게시판 > 질답게시판 > PSV의 Liquid vaporization 계산

龍鳳 yongbong

13-03-05 17:31

이런 경우, Liquid Expansion 또는 Vapor Expansion 의 중간형태가 될텐데, API 521에는 Vapor Expansion 에 준해서 계산하라고 되어 있습니다.
대략적인 계산은 이대로 하시면 될것 같고요 (다만 P1, T1을 Pc, Tc로 하는게 합당해 보입니다.)
좀더 정확한 계산이 요구된다면 CEP 2002 August 판을 보시면 "Rigorously Size Relief Valves for Supercritical Fluids"라는 Article이 나와 있습니다.

모범생 mbsahg

13-03-05 20:59

고맙습니다. "Rigorously Size Relief Valves for Supercritical Fluids"를 검색하여 찾았습니다.^^

스테파노 Stefano

13-03-06 12:48

(0) "임계압력" 또는 "초임계압력" 이라는 용어에 대해 잘못 이해하고 있는듯하여 부연 설명합니다.
임계압력은 반드시 "임계온도"를 거론하여야 의미가 있습니다. 임계온도에서 압축시킬 수 있는 최소의 압력이 임계압력이기 때문입니다. 따라서 비점 아래의 온도에서 아무리 압력을 높인다고해서 '초임계압력"이라는 용어를 사용하지 않습니다.

예를들어, 물의 임계온도는 374.15도이고 임계압력은 218.4기압인데 물을 단순히 500기압으로 압축했다고 해서 "초임계압력"으로 압축했다는 용어는 사용하지 않지요.

(1) 비점아래의 액의 압력이 상승하였다고 해도 초임계압력을 거론하려면 우선 임계온도를 넘었을 때라야 가능합니다.
고점도(고비점) 액체 물질이 Vapor로 전환지 않는 것은 증기압이 대기압을 초과하지 않기 때문이며 "초임계 압력"을 거론할 필요가 없습니다. 공정모사시의 "Error Message"의 내용이 무엇인지 궁금합니다.

해당공정에서 Flare Load 계산시 External Fire Case가 제외된 것이 아니고 Extenal Fire Case보다 더 큰 Relief Case가 있었기 때문일 것입니다.

(2) 질문으로 돌아가서
<압력이 유체의 초임계압력을 넘어서 열을 가해도 Vapor로 상전환이 안될때 PSV의 External fire case를 고려하지 않아도 되는지..>에서 Vapor로 전환되지 않는 이유는 가열된 온도에서도 증기압이 대기압보다 낮아 증발이 안되는 단순한 이유이유에서이지 굳이 "초임계압력"을 거론할 필요가 없습니다.

Liquid가 액상에서 Closed 상태로 존재한다면 액팽창에 의해 압력이 상승하기 때문에 승온속도에 따라 팽창하는 부피만 배출하면 되지만 그 온도에서도 증발되지 않는다면 Relief Valve로 배출되는 증기는 없고 다만 공기중에 포화증기압만 포함된 채로 온도상승에 따라 팽창되는 혼합증기만 존재할 것입니다.

(3) 따라서
화재시 고비점(고점도) 물질의 경우 온도가 상승하면 액이 증발한다기 보다는 열분해되어 저비점 물질로 분해되어 배출된다고 간주하거나, 다른 혼합된 저비점 물질이 증발하여 배출되는 것을 기준으로 배출부하가 결정되었을 것입니다.
해당기기의 Relief Duty의 기준을 잘 살펴보도록 하세요.

(4) 불이났는데 시스템 내에 밀봉된 상태로 유지되어 온도가 비점이상으로 상승한후 온도가 더욱 올라가 "임계온도"를 초과하고 더욱 온도가 올라가 "초임계압력" 상태에 도달한 후 "해당 Relief Valve"라 열려 배출한다고 한다면

그 System의 Design Pressure는 해당 Relief Valve의 Set Point가 될 터인데....
아마 그럴 리는 없을 것입니다.

예를들어, 물의 임계온도는 374.15도이고 임계압력은 218.4기압인데 물을 단순히 500기압으로 압축했다고 해서 "초임계압력"으로 압축했다는 용어는 사용하지 않지요.

(1) 비점아래의 액의 압력이 상승하였다고 해도 초임계압력을 거론하려면 우선 임계온도를 넘었을 때라야 가능합니다.  
고점도(고비점) 액체 물질이 Vapor로 전환지 않는 것은 증기압이 대기압을 초과하지 않기 때문이며 "초임계 압력"을 거론할 필요가 없습니다.  공정모사시의 "Error Message"의 내용이 무엇인지 궁금합니다.

해당공정에서 Flare Load 계산시 External Fire Case가 제외된 것이 아니고 Extenal Fire Case보다 더 큰 Relief Case가 있었기 때문일 것입니다.

(2) 질문으로 돌아가서    
<압력이 유체의 초임계압력을 넘어서 열을 가해도 Vapor로 상전환이 안될때 PSV의 External fire case를 고려하지 않아도 되는지..>에서  Vapor로 전환되지 않는 이유는 가열된 온도에서도 증기압이 대기압보다 낮아 증발이 안되는 단순한 이유이유에서이지 굳이 "초임계압력"을 거론할 필요가 없습니다.

Liquid가 액상에서 Closed 상태로 존재한다면 액팽창에 의해 압력이 상승하기 때문에 승온속도에 따라 팽창하는 부피만 배출하면 되지만 그 온도에서도 증발되지 않는다면 Relief Valve로 배출되는 증기는 없고 다만 공기중에 포화증기압만 포함된 채로 온도상승에 따라 팽창되는 혼합증기만 존재할 것입니다.

(3) 따라서 
화재시 고비점(고점도) 물질의 경우 온도가 상승하면 액이 증발한다기 보다는 열분해되어 저비점 물질로 분해되어 배출된다고 간주하거나,  다른 혼합된 저비점 물질이 증발하여 배출되는 것을 기준으로 배출부하가 결정되었을 것입니다. 
해당기기의 Relief Duty의 기준을 잘 살펴보도록 하세요.

(4) 불이났는데 시스템 내에 밀봉된 상태로 유지되어 온도가 비점이상으로 상승한후 온도가 더욱 올라가 "임계온도"를 초과하고 더욱 온도가 올라가 "초임계압력" 상태에 도달한 후 "해당 Relief Valve"라 열려 배출한다고 한다면

그 System의 Design Pressure는 해당 Relief Valve의 Set Point가 될 터인데....
아마 그럴 리는 없을 것입니다.

모범생 mbsahg

13-03-06 14:17

(1) 저의 설명이 부진한것 같아 추가하여 다시 올립니다.

(2) External fire case에서 분출량을 구하기위해 잠열값을 필요하여 공정모사기에서 Flash drum으로 Boiling/Dew point값을 모사하였습니다. 이때 모사기의 압력은 기존의 Design Pressure인 170kg/cm2g로하여 그때의 온도(이때의 온도가 분출온도)와 잠열을 구하려고 하였으나 170kg/cm2g의 압력은 임계압력인 15kg/cm2g를 초과하여 Dew point의 값을 구할수 없다는 "Error Message"였습니다.

(3) Flare load 계산시 여러가지 Case를 검토 후 그 합산이 가장 큰것으로 계산합니다. 그 값을 구하기위해 각각의 Case를 구하기위해 External fire case도 항목에 있어야하나 없어서 혹시나 하는 마음에 여쭈어보았습니다.

(4) Relief Valve의 분출량을 계산할때 Duble case는 적용하지 않는것으로 알고있습니다. 불이나고(fire case), 밀봉된 상태(Block outlet)이면 Duble case가 될것으로 보입니다.

스테파노 Stefano

13-03-08 10:20

(1) Design Pressure가 임계압력을 초과한다면, 그 용기에 달려있는 PSV는 화재시 온도가 올라가 임계온도를 넘으면서 초임계 유체가 되고 압력이 더올라가 Set-Point (Design Pressure)에 도달하여 배출하게 될 터인데

임계온도와 압력을 초과한 상태라고 하면 액상이 존재하지 않으므로 증발잠열도 없이 모두 초임계 가스상태로 용기내에 존재하다가 Set Point에서 분출하게 될 것입니다.

(2) 이때의 필요한 배출량 이라고 하면 증발잠열로부터 구할 수 없기 때문에 복사열이 용기내의 가스를 가열하여 승온됨에 따라 늘어나는 부피로 계산되어야 할 것입니다. 화재시 주로 액이 용기벽과 접하고 있는 면적에 대해서 전열된다고 보고 배출량을 구하는데 초임계 상태에서는 접액면적이 없기 때문에 이런경우에 대비해서 화재시 기상에서도 전열되는 경우를 API 세미나에서 거론한 바 있었는데 아직 Standard로 정해지 않은 것 같습니다.

(3) PSV는 배출량이 큰 경우만 고려하면 되기 때문에 Fire Case가 아닌 다른 큰(Governing) Case를 적용했을 것입니다. 화재시 PSV가 열리기 전까지는 System이 열려있든지 닫혀있든지 상관이 없지만 PSV가 열리는 점에서는 늘어나는 부피를 System에서 모두 배출해 주어야 하기 때문에 System이 닫혀있다고 보고 PSV만의로의 배출량을 정하는 것이지 이를 두고 Blocked Outlet Case로 간주하여 화재 Case와 중복된 경우로 보는것은 아닙니다.