게시판 > 질답게시판 > (수정)Reboiler Steam Inlet control valve control (Process Feed Flow(FIC) VS Column Temperature(TIC))

스테파노 Stefano

17-01-03 20:02

글을 읽을 수가 없습니다. 인터넷익스플로러를 다시 시동해 보세요.

龍鳳 yongbong

17-01-10 14:41

(아는 한도내에서만 답변을 드려 봅니다.)

1) Temperature Control 을 하면 1,2,3의 operation 시나리오에서 각기 다른 값의 MTD를 가지게 됨
>> 이렇게 말씀하셨는데, 당연한 얘기인 것 같구요.

2) Feed Flow Control을 하면 Steam flow가 고정되기 때문에 1,2 의 Dirty/Clean의 영향이 없고, Turndown case에만 MTD가 달라지게 됨
>> Steam Flow가 고정되어 있다고 MTD가 변동이 없을 거라는 말씀은 잘 이해가 가지 않는군요. Dirty/Clean 상황에 따라 당연히MTD가 변동될 것으로 예상됩니다.

추가로, 설계 시 column temperature (또는 process reboiler outlet temperature) 로 steam flow를 Control할 때와 process feed flow ratio로 steam flow를 할 때의 차이가 무엇일까요?
>> Column temperature로 steam flow를 control하는 것이 일반 적이구요. 당연한 얘기이지만, Column temperature를 control 하는 이유는 product (이 경우에는 대체로 bottom product)의 Composition을 control 하기 위함 입니다.
Feed flow와 steam flow를 ratio로 control 하는 경우는 보기 드문데, 보통 많이 쓰는 control scheme으로 어떤 이유에서 인지 잘 control 되지 않을 때, 이런 저런 방법을 사용하게 되는데, 그 중의 한 방법으로 이해하시면 될 듯 합니다.

위 내용만으로 설명이 다소 부족할 수 있는데,
관련 내용은 Henry Kister의 Distillation Operation 책을 찾아 보시면 도움이 될 듯 합니다.

스테파노 Stefano

17-01-13 19:42

원래의 질문을 다운받아 요상한 무리(?)들을 제거해 인용하면 다음과 같습니다. 글을 올릴때 HTMR지원 형태로 입력했나 봅니다. 파일형식 옵션 선정을 달리해 보도록 하세요.

(Quote/)
안녕하세요, 초짜 엔지니어입니다. 항상 이 사이트를 통해 여러가지로 많이 도움을 받고 있습니다. 감사합니다. 새해 복 많이 받으세요.제가 궁금한 부분은 Reboiler Steam Flow control 부분입니다.

1) Reboiler가 이미 설치되어 있음.
2) Q = U*A*MTD에서 A값은 고정. (Area control을 안한다고 생각했을 경우)
3) Process Condition (In/Out Temperature 일정)은 동일하여 MTD는 Steam Pressure(Temperature)에 의해 변함.
4) U는 Clean / Dirty 두 가지 경우만 있음.

이와 같은 상황에서 operation 시나리오를 1.Normal/Dirty, 2.Normal/Clean, 3.Turndown/Clean 이렇게 세 가지로 나누었을 때,

1) Temperature Control 을 하면 1,2,3의 operation 시나리오에서 각기 다른 값의 MTD를 가지게 됨.
2)Feed Flow Control을 하면 Steam flow가 고정되기 때문에 1,2 의 Dirty/Clean의 영향이 없고, Turndown case에만 MTD가 달라지게 됨.

이렇게 생각되어 지는데, 혹시 이견이 있으시면 공유 부탁 드립니다. 추가로, 설계 시 column temperature (또는 process reboiler outlet temperature) 로 steam flow를 Control할 때와 process feed flow ratio로 steam flow를 할 때의 차이가 무엇일까요? 추운데 감기 조심하세요! 감사합니다
(/Unquote)

(1) 먼저 스테파노의 질문의 답을 먼저 올려놓겠습니다.

A1)은 이미 앞선 용봉님의 답글에서 답을 주었듯이 당연한 이야기지요. Steam, Condensate의 온도가 일정하고 Reboiler 입구 온도가 일정하더라도 Reboiler 출구 온도가 달라졌기 때문에 달라진다고 봅니다.

A2) Steam Flow를 Feed Flow에 연동(비례)해서 투입하고 있는 경우라면 Dirty(열전달계수가 낮아진 경우) Q = U*A*MTD에서 A가 동일하더라도 1차로 U가 낮아진 후 MTD도 낮아짐으로써 Q가 떨어지는 효과를 나타낼 것이고 Clean인 경우 반대현상이 나타나겠지요. MTD 변동이 없을 것이라고 인식하는 것에 용봉님의 의문을 지적했는데 스테파노도 용봉님의 생각과 일단 동감입니다.

(2) 위의 질문에서 Reboiler 출구에 온도계가 달려있고 이 온도계를 기준으로 Reboiler를 Control 하는 것으로 인식했다면 이는 잘못입니다.

대개 Overhead Vapor나 Bottom Vapor 각각의 온도는 성분에 따라 미세하게 달라지기는 하지만 성분농도가 높은 경우에는 사실상 온도차이가 거의 없는 경우가 많습니다. 특히 Binary System에서는 예를들어 Overhead Product 순도가 99.1%냐 99.3%냐에 따라 Vapor의 온도는 엄밀하게 차이가 있겠지만 이는 온도계의 오차범위에서는 동일시 됩니다. 마찬가지로 Bottom에서도 거의 동일한 온도를 나타내겠지요..

이렇게 설치된 온도정보에 제어밸브를 달아두면... 제멋대로 운전됩니다. 심지어 날씨변화에도 크게 흔들립니다. Boil-up Ratio에 따라 Reflux 절대량도 달라지고 그러다 보면 Product Quality가 불량나도록 하기도 하므로 Operator의 혼을 빼 놓기 십상입니다. 이런 경우라면 Feed Flow에 비례한 Control을 두면 둔감한 편이지만 크게 속썩이는 일은 줄어듧니다.

이런 현상 때문에 Temperature Control인경우에는 반드시 Reboiler 바로 출구가 아닌 Column 내 어느 특정단에 온도감지기를 두는 것이 관례입니다.

(3) Column Control 방법에는 여러가지가 있는데 각 방법에 따르는 특징은 앞서 소개한 참고서적에 잘 설명되어 있습니다. Column 운전을 마스터 하려면 반드시 Column Control 종류별 특질을 알아야 합니다. 안정적이고 유틸리티를 아끼려면 Column의 Control에 관심가져야 합니다. Column에서 공장의 상당한 부분의 에너지를 사용한답니다.

원래의 질문을 다운받아 요상한 무리(?)들을 제거해 인용하면 다음과 같습니다.    글을 올릴때  HTMR지원 형태로 입력했나 봅니다.  파일형식 옵션 선정을 달리해 보도록 하세요.

(Quote/)
안녕하세요, 초짜 엔지니어입니다. 항상 이 사이트를 통해 여러가지로 많이 도움을 받고 있습니다. 감사합니다. 새해 복 많이 받으세요.제가 궁금한 부분은 Reboiler Steam Flow control 부분입니다.

1) Reboiler가 이미 설치되어 있음. 
2) Q = U*A*MTD에서 A값은 고정. (Area control을 안한다고 생각했을 경우) 
3) Process Condition (In/Out Temperature 일정)은 동일하여 MTD는 Steam Pressure(Temperature)에 의해 변함. 
4) U는 Clean / Dirty 두 가지 경우만 있음.

이와 같은 상황에서 operation 시나리오를 1.Normal/Dirty, 2.Normal/Clean, 3.Turndown/Clean 이렇게 세 가지로 나누었을 때,

1) Temperature Control 을 하면 1,2,3의 operation 시나리오에서 각기 다른 값의 MTD를 가지게 됨. 
2)Feed Flow Control을 하면 Steam flow가 고정되기 때문에 1,2 의 Dirty/Clean의 영향이 없고, Turndown case에만 MTD가 달라지게 됨.

이렇게 생각되어 지는데, 혹시 이견이 있으시면 공유 부탁 드립니다. 추가로, 설계 시 column temperature (또는 process reboiler outlet temperature) 로 steam flow를 Control할 때와 process feed flow ratio로 steam flow를 할 때의 차이가 무엇일까요? 추운데 감기 조심하세요! 감사합니다
(/Unquote)

(1) 먼저 스테파노의 질문의 답을 먼저 올려놓겠습니다.

A1)은 이미 앞선 용봉님의 답글에서 답을 주었듯이 당연한 이야기지요.   Steam, Condensate의 온도가 일정하고 Reboiler 입구 온도가 일정하더라도 Reboiler 출구 온도가 달라졌기 때문에 달라진다고 봅니다.

A2) Steam Flow를 Feed Flow에 연동(비례)해서 투입하고 있는 경우라면 Dirty(열전달계수가 낮아진 경우) Q = U*A*MTD에서 A가 동일하더라도 1차로 U가 낮아진 후 MTD도 낮아짐으로써 Q가 떨어지는 효과를 나타낼 것이고 Clean인 경우 반대현상이 나타나겠지요.   MTD 변동이 없을 것이라고 인식하는 것에 용봉님의 의문을 지적했는데 스테파노도 용봉님의 생각과 일단 동감입니다.

(2) 위의 질문에서 Reboiler 출구에 온도계가 달려있고 이 온도계를 기준으로 Reboiler를 Control 하는 것으로 인식했다면 이는 잘못입니다.   
 
대개 Overhead Vapor나 Bottom Vapor 각각의 온도는 성분에 따라 미세하게 달라지기는 하지만 성분농도가 높은 경우에는 사실상 온도차이가 거의 없는 경우가 많습니다. 특히 Binary System에서는 예를들어 Overhead Product 순도가  99.1%냐 99.3%냐에 따라 Vapor의 온도는 엄밀하게 차이가 있겠지만 이는 온도계의 오차범위에서는 동일시 됩니다.   마찬가지로 Bottom에서도 거의 동일한 온도를 나타내겠지요..

이렇게 설치된 온도정보에 제어밸브를 달아두면...  제멋대로 운전됩니다.   심지어 날씨변화에도 크게 흔들립니다.  Boil-up Ratio에 따라 Reflux 절대량도 달라지고  그러다 보면 Product Quality가 불량나도록 하기도 하므로 Operator의 혼을 빼 놓기 십상입니다.    이런 경우라면  Feed Flow에 비례한 Control을 두면 둔감한 편이지만 크게 속썩이는 일은 줄어듧니다.

이런 현상 때문에 Temperature Control인경우에는 반드시 Reboiler 바로 출구가 아닌 Column 내 어느 특정단에 온도감지기를 두는 것이 관례입니다.

(3) Column Control 방법에는 여러가지가 있는데 각 방법에 따르는 특징은 앞서 소개한 참고서적에 잘 설명되어 있습니다.  Column 운전을 마스터 하려면 반드시 Column Control 종류별 특질을 알아야 합니다.   안정적이고 유틸리티를 아끼려면 Column의 Control에 관심가져야 합니다.  Column에서 공장의 상당한 부분의 에너지를 사용한답니다.