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  증류탑과 흡수탑 관련 질문입니다.
  글쓴이 : thermo   고유ID : thermo9798     날짜 : 17-04-20 01:55     조회 : 2498    

 

 


그림은 증류의 경우, 조작선이 평형선 아래에

기체흡수의 경우, 조작선이 평형선 위에 위치한다는 것을 나타낸 그림입니다.

위 그림은 이해갔으나, 의문점이 생겨 질문 남깁니다.

 

Q)흡수탑의 경우, 액체와 기체가 고이지 않으면서 접촉면적을 크게하기 위해 충전재를 넣는 것으로 알고 있습니다.

그렇다면 증류탑도 단(tray)대신 충전재를 넣으면 안되나요?

어차피 액체와 기체가 향류로 흐르기 때문에, 평형이 아닌 두 물질(,)은 알아서 접촉하면서

물질전달을 할 것 같은데..충전재를 넣는 것이 아닌 단을 설치하는 이유가 궁금합니다.


(+) 계속 공부하다보니, 증류탑 중에서도 packed bed column을 사용하는 증류탑도 있다는 것을 알았습니다.

화학공학도로서 이론단수 구하는 것이 증류탑 파트에서 큰 비중을 다뤄서인지

충전재를 넣어도 된다는 것을 잊고 있었네요ㅎㅎㅎ....

그렇다면 이때는 단 없이 충전재만 넣는 건가요?

충전증류탑과 단증류탑의 차이점이 무엇인가요? 각 공정마다 사용하는 증류탑종류가 있는건가요?





마동쓰 com2356   17-04-20 17:23
안녕하세요, 부족한 내용이지만 도움이 될까 싶어서 댓글 남깁니다. 제가 생각한 내용이니 혹시 정답이 아닐 경우 다른 분들께서 수정해주시면 감사하겠습니다.

(A1) 원유를 증류하는 column을 예로 들면, side로 납사, 등유 등 다양한 stream을 빼내야 하며 경우에 따라 pump around와 같은 조작도 해야할 것입니다. 이때 tray column이 아니라 packed column이면 side stream을 빼내기 어려울 테니 주로 tray column을 사용할 것이라고 예상됩니다.

(A2) Packed column과 Tray column에는 각 장단점이 있습니다.
-Packed column
장점: 압력 강하가 낮으며 foaming 또는 liquid hold up 경향이 낮습니다.
단점: Side stream을 빼내기 힘들며 불순물이 많은 fluid의 경우 fouling 또는 plugging 경향이 큽니다. 그리고 tray column보다 분리의 성능을 예측하기 힘들며 탑이 길어질수록 액체를 redistribution해줘야 합니다.
-Tray column
장점: Side stream을 빼내기가 용이하며 fouling 경향이 낮습니다
단점: 압력강하가 크며 foaming경향이 큽니다

그리고 packed column의 경우 tray column과 다른 내부 구조를 가지며 random packing 또는 structured packing으로 내부를 구성할 수 있습니다.

부족하지만 도움이 되셨으면 좋겠습니다.
스테파노 Stefano   17-04-20 18:05
보충설명합니다.
(1) Side-draw 문제는 Tray Column이 나 Packed Colmn이나 차이가 없습니다.  두경우 모두 액을 모으는 단 "Chimney Tray"이 필요합니다. 

(2) Tray Column은 Load 변화여 적응성이 높지만 Packed Column은 저부하 운전시 Channeling 현상에 의해 효율저하가 큽니다.  Valve  Tray가 Turn-down Ratio 가장큽니다

(3) Tray Column은 효율이 떨어지면 단 수를 늘이면 되지만 Packed Column인 경우 효율이 떨어지면 HETP (Height Equivalent to Theoretical Plate)의 높이가 늘어나기 때문에 충전량을 늘여주어야 합니다.
     
마동쓰 com2356   17-04-20 18:34
좋은 말씀 감사합니다. 스테파노 님께서 말씀하신 내용중에 궁금한 점이 있습니다. 제가 작성한 글이 아닌데 꼬리 질문해서 thermo님께 먼저 죄송하다는 말씀 드리겠습니다.

(AA1) Turn-down ratio가 정확히 무엇을 의미하는지 궁금합니다. 대략적으로는 어떤 hole을 통과할 때, 통과하기 전의 max flow를 통과 후 min flow로 나눈 값이라고 알고 있습니다. 이 값이 클수록 정확히 어떤 측면에서 장점이 있는지 궁금합니다.
스테파노 Stefano   17-04-20 19:37
보출설명없이 설명해서 미안합니다.  이곳에서 여러번 사용했었던 것이지만...

Turn-down Ratio:  Turn-down은 문자그대로 라디오 볼륨을 줄이는 것을 의미합니다.  여기서는 운전(사용) 용량을 얼마나 줄일 수 있느냐의 지표로 사용되지요.
 
원래 계측분야에서 많이 사용하는 용어인데 최대측정가능 용량을 최저 측정가능 용량을 의미하나.
공장의 운전범위를 이야기 할 때는 (최고운전가능 용량/최저 운전가능용량)의 비를 말합니다. 

Turn-down Ratio가 크다는 뜻은  예를 들어 120% 최대운전가능용량 / 50% 최저운전 가능용량 이라고 하면  Turn-down Ratio 2.5가 되지만 이런 비율을 질문받으면 설계용량 공장규모를 기준으로 할 때  70%까지 운전가능한가 50%운전가능 등으로 대답하는 것이 일반적입니다.  최대용량이나 최저용량이 좀 불확실한 경향이 많기 때문이지죠.

여하튼 Turn Down Ratio를 비율로 이야기 할때는 클수록 좋고  %로 이야기 할 때는 낮은 수치가 공정의 융통성이 크다는 뜻입니다
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