스테파노 Stefano   10-01-27 15:51 (0) 흡수탑, 증류탑 등 Column의 직경의 결정은 액적이 상부로 유출(Carry Over)되지 않는 기상의 유속 이하가 되도록 하는 원리에 바탕을 두고 있습니다.  기상에서 액적이 중력에 의해 아래로 떨어지는 Settling Velocity(혹은 Terminal Velocity) 이상으로 기체를 불어주면 액적은 하부로 내려가지 않고 상부로 날아가 Absortion Liquid나 Down Flowing Liquid는 모두 기상에 실려서 상부로 날아가버려 Column이 "Dry" 상태가 되어버립니다.  이렇게 액적이 상부로 날아가는 현상을 Flooding 이라고 합니다.  (1) Packed Bed에서 같은 Gas의 유량이라고 해도 Flooding이 일어나는 점은 Liquid Loading에 따라서 달라집니다.  Packing 사이로 액이 흘러내려오면서 빈 공간을 채우고 있으면 Vapor (or Gas)의 통로가 작아지기 때문입니다.  (2)그렇다고 Liquid의 유량을 너무 줄이게 되면.. Packing 내부의 Liquid의 흐름이 치우쳐 흐르게 되는데 이를 "Channeling 현상"이라고 합니다.  이 현상이 나타나면 Column의 효율이 크게 떨어집니다.  Column에서의 Mass Transfer는 기상과 액상에서의 이동하는 물질이 평형상태가 이루어지는 쪽으로 이동되는데 액의 양이 부족하면 기상에 있는 물질이 액상으로 충분히 이동하지 못할 뿐 만 아니라  Channeling 현상이 나타나 효율이 급격히 떨어집니다. (2) 질문을 요약하자면 "Column의 직경이 너무 크면 어떤 문제가 되느냐?"라는 것인데 이에 대한 답과 해결책은 다음과 같습니다 . 문제점:  Column내 유속이 너무 낮아 Channelling 현상이 나타날 수 있다. ==>해결책:  Liquid가 Column을 충분히 적시면서 흐르고 있는가 (즉 Liquid가 Minimum Wetting Rate이상이 되고 있는가)를 점검해 보고 필요하면 액의 유량을 늘여주어야 함.  충전물을 사용한는 경우라고 한다면 충전물의 "Minimum Wetting Rate(단위면적당 흘려주어야 할 최소 액유량)"를 찾아보고 그 이상의 유량을 흘려주어야 함. 문제점: 물질전달계수 Gas의 유량은 Flooding 유속에 훨씬 못미치고 있어서 문제되지 않지만 Liquid와 Gas 유속이 너무 낮으면 물질전달계수가 너무 떨어져 결과적으로 Column의 Height가 부족해지는 경우도 발생하는데 그리되면 Column 단수를 늘여주어야 함. (3) Flooding 개념은 앞서 설명한 적이 있지만 액적의 Falling 속도보다 빠른 유속의 Gas Flow에서 나타나는 현상이지만 액적의 크기가 크면 클수록 Flooding 을 일으키는 속도가 커지지만 작은 액적은 작은 Gas(Vapor)유속에서도 방울이 날아갑니다.  Flooding 현상이 나타나면 Column의 효율이 크게 떨어집니다.  각 단마다 작은 액적이 날아가는 것을 방지하는 것은 어렵기 때문에 대개 Column의 맨 상단에 Demisting Pad를 설치함으로서 액적의 크기를 키워 액이 Gas(Vapor)와 함께 배출되지 않도록 해 줍니다.  액적이 아니고 액에 Foam이 형성되는 경우에도 Flooding이 나타게 됩니다.  Column에서 이를 알아내는 방법은 Column 내의 압력차를 알아보는 것입니다.  압력차는 가스유량의 제곱에 비례하는데 Column 내에서 Flooding이 일어나는 점에서는 압력상승이 급격히 늘어나게 됩니다.  Flooding이 일어나면 급히 Gas Load를 줄여주거나 Foam에 의해 Flooding 현상이 나타나는 경우라고 한다면 Silicone Oil과 같은 소포제를 액에 넣어줌으로써 표면장력을 늘여줍니다.  Flooding에 관해 설명이 부족하다면 다시 질문해 주세요. (0) 흡수탑, 증류탑 등 Column의 직경의 결정은 액적이 상부로 유출(Carry Over)되지 않는 기상의 유속 이하가 되도록 하는 원리에 바탕을 두고 있습니다. 기상에서 액적이 중력에 의해 아래로 떨어지는 Settling Velocity(혹은 Terminal Velocity) 이상으로 기체를 불어주면 액적은 하부로 내려가지 않고 상부로 날아가 Absortion Liquid나 Down Flowing Liquid는 모두 기상에 실려서 상부로 날아가버려 Column이 "Dry" 상태가 되어버립니다. 이렇게 액적이 상부로 날아가는 현상을 Flooding 이라고 합니다. (1) Packed Bed에서 같은 Gas의 유량이라고 해도 Flooding이 일어나는 점은 Liquid Loading에 따라서 달라집니다. Packing 사이로 액이 흘러내려오면서 빈 공간을 채우고 있으면 Vapor (or Gas)의 통로가 작아지기 때문입니다. (2)그렇다고 Liquid의 유량을 너무 줄이게 되면.. Packing 내부의 Liquid의 흐름이 치우쳐 흐르게 되는데 이를 "Channeling 현상"이라고 합니다. 이 현상이 나타나면 Column의 효율이 크게 떨어집니다. Column에서의 Mass Transfer는 기상과 액상에서의 이동하는 물질이 평형상태가 이루어지는 쪽으로 이동되는데 액의 양이 부족하면 기상에 있는 물질이 액상으로 충분히 이동하지 못할 뿐 만 아니라 Channeling 현상이 나타나 효율이 급격히 떨어집니다. (2) 질문을 요약하자면 "Column의 직경이 너무 크면 어떤 문제가 되느냐?"라는 것인데 이에 대한 답과 해결책은 다음과 같습니다 . 문제점: Column내 유속이 너무 낮아 Channelling 현상이 나타날 수 있다. ==>해결책: Liquid가 Column을 충분히 적시면서 흐르고 있는가 (즉 Liquid가 Minimum Wetting Rate이상이 되고 있는가)를 점검해 보고 필요하면 액의 유량을 늘여주어야 함. 충전물을 사용한는 경우라고 한다면 충전물의 "Minimum Wetting Rate(단위면적당 흘려주어야 할 최소 액유량)"를 찾아보고 그 이상의 유량을 흘려주어야 함. 문제점: 물질전달계수 Gas의 유량은 Flooding 유속에 훨씬 못미치고 있어서 문제되지 않지만 Liquid와 Gas 유속이 너무 낮으면 물질전달계수가 너무 떨어져 결과적으로 Column의 Height가 부족해지는 경우도 발생하는데 그리되면 Column 단수를 늘여주어야 함. (3) Flooding 개념은 앞서 설명한 적이 있지만 액적의 Falling 속도보다 빠른 유속의 Gas Flow에서 나타나는 현상이지만 액적의 크기가 크면 클수록 Flooding 을 일으키는 속도가 커지지만 작은 액적은 작은 Gas(Vapor)유속에서도 방울이 날아갑니다. Flooding 현상이 나타나면 Column의 효율이 크게 떨어집니다. 각 단마다 작은 액적이 날아가는 것을 방지하는 것은 어렵기 때문에 대개 Column의 맨 상단에 Demisting Pad를 설치함으로서 액적의 크기를 키워 액이 Gas(Vapor)와 함께 배출되지 않도록 해 줍니다. 액적이 아니고 액에 Foam이 형성되는 경우에도 Flooding이 나타게 됩니다. Column에서 이를 알아내는 방법은 Column 내의 압력차를 알아보는 것입니다. 압력차는 가스유량의 제곱에 비례하는데 Column 내에서 Flooding이 일어나는 점에서는 압력상승이 급격히 늘어나게 됩니다. Flooding이 일어나면 급히 Gas Load를 줄여주거나 Foam에 의해 Flooding 현상이 나타나는 경우라고 한다면 Silicone Oil과 같은 소포제를 액에 넣어줌으로써 표면장력을 늘여줍니다. Flooding에 관해 설명이 부족하다면 다시 질문해 주세요.

박현식 folafola   10-01-28 23:11 스테파노님, 답변에 감사 드립니다. 5번정도 정독을 했더니 이해가 완전히 됐습니다. 한가지 궁금한 점이 더 있습니다. column에서 액을 뿌려줄때 spray nozzle과 distributor 를 사용하는걸로 알고 있습니다. 암모니아를 사용하다 보니 증발때문에 spray nozzle 보다는 distributor를 사용해야 할 것 같습니다. 하지만 효율적인 측면에서 spray nozzle이 더 좋을것으로 판단됩니다. 그 이유는 액의 확산이 커서 표면적이 커지기 때문입니다. 반면 distributor는 spray nozzle보다는 증발을 막을 수 있으나 효율에서는 떨어질 것으로 판단됩니다. 결국 암모니아 수용액의 증발을 막으면서 효율을 좋게 하는것이 목적입니다. 암모니아의 증발을 막는 방법에는 어떤 방법이 있는지 알고 싶습니다. -박현식 드림- 스테파노님, 답변에 감사 드립니다. 5번정도 정독을 했더니 이해가 완전히 됐습니다. 한가지 궁금한 점이 더 있습니다. column에서 액을 뿌려줄때 spray nozzle과 distributor 를 사용하는걸로 알고 있습니다. 암모니아를 사용하다 보니 증발때문에 spray nozzle 보다는 distributor를 사용해야 할 것 같습니다. 하지만 효율적인 측면에서 spray nozzle이 더 좋을것으로 판단됩니다. 그 이유는 액의 확산이 커서 표면적이 커지기 때문입니다. 반면 distributor는 spray nozzle보다는 증발을 막을 수 있으나 효율에서는 떨어질 것으로 판단됩니다. 결국 암모니아 수용액의 증발을 막으면서 효율을 좋게 하는것이 목적입니다. 암모니아의 증발을 막는 방법에는 어떤 방법이 있는지 알고 싶습니다. -박현식 드림-

Stefano    10-01-29 14:58 Absorption(or Scrubbing) Column의 경우 순환(흡수)액은 주로 Non-volatile Liquid를 사용합니다.  암모니아수를 사용하는 경우라면 NH3가 발생되어 손실이 일어날 뿐 만 아니라 배출가스의 환경규제를 맞출수가 없습니다.  NH3의 증발은 막을 수 없으며 불가피하게 NH4OH 수용액을 사용하는 경우라면 증발되어 나오는 NH3를 다시 물에 흡수시킬 수 있도록 상부에 Water Wash Column을 추가로 두어야 할 것입니다. Absorption(or Scrubbing) Column의 경우 순환(흡수)액은 주로 Non-volatile Liquid를 사용합니다. 암모니아수를 사용하는 경우라면 NH3가 발생되어 손실이 일어날 뿐 만 아니라 배출가스의 환경규제를 맞출수가 없습니다. NH3의 증발은 막을 수 없으며 불가피하게 NH4OH 수용액을 사용하는 경우라면 증발되어 나오는 NH3를 다시 물에 흡수시킬 수 있도록 상부에 Water Wash Column을 추가로 두어야 할 것입니다.

folafola    10-02-03 16:06 감사합니다. 감사합니다.

파이널판타… saylove02   10-11-16 11:53 좋은자료 감사합니다. 좋은자료 감사합니다.