게시판 > 질답게시판 > Gas/Solid Phase상의 Reactor에서 Blow-down Vent 시 Gas에 함유되는 Solid 유량 계산

스테파노 Stefano

14-10-21 14:42

(1) Gas-Solid Particle 이 공존하는 Fluidized Bed에서 Gas를 배출함에 따라 유출되는 Solid의 양을 추정하는 방법을 찾으면 될 것입니다. 따라서 우선 아래의 1차 힌트를 이용하여 풀어보시기 바랍니다

i) Blow-down 시점에서의 반응기내 Particle Size의 분포를 알고
ii) Solid-free Gas를 Vent함에 따라서 미세한 입자로부터 날라가 배출될 것이므로
iii) Particle Size, Density, porosity에 따라 Blow-down 노즐 위치의 반응기 단면에서 Minimum Fluidization을 일으키는 Piticle 입경을 구하고
iv) 그 이하의 입경을 가지는 입자는 모두 배출된다고 가정하여 계산하면 될 것 같습니다.

(2) Fluidization 계산시 공탑속도(Superficial Velocity)는 Particle-free Velocity가 될터인데 이를 먼저 구한다음 여기에 Powder가 포함되어 날아가는 량을 계산하면 되지 않을까요?

잭승 zzackson

14-10-21 15:35

허접한 질문에 힌트를 구체회시켜주셔서 감사드립니다.

i) Particle Size의 분포라는게 실험치의 Size가 아닌, 해당 압력 및 온도에서의 Particle Size 말씀하시는건지 궁금합니다.
-> 이 경우, 분포도 계산으로 평균값으로 Spectrum을 구성하면 될까요?
iii) Minimum Fluidization Particle 입경을 구하는 방법이 있는지 궁금합니다.

스테파노 Stefano

14-10-21 15:58

(1) 추가질문 답변
(iA) 맞습니다. Gas-Phase 반응기로 보이는데 반응기 상부에서는 중합이 계속진행되고 있는 고분자들이 날아가지 않는 정도의 속도로 개스를 배출시켜서 다시 반응기로 순환시킬 것으로 보입니다.

배출되는 Monomer의 일부를 Blow-down시켜 버린다는 것인데 반응기에서 취출하는 노즐이 달려있는 곳에서 가스중에 들어있는Particle의 분포를 의미합니다. 굵은 입자는 유동층에서 가라앉아 있을 것이지만 입도가 아주 낮은 고분자는 Blow-down시 Gas에 Particle이 섞여 배출될 수 있다고 보는 것이지요.

따라서 입자의 평균값이 중요한 것이아니고 반응기내 유동되는 조건에서 Blow-down 가스에 혼합되어 배출될 수 있는 크기 이하의 모든 Particle 은 배출되어 손실될 것입니다.

(iiiA) 유동층 관련서적에서 Ergun Equation을 찾아보면 됩니다.

http://en.wikipedia.org/wiki/Ergun_equation
http://nptel.ac.in/courses/103104043/Lecture_pdf/Lecture33.pdf

(2) 반응기의 Top부분 Gas 유량에서 유동할 수 있는 최대크기의 입경을 구하는 것인데 이는 반응기를 수직으로 흘러가는 유량을 먼저 정해두고 이 유량이 최소유동유속(Minimum Fluidization Velocity)가 되기위한 Particle Diameter를 구하는 방법입니다. 위의 두번째 참고싸이트에 수식이 나타나 있습니다.

(3) 참고로..혹시 배출구에 Cyclone이 달려있다면 Cyclone에서 달아나는 Particle의 일부를 회수할 수 있기 때문에 만일 그러하다면 Cyclone 계산수식을 사용해야 할 것입니다.

잭승 zzackson

14-10-22 08:37

(iA) 말씀해주신 내용 잘 이해했습니다. 정확히 Blow-down 목적을 말씀드리면, Kill System입니다.
Power Fail 등 Emergency 상황에서 반응을 끝내기 위해 촉매독인 CO를 넣어주면서 일정 유량 이상으로 Flare Closed Loop로빼주어야 되는데 고형물이 함께 빠져나갈 때의 Hydraulic 계산을 위해 고형물의 Weight Percent를 가정하는 중이었습니다. 말씀해주신 내용 잘 활용하겠습니다.

(3) 불행히도 Cyclone이 없으며 8"->24"로 확관만 될 따름입니다.

굉장히 감사합니다. 좋은하루 되세요ㅎㅎ

스테파노 Stefano

14-10-23 21:07

도움이 되었다니 다행입니다. Cyclone이 설치되어 있지 않다고 해도 배출구 부분에 Boiler Drum에서 사용하는 Damper를 두는 것도 하나의 방법입니다.

8" Nozzle을 통과한 후 압력변화가 거의 없이 24"로 확관되어 흐른다면 8"관을 통과하면서 포함되어있던 입자들은 갑작스런 유속 감소로 Particle이 배출구 확관부분에 누적될 우려가 있을 수도 있으므로 설계시 누적되는 Particulates를 배출할 수 있도록 하여야 하겠지요. 감압변을 거쳐나간다고 하면 Particle 누적은 없지만 자주사용하는 경우 Erosion이 문제가 될수도 있을 것으로 봅니다.

스테파노 Stefano

14-10-23 21:07