Stefano    07-01-31 23:03 (0) Distillation Column에서 Feed를 가열해 주는 목적은 ①버릴지도 모르는 열을 Cold Feed를 예열하면서 열을 회수하고,②Furnace Preheater에 들어가기전 Light Gas를 미리 분리하기 위함입니다. Feed가 가열되면서 온도가 올라가고 Pipe를 통과하면서 압력이 떨어지면 Feed 성분중 일부 저비점 물질들이 증발되는 현상을 피할 수 없는데 Heater에 도입하기전 Feed Flash Drum을 둠으로써 Furnace의 증기부하를 줄여주게 됩니다. (1) 질문에서의 경우 Feed Pump로부터 Desalter까지의 압력은 Desalter 뒤에 부착되어 있는 Back-Pressure Regulator(Upstream Pressure Control Valve, UPCV)가 달려있어 압력조절에 의해 증발을 억제하고 있는데 열교환기를 거치면서 Vapor Fraction이 과다해서 배관에서 진동이 유발되는 것으로 판단됩니다.  특히 압력조절 밸브 2개 모두 Full Open 상태로 운전되고 있는 것으로 봐서 Feed 예열시 발생되는 증기의 분율이 설계치보다 매우 높게 운전되고 있는 것으로 판단됩니다. (2) Flass Vessel 혹은 Knock-out Vessel의 Sizing에 관해서는 여러 서적에서 다루고 있는데 대체로 Ludwig의 APD, API RP12J에 소개된 방법이 사용되고 있으므로 참고하시고 필요하면 추가 질문 바랍니다. 그러나 Drum의 진동 문제라고 하면 Vessel보다는 인입 배관의 흐름 조건이 Two-Phase Flow Pattern 중에서도 "Slug" 혹은 "Plug" Flow 상태로 흐르기 때문에 일어나는 현상일 것입니다. 따라서 우선 Two-Phase Flow 상태에서 Sluggish Flow가 되지 않도록 (배관내 압력을 높여줌으로써)Flashing Vapor의 Fraction을 낮추어 주거나 배관경을 늘여주어야 할 것입니다.  이미 설치된 공장이고 운전중이라면 전자를 고려해야 할 것으로 봅니다.  그러나 Preflash Drum으로부터 Furnace로 흘러들어가는 Liquid Fraction의 유량은 Drum 압력의 0.5승에 비례하여 흐르게 되는데 압력이 너무 높으면 Vapor 성분이 Liquid와 함께 Heater로 흘러들어갈 우려가 있기 때문에 Heater에 흘러들어가는 유량이 일정하게 유지되는 범위에서 Drum 압력을 상승시켜야 하는 제약이 따르게 될 것입니다 . Flash Drum의 압력조절밸브를 By-pass 상태로 하고 있는 이유가 ①Feed 성분중 Light 성분이 증가하였는지②Feed 온도가 너무 높게 가열되어 Vapor Fraction이 크게 증가한 것은 아닌지 설계치와 비교해서 확인해 볼 필요가 있습니다.  (3) Two-Phase 배관의 경우 적정 유속은 API RP14E Platform Piping System에서 경험적 얻은 아래의 수식 "Erosion Velocity"를 제곻하고 있습니다. 참고하세요. Ve, ft/s = c/(ρ)average (ρ)average, lbm/ft3 = Two-Phase Average Density c = empirocal constants, 100~250 c 값은 운전방식, Solid 유무, Pipe 재질등으로부터 정하는 상수이며 Solid가 없이 연속운전되는 경우 c=100을 적용하고 Ve값을 넘지 않으면 Erosion/Corrosion이 문제가 없다고 간주합니다.  Solid가 있을 경우에는 100보다 훨씬 낮은 값을 취해야 할 것이고 없을 경우라도 c=150~200를 취할 수도 있지만 자주 점검하거나 Erosion 방지위한 설계가 고려되어야 합니다.  (4) 종합적인 판단으로는 Flash Vessel의 압력을 낮게 운전함으로써 Drum으로 유입되는 배관에서 Vapor Fraction이 크게 늘어나 Two-phase Flow가 "Slug Flow" 혹은 "Plug Flow" 상태로 운전되기 때문인 것으로 판단됩니다. 현장 운전자료를 자세히 점검해 보시고 필요하면 재질문 바랍니다. (0) Distillation Column에서 Feed를 가열해 주는 목적은 ①버릴지도 모르는 열을 Cold Feed를 예열하면서 열을 회수하고,②Furnace Preheater에 들어가기전 Light Gas를 미리 분리하기 위함입니다. Feed가 가열되면서 온도가 올라가고 Pipe를 통과하면서 압력이 떨어지면 Feed 성분중 일부 저비점 물질들이 증발되는 현상을 피할 수 없는데 Heater에 도입하기전 Feed Flash Drum을 둠으로써 Furnace의 증기부하를 줄여주게 됩니다. (1) 질문에서의 경우 Feed Pump로부터 Desalter까지의 압력은 Desalter 뒤에 부착되어 있는 Back-Pressure Regulator(Upstream Pressure Control Valve, UPCV)가 달려있어 압력조절에 의해 증발을 억제하고 있는데 열교환기를 거치면서 Vapor Fraction이 과다해서 배관에서 진동이 유발되는 것으로 판단됩니다. 특히 압력조절 밸브 2개 모두 Full Open 상태로 운전되고 있는 것으로 봐서 Feed 예열시 발생되는 증기의 분율이 설계치보다 매우 높게 운전되고 있는 것으로 판단됩니다. (2) Flass Vessel 혹은 Knock-out Vessel의 Sizing에 관해서는 여러 서적에서 다루고 있는데 대체로 Ludwig의 APD, API RP12J에 소개된 방법이 사용되고 있으므로 참고하시고 필요하면 추가 질문 바랍니다. 그러나 Drum의 진동 문제라고 하면 Vessel보다는 인입 배관의 흐름 조건이 Two-Phase Flow Pattern 중에서도 "Slug" 혹은 "Plug" Flow 상태로 흐르기 때문에 일어나는 현상일 것입니다. 따라서 우선 Two-Phase Flow 상태에서 Sluggish Flow가 되지 않도록 (배관내 압력을 높여줌으로써)Flashing Vapor의 Fraction을 낮추어 주거나 배관경을 늘여주어야 할 것입니다. 이미 설치된 공장이고 운전중이라면 전자를 고려해야 할 것으로 봅니다. 그러나 Preflash Drum으로부터 Furnace로 흘러들어가는 Liquid Fraction의 유량은 Drum 압력의 0.5승에 비례하여 흐르게 되는데 압력이 너무 높으면 Vapor 성분이 Liquid와 함께 Heater로 흘러들어갈 우려가 있기 때문에 Heater에 흘러들어가는 유량이 일정하게 유지되는 범위에서 Drum 압력을 상승시켜야 하는 제약이 따르게 될 것입니다 . Flash Drum의 압력조절밸브를 By-pass 상태로 하고 있는 이유가 ①Feed 성분중 Light 성분이 증가하였는지②Feed 온도가 너무 높게 가열되어 Vapor Fraction이 크게 증가한 것은 아닌지 설계치와 비교해서 확인해 볼 필요가 있습니다. (3) Two-Phase 배관의 경우 적정 유속은 API RP14E Platform Piping System에서 경험적 얻은 아래의 수식 "Erosion Velocity"를 제곻하고 있습니다. 참고하세요. Ve, ft/s = c/(ρ)average (ρ)average, lbm/ft3 = Two-Phase Average Density c = empirocal constants, 100~250 c 값은 운전방식, Solid 유무, Pipe 재질등으로부터 정하는 상수이며 Solid가 없이 연속운전되는 경우 c=100을 적용하고 Ve값을 넘지 않으면 Erosion/Corrosion이 문제가 없다고 간주합니다. Solid가 있을 경우에는 100보다 훨씬 낮은 값을 취해야 할 것이고 없을 경우라도 c=150~200를 취할 수도 있지만 자주 점검하거나 Erosion 방지위한 설계가 고려되어야 합니다. (4) 종합적인 판단으로는 Flash Vessel의 압력을 낮게 운전함으로써 Drum으로 유입되는 배관에서 Vapor Fraction이 크게 늘어나 Two-phase Flow가 "Slug Flow" 혹은 "Plug Flow" 상태로 운전되기 때문인 것으로 판단됩니다. 현장 운전자료를 자세히 점검해 보시고 필요하면 재질문 바랍니다.

정성진    07-01-31 23:03 많은 도움이 되겠습니다. 답변 감사드립니다. 많은 도움이 되겠습니다. 답변 감사드립니다.