돌아갔습니다.
Q.1 최소환류비이하에서 운전을 하더라도 원하는 spec을 얻을 수 있습니까?
- 제가 모사기에서 얻은 최소환류비보다 작은값의 환류비는 무엇을 의미하는지 궁금합니다. 제가 알고있는 최소환류비의 정의는 단수가 무한대 일 때, 원하는 spec을 얻기위해서 필요한 최소한의 환류비입니다.
A : '단수가 무한대 일 때' 라는 조건 때문에, 무한대가 아닌 단수에서는 Rmin 보다 작은 환류비 값이 나올 수 있다.
B : 아니면 단순히 공정모사기에서 column을 모사했을 때, 최소이론단수를 모사기가 고려하지 않고 푼 것이다.
C : 제가 고려하지 못한 다른 사항이 있다.
Q2. 제가 이번에 시도했던 study는 위의 사진과 같은 환류비에 따른 utility 비용과, 증류탑 건설 및 설치비를 그래프 형식으로 표현하려고 했던 것입니다. 아래는 단위들입니다. 한번 보시고 미흡한 점이나 고려되지 않은 사항이 있다면 지적 부탁드리겠습니다. (엑셀은 제가 한 것이고, 그 위에 사진처럼 study해보려고 시도 했습니다.)
- Condenser에서 냉각수의 온도변화 : 3℃ (T2: 40℃, T1: 37℃)
- 물의 비열 : 1cal/g*℃ 로 가정
- 냉각수 비용 : 3*10^-5 $ / Kg
- steam 비용 : 65 $ / 10^6 Kcal
- 증류탑 건설/설치비용 : 26.83*H*D^1.55
[ H : tray stack height, ft (24in-spacing), D : Diameter ]
Q3. 책에는 steam 열량이 비용당 10^6 Kcal라고 나와있는데, 저는 계산을 할 때, 딱 reboiler duty만큼의 steam 양으로 계산을 했습니다. 제 계산대로다면 steam이 모든열을 다 주고 열을 완전히 잃어버리는 상태로 가야하는데, 실제 가격을 계산할 때에서는 어떤지 궁금합니다. 또한 증류탑 건설비용 식에서, H: tray stack height 항이 있는데, 예를 들자면 6단짜리 증류탑 2단 (Reboiler + condenser)과 4개의 단이 있는데, 이 때 탑의 최하단 아랫공간과 최상단 위쪽의 빈 공간은 Cost 추산시 보통 어떻게 고려하나요? 저는 그 공간 역시 단 간격과 같다고 하고 가정하고 계산하였습니다.
긴글 읽어주셔서 감사합니다. ^^
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