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스테파노 Stefano

10-07-14 12:57

(1) Scrubbing Column 뿐 만 아니라 증류탑, 추출탑 등에서도 마찬가지지만 Column 내에서는 물질전달(Mass Transfer)을 통해 상평형(Phase Equilibrium)에 도달하고 열전달(Heat Transfer)을 통해 열평형 상태(Thermal Equilibrium)에 도달하게 됩니다. 이들의 전달현상은 접촉면적, 전달계수와 농도차 혹은 온도차의 곱에 비례하여 일어납니다.

Column Simulation시 효율을 나타내는 방법은 여러가지가 있지만 Column의 Efficiency가 100%라고 하면 물질전달에서 평형에 완전히 도달한 경우이고 그렇지 않은 경우 효율에 해당하는 정도의 평형에 도달했다고 보면 됩니다.

Column Simulator의 계산원리는 기-액의 접촉이 일어나는 경우 물질 뿐만 아니라 열의 교환이 동시에 일어나고 있기때문에 일단 열평형에 의해 온도가 정해지고 그 온도에서의 기-액 평형을 계산하여 기상과 액상에 물질이 분포해서 평형을 이루게 된다는 계산을 하게 됩니다 .

(2) Scrubber의 계산은 단별로 모두 평형에 도달되었다고 보고..
열전달 물질전달을 계산하고 나중에 평형도달정도를 효율로 나타낸 다음 부족한 단수만큼 더 늘여주는 것이 계산상 간단한 방법입니다.

SO3의 경우라면 워낙 물과의 반응이 잘되기 때문에 즉시 H2SO4로 되면서 무상의 황산증기가 생성되고 이것이 물에 즉시 용해되는 현상을 나타내지만 SO2의 경우라면 물에 쉽게 용해되지 않기 때문에 상평형도를 기준으로 계산하면 됩니다.

Gas가 Scrubber 하단으로부터 상단에 이르기까지 흐르는 동안 SO2가 물과 접촉하면서 배출된다고 하면 출구의 Gas중 SO2농도와 물에 용해된 SO2농도는 (대체적인 기-액 평형에 도달하여) 배출될 것입니다. 압력이 높아지면 SO2의 용해도는 높아지고 액의 온도가 높아지면 낮아집니다.

참고자료:
http://rothfus.cheme.cmu.edu/uolab/so2/projects/t1_f97/t1_f97.pdf
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed086p225

(실용적으로 사용되는 CO2 Scrubber는 알카리성 물질을 사용한 Scrubber들입니다. 참고:http://www.onepetro.org/mslib/servlet/onepetropreview?id=00007909&soc=SPE)

(3) Scrubber 온도
냉각된 가스의 온도는 열수지와 기액물질평형, 열평형에 의해 결전되는데 Simulator는 효율을 별도로 정해주지 않으면 100%로 계산하여 배출온도를 계산해 낼 것이지만 실제로는 효율이 100%되지 않기 때문에온도가 20도인 Scrubbing Water를 사용하여 150도 되는 Gas의 온도를 20도로 냉각하려면 무한한 단수가 필요할 것입니다.

Gas 공급단 근처에서는 Gas 온도가 높아 물이 일부 증발되면서 가스가 냉각되는데 Gas의 현열보다 물의 잠열이 아주 커서 미량의 물이 증발해도 Gas의 농도는 급격히 온도가 떨어지게 됩니다. 물증기를 더 함유한 증기는 윗단으로 가면서 온도가 더 떨어지면 다시 응축이 일어나게 됩니다. 따라서 온도만을 낮추기 위한 물의 양은 그리 크지 않습니다.

정밀계산을 위해서라면 Column Simulator를 이용하여야 하는데 상평형데이터를 기준으로 Graph를 이용한 방법은 Perry-Handbook의 "Absrorption" 부분을 참고하세요

Column Simulation시 효율을 나타내는 방법은 여러가지가 있지만 Column의 Efficiency가 100%라고 하면 물질전달에서 평형에 완전히 도달한 경우이고 그렇지 않은 경우 효율에 해당하는 정도의 평형에 도달했다고 보면 됩니다.

Column Simulator의 계산원리는 기-액의 접촉이 일어나는 경우 물질 뿐만 아니라 열의 교환이 동시에 일어나고 있기때문에 일단 열평형에 의해 온도가 정해지고 그 온도에서의 기-액 평형을 계산하여 기상과 액상에 물질이 분포해서 평형을 이루게 된다는 계산을 하게 됩니다 .

(2) Scrubber의 계산은 단별로 모두 평형에 도달되었다고 보고.. 
열전달 물질전달을 계산하고 나중에 평형도달정도를 효율로 나타낸 다음 부족한 단수만큼 더 늘여주는 것이 계산상 간단한 방법입니다.

SO3의 경우라면 워낙 물과의 반응이 잘되기 때문에 즉시 H2SO4로 되면서 무상의 황산증기가 생성되고 이것이 물에 즉시 용해되는 현상을 나타내지만 SO2의 경우라면 물에 쉽게 용해되지 않기 때문에 상평형도를 기준으로 계산하면 됩니다.

Gas가 Scrubber 하단으로부터 상단에 이르기까지 흐르는 동안 SO2가 물과 접촉하면서 배출된다고 하면 출구의 Gas중 SO2농도와 물에 용해된 SO2농도는 (대체적인 기-액 평형에 도달하여) 배출될 것입니다.  압력이 높아지면 SO2의 용해도는 높아지고 액의 온도가 높아지면 낮아집니다.

참고자료: 
http://rothfus.cheme.cmu.edu/uolab/so2/projects/t1_f97/t1_f97.pdf
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed086p225

(실용적으로 사용되는 CO2 Scrubber는 알카리성 물질을 사용한 Scrubber들입니다.  참고:http://www.onepetro.org/mslib/servlet/onepetropreview?id=00007909&soc=SPE)

(3) Scrubber 온도
냉각된 가스의 온도는 열수지와 기액물질평형, 열평형에 의해 결전되는데 Simulator는 효율을 별도로 정해주지 않으면 100%로 계산하여 배출온도를 계산해 낼 것이지만 실제로는 효율이 100%되지 않기 때문에온도가 20도인  Scrubbing Water를 사용하여 150도 되는 Gas의 온도를 20도로 냉각하려면 무한한 단수가 필요할 것입니다.

Gas 공급단 근처에서는 Gas 온도가 높아 물이 일부 증발되면서 가스가 냉각되는데 Gas의 현열보다 물의 잠열이 아주 커서 미량의 물이 증발해도 Gas의 농도는 급격히 온도가 떨어지게 됩니다.  물증기를 더 함유한 증기는 윗단으로 가면서 온도가 더 떨어지면 다시 응축이 일어나게 됩니다.   따라서 온도만을 낮추기 위한 물의 양은 그리 크지 않습니다.

정밀계산을 위해서라면 Column Simulator를 이용하여야 하는데 상평형데이터를 기준으로 Graph를 이용한 방법은 Perry-Handbook의 "Absrorption" 부분을 참고하세요