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  isothermal flash와 adiabatic flash의 차이
  글쓴이 : 파르데스   고유ID : dynast     날짜 : 18-02-13 01:34     조회 : 439    
안녕하세요. Flash Distillation에 대해 공부하다가 궁금한 것이 있어서 질문드립니다.
Perry's Handbook에서 Isothermal Flash와 Adiabatic Flash를 구분했더군요. Flash라는 것이 고압의 액체가 밸브의 throttling을 통해 감압되어 기체와 액체상으로 분리되는 것이고 Flash전과 후는 등엔탈피과정으로 알고 있습니다. 아래 그래프에서 보면 P-xy선도에서 고압의 Liquid가 감압되어 V+L 영역으로 진입하여 그 압력의 Saturated Vapor와 Saturated Liquid상태로 정해진 조성으로 나누어 지는 과정일텐데 이것이 Constant T상태에서 일어나는 것을 isothermal flash라고 이해했습니다.
Pxy diagram에 대한 이미지 검색결과
1. 등엔탈피 과정에서 기체phase가 액체의 엔탈피를 잠열의 형태로 가져가며 상태변화하여 기상과 액상으로 나뉘는 것으로 이해했거든요. 그리고 그 과정에서 항상 온도가 감소한다고 알고 있었는데 온도가 변하지 않는 Flash가 정말 있는지 궁금합니다.  
2. 만약 맞다면 실제 운전에서 어떻게 이렇게 조건을 컨트롤할 수 있는지 궁금합니다.
3. 그럼 제가 알고 있던 온도가 떨어지는 Flash들은 모두 adiabatic flash인지요? 저는 flash되는 드럼에 스팀을 주거나 cooling을 시키는 경우를 보지 못해 기본적으로 모든 flash를 adiabatic flash라고 생각했었는데 공부하다 보니 isothermal flash와 adiabatic flash에 대해 정확한 구분이 궁금해졌습니다.
혼자 공부하는 입장에서 이 사이트에서 많은 도움을 받고 있습니다. 항상 감사드립니다.  

스테파노 Stefano   18-02-13 17:06
Isothermal Flashing은 원하는 압력으로 감압후 떨어진 온도를 Flash Drum을 가열하여 원하는 온도로 맞추어 주는 방법입니다.  당연히 가열을 위해 열이 필요한 공정입니다.  이 경우 <온도>가 중요하기 때문에 그리하는 것이고,

반면 Adiabatic Flashing은 원하는 압력으로 감합하여 떨어진 온도에서 기-액 평형상태로 분리하는 공정입니다.  가열은 필요없지요. 대부분의 Flashing 공정은 이 방법을 따릅니다.  이 경우 <압력>이 중요하기 때문에 원하는 압력으로 낮추다 보니 그 때 분리되는 기-액을 각각 취하게 되는 것이지요.   

추가 참고로.... Flashing 공정은 주로 주 공정 후단에서 회수되는 고온의 액상물질을 저압으로 회수하거나 고온의 Condensate를 저압의 스팀을 회수하면서 응축수를 분리해 내는 목적으로 사용됩니다. 따라서 주로 <압력>을 낮추는 목적으로 사용되기 때문에 Adiabatic 공정이 거의 대부분입니다.  압력을 낮추었을 때 얻어지는 증기를 이용하는 것이 유리하기 때문에 고온 고압의 Condensate는 중압의 Steam으로 회수하는 것이지요.  그러므로 압력을 완전히 낮추지 않고 원하는 (유용한)압력으로 낮추게 됩니다.  중압이 생기면서 남아있는 응축수는 다시 저압스팀압력까지 낮추기 위해 Adiabatic Flash Drum을 사용하고 그리고도 남는 Condensate는 Dearator의 압력까지 낮추면서 Condensate로부터 발생하는 증기를 이용합니다.
파르데스 dynast   18-02-19 02:09
스테파노님 감사합니다. 명절은 잘 보내셨는지요? 확인이 조금 늦었지만 추가적으로 궁금한 사항이 있어 남깁니다.

(1) Isothermal Flashing을 Adiabatic Flahing후 증기가 발생하여 빠져 나간 후에 남은 액상의 온도를 다시 감압 전 온도로 맞춰주는 것으로 이해해도 될런지요? 그렇다면 엄밀히 말해 Isothermal Flashing이라는 것은 Adiabatic Flashing후에 외부의 열로 승온을 하는 과정인데 그렇다면 사실 Isothermal Flashing이라는 것이 성립하는지 모르겠습니다. 마치 Condensing했다가 이후에 다시 Boiling해서 온도가 다시 돌아왔다고 해서 그 일련의 과정을 Isothermal이라고 하진 않는 것처럼요. 제가 잘못 이해한 부분이 있다면 알려주시면 감사하겠습니다.

(2) 말씀하신 Flashing을 통한 STM회수는 STM Generator가 없고 외부에서 STM을 공급받을 경우에 주로 쓰는지, 아니면 BFW로 쓰든 Flashing을 하든 에너지 입장으로 봤을 땐 별 차이가 없는지, 아니면 Flashing이 더 유리한 것인지 궁금합니다. 다시 말해 STM Generator가 있는 상황이라면, BFW와 Flashing을 통한 STM회수는 일반적으로 어떤 것을 먼저 고려하는지 궁급합니다. (예를 들어 당사는 25K, 10K, 3K, 1K 스팀을 사용하는데 1K Cond는 버리고, 다른 스팀들은 사용후 발생하는 Condensate를 말씀하신 것처럼 Flashing을 통한 STM회수를 거치지 않고 STM Generator로 Feed되는 BFW로 다시 쓰는 것으로 알고 있습니다.)
스테파노 Stefano   18-02-24 12:12
A1) Isothermal Flashing은 Flashing 되고 남은 액의 온도를 원래의 온도로 맞추어 준다는 의미가 아니고 감압전 압력에서 액상의 물질을 가열하면서 원래의 온도와 같은 온도에서의 압력으로 기-액을 분리하는 과정에 해당합니다.  실제 공장에서 이럴게 운전되는 공정은 거의 없습니다.  대부분의 경우 단열과정으로 운전됩니다. 

굳이 Isothermal Flashing을 계산해 보는 이유는 온도변화없이 압력만 변화할 경우에 필요로 하는 열량이 얼마나 되는가를 알아보는 것이고 또 그 상태에서 기-액 평형으로 분리되는 각 상의 성분의 분포가 어떻게 분포되는 가를 알아보는 것입니다.

따라서 액의 온도만 맞추어 주는 것으로 이해하는 것은 맞지 않고  단열 감압후라도 기-액의 온도를 모두 동일하게 맞추어 주는 과정이라고 이해해야 합니다.   

Isothermal Flashing에 소요되는 열량은 결국 1) 팽창후 기-액을 모두 원래의 온도상태로 만들어 줄때 P*V에 해당하는 에너지와 2) 기상으로 된 성분의 증발잠열 Λ 및 3) 팽창후 기상과 액상의 온도를 원래의 온도로 높여주는 현열로 사용됩니다.

A2) 고압 Steam의 Condensate는 고온에서 잠열을 내놓고 응축된 액상의 물질이라서 전체를 다른 가열원으로 사용하기에는 (잠열이 없어서) 별로 유용하지 않고 또 그 온도, 압력으로 계속 유지하기에도 적당하지 않은 유체이지만 압력을 낮추어 주면서 스팀이 생성되기 때문에 이 스팀을 저압스팀에 연결시켜 사용하도록 하는 것라는 것을 설명한 것입니다.

실제 여러 압력의 스팀헤더를 사용하는 공장에서는 이 방법이 기본적으로 사용되고 있습니다.  여러 압력의 스팀을 사용하는 이유는 가열에 사용하는 온도가 다양하기 때문이기도 하고 임계온도 이상의 고온의 스팀이 사용되기도 하기 때문입니다. 
고압의 응축수를 대기압으로  Flashing 시킬때 발생되는 스팀 (이를 보통 "Live Steam" 이라고 부릅니다. )을 버린다는 것은 열손실이 큽니다.

저압 보일라가 없어서 그리하는 것이 아니고 모든 Condensate를 BFW Tank나 Deaerator 압력까지 낮추어 주기전까지 발생되는 스팀을 저압헤더에 연결하여 유,불리를 떠나서 당연히(열손실없이) 사용할 수 있도록 하기 위함입니다.

귀사에서 <..1K Condensate는 버리고...> 있는 것으로 보이는데 이는 "열 에너지"의 손실일 뿐만 아니라  애써 수처리 과정에서 제조한 순수를 버리는 것입니다.  만일 실제로 그리하고 있다면  당장 이들을 회수하여 사용하도록 개선해야 합니다.
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