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스팀드럼 실제 생성되는 스팀량 계산

글쓴이 : 공학도다 고유ID : dksqjawjs 날짜 : 16-09-10 02:30 조회 : 5536

RX'(Reactor) Steam Drum에서 생산되는 양을 실제 반응식을 이용해 계산/비교해 보려고 합니다. 다음과 같이 계산하려고 하는데 이렇게 계산하는게 올바른 방법인지 알고 싶습니다. (RX에서 생성되는 반응열을 제거하기 위해 Steam Drum로부터 RX Bottom Shell Side로 BFW가 들어가 반응열에 의해 Thermosyphon 현상으로 STM+BFW가 다시 RX' Steam Drum으로 되돌아갑니다. 먼저 반응기 내의 반응식은 다음과 같습니다.

C2H4 +1/2O2 -> EO +24.7kcal/gmol(정반응)

C2H4 + 3O2 -> 2CO2 + 2H2O +320kcal/gmol(부반응)

현재 C2H4 Feed량 28.1T/H, Selectivity=86%라고 가정하면 28.1T/H을 A mol로 환산하여 A*24.7*0.86 과 A*320*0.14 식을 통해 총 B kcal 이라는 총 열량을 얻을 수 있습니다.

반응기 Tube로 Feed되는 Gas(165℃) 반응기를 거쳐 outlet 온도(252℃)까지 승온되는데 Q=cmT 식을 통하여 C kcal 열량을 계산합니다. 반응열이 전부 회수되는 것이 아니고 일부는 Feed Gas 현열로 전달된다는 판단하에 이 부분을 반영하기 위해 (B-C)kcal 이 값을 Steam Drum 압력(39.5KG)에 해당하는 포화Steam 잠열 값으로 나눠 주면 원하고자 하는 RX Steam Drum의 생산량이 도출되는지 궁금합니다.

스테파노 Stefano

16-09-13 10:10

1) 질문에서 설명한 방법은 C2H4의 Conversion이 100%일때의 계산입니다. 만일 100%Conversion이 아닌 경우라면 B값에 Conversion X 을 곱하여 전체 발열량으로 계산해야 할 것이고,
2) Feed CH4와 O2 몰수가 정확히 Selectivity와 일치할 때에만 맞는 계산이고
3) 반응기 투입온도와 배출온도가 같았을 경우에만 적용가능한 방법입니다.

따라서 반응기가 일정한 온도로 유지되어있는 정상상태라고 보고 열수지를 다음과 같은 방법으로 계산하도록 하세요

(반응기 투입물질 CH4, O2 Enthalpy) + 반응열 (B X)*A + BFW 엔탈피 = (반응혼합물 출구 엔탈피 잔류 CH4, 잔류O2, 생성물 EO, 생성물 CO2, t생성물 수증기) + 생성수증기 엔탈피 + BW Blow-down 엔탈피 ...................(1)

생성수증기 X ton에 Blow-down 2%라고 한다면 BFW는 1.02 X ton, Blow-down 0.02 X ton이 될 것이므로 각각의 Specfic Enthalpy를 곱하여 (1)식에 대입한 후 X에 대해 풀면 발생된 Steam의 양이 얻어지고 BFW, Blow-down 량도 1.02X, 0.02X로부터 함께 구할 수 있습니다.