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  공정모사기에 관해 질문드립니다.
  글쓴이 : 뚝닥뚝닥   고유ID : ghdqja713     날짜 : 18-07-19 19:39     조회 : 672    
안녕하세요 pro2를 이용해 공정모사를 해보고 있는 학생입니다.
시뮬레이션을 돌릴 때 thermodynamic equation을 선택하는 것이 매우 중요한 과정이라고 알고 있습니다.
예를 들어 SRK는 탄화수소계, 기체 상태의 물질을 다룰 때 사용하는 등..
구체적인 이유를 알아보기 위해 논문을 찾아보던중 의문이 들어 질문 드립니다..

1. pro2 내에서 저희가 원하는 압력, 온도 조건의 실험데이터를 얻을 수 있나요?
2. thermodynamic equation을 선택하는 논리적인 방법이 있나요?
3. 번외로 valve와 expander의 차이점이 무엇인가요..?
4. 혹시 pro2 내에서 valve를 열고 닫는 모사를 할수 있나요?



오승수 indexnail   18-07-20 09:45
-. 원하는 실험 데이터가 무슨 말씀인지 명확히 해주셔야 할 것 같네요.
-. EOS의 논리적인 선정 방법이 있으면 좋겠지만, 선배들의 경험에 의존하는 수 밖에 없습니다. 그리고 뭘 선정하더라도 현업과는 많은 차이를 보여줄겁니다. 실제로, 학부생 때 모사했던 공정에 실제로 배치받아 현재 근무중입니다만... 차이가 심하네요. 직장생활하면서 모사했던 공정을 지금 공정에 맞게 맞춰봤음에도..^^;
-. 혹시 PRO-2 매뉴얼은 읽어보셨나요? 매뉴얼에 간략하게 EOS 선정에 대한 내용이 있었던 걸로 기억하고 있습니다. 좀 두꺼워도 한번 정도 읽고 공정모사를 하는걸 권장합니다.
-. PRO2도 Dynamic이 되니 V/V를 여닫는 것이 가능합니다. 하지만 라이센스가 없을 겁니다. 있더라도 학부생에겐 공유하지 않겠죠. 현업에서도 Dynamic 라이센스 비용 때문에 특정 인원 이상 동시 접속을 못하게 막아두거든요.
스테파노 Stefano   18-07-20 11:07
(A1) 오승수 님의 답글에서도 지적했듯이 어떤 실험인지 구체적으로 설명해야 답이 가능합니다.  잘알려진 물질이 참여한느 화학반응이라면 Gibbs' Free Energy of Formation 데이터로부터 반응 평형을 계산하여 "평형전환율"에 따른 반응을 계산해 낼 수 있지만 Library가 빈약하여 대부분의 경우 반응을 계산해 낼 수 없다고 보면 됩니다.  결국 실험으로 찾아낼 수 밖에 없는 셈이지요.

(A2) 공정모사기 매뉴얼에 개략하게 Model 선정 Guide가 있어서 참고하면 되지만 데이터의 검증은 결국 사용자의 몫입니다.  여러 모델 수식을 적용해 보고 실험데이터와 가장 비슷한 모델을 골라내는 작업이 필요하다는 이야기 인데 결국 실험없이 검증이 불가능하다는 뜻이지요.

(A3) Valve는 외부와 열수수, 에너지수수 없이 단순히 압력을 낮추는 역할을 하기때문에 단열과정, 등엔탈피 과정으로 계산되는 밸브(장치)이고  Expander는 압력을 낮추면서 동력 에너지를 외부에 방출하는 장치라서 배출유체는 그 방출한 에너지 만큼의 엔탈피가 낮아지는 장치입니다.  후자는 냉열을 만들어내는 장치에서 많이 쓰이는데 동력을 얻으면서 유체의 온도를 떨어뜨리는 효과를 갖기 때문이지요.  얻은 동력은 가스를 압축하거나 액을 펌핑하는데 사용하고, Expander 출구의 온도를 더 떨어뜨리고자 한다면 Expander 입구 압력을 높이고 온도를 낮추어 팽창시키면 됩니다.

(A4) PRO/II에 간단한 Dynamic Simulation 기능은 기본내장 되어 있지 않나 확인해 보세요.
이종석 chemtech   18-07-23 17:46
1. pro2 내에서 저희가 원하는 압력, 온도 조건의 실험데이터를 얻을 수 있나요?

목표하는 것에 대하여 공정모사를 통해 개략적인 운전조건 을 알고 조건을 확인하여 실제로 실험할때 이 조건을
적용하여 실험을 하면 됩니다. 잘 알려진 물질들에 대해서는 잘 맞는 편이나 극성 물질과 비극성 물질들이 혼합된
경우나 기타 특수한 물질들이 있는 경우에는 binery 값을 알고 이를 적용하면 맞으나 실제 이 값을 모르는 경우가
많으므로 반대로 실험실적으로 실험을 통해 구해서 공정모사를 해야하는 경우가 많습니다
공정모사 프로그램은 계산기와 같아서 이렇듯 값들을 적절하게 입력해 주어야만 정확한 모사를 할수가 있습니다

2. thermodynamic equation을 선택하는 논리적인 방법이 있나요?

논리적인 방법은 없으나 개략적인 방법은 있습니다 즉 우선은 극성 물질인지 비극성 물질인지를 확인하고
극성 물질 이라면 이것이 electrolyte 인지 판단해서 electrolyte 라면 electrolyte model을 적용하고 electrolyte 물질이
아니라면 압력이 낮은경우 (통상 10bar 기준) interaction prametrs 가 있다면 Liquid/Liquid 일경우는 NRTL 등등...
앞력이 높은경우는 PR, PSRK 등등을 사용한다 는 식으로 기본적인 규정은 있으나 석유화학 기타 화학공정 에서는
극성 비극성 이 혼재 하거나 electrolyte가 포함되어 있던지 하기 때문에 잘 맞지 않으므로 실험실적으로 운전조건
과 평형 데이터를 찾아 이를 이용해서 공정모사를 해야만 합니다

3. 번외로 valve와 expander의 차이점이 무엇인가요..? - 스테파노님 설명 참조

4. 혹시 pro2 내에서 valve를 열고 닫는 모사를 할수 있나요?

밸브를 여닫는 경우라면 Dynamic Simulation을 해야하며 당연하게 Dynasim 이라는 별도의 프로그램이 있으므로
이를 이용하여 공정모사를 하면 됩니다
뚝닥뚝닥 ghdqja713   18-07-24 20:43
+ 추가 질문드립니다.

결국 Molecular sieve를 사용하는 PSA 공정을 모사하는 중간에 이 unit operation이 운용되는 조건에 대해 질문드립니다.

Molecular sieve를 통해 흡착된 물이 purge될때는 regeneration 공정의 온도 압력을 따라가는 것 같은데

dehydration이 된 feed는 어떤 온도와 압력을 따라가야 하고 어느정도 수준의 온도 압력이 형성되는지 알 수 있나요?
이종석 chemtech   18-07-25 14:08
질문이 너무 막연하네요 흡착조건은 물질마다 다르기 때문 입니다.

예를 들어 에탄올을 Dehydration 할때 공급온도는 100~150도, 공급압력은 1.5~2 bar.G 로 운전 합니다.

이경우 차압은 100~200 mbar 정도가 생기며 따라서 공급압력 1.5 bar.G 이라면 흡착탑 출구 압력은

1.4 bar.G 가 되며 이 압력으로 일부는 재생탑에 들어 간다고 보시면 되겠지요. 이 경우는 탈수된 에탄올

가스로 Molecular sieve에 흡착된 물을 제거 합니다.

이경우 탈수된 에탄올의 온도는 거의 동일 하다고 보시면 됩니다

물론 물질에 따라서 온도의 차이가 있을수도 있으며 재생 운전조건도 물질에 따라 달라지게 됩니다

스팀으로 재생하는 경우도 있고 탈수된 것을 이용해 탈착하는 등 여러방법이 있지요

질문하신 탈수된 feed 의 압력은 Molecular sieve 의 차압만큼 줄어든 압력이 되고 온도는 거의 동일하다고

보시면 되겠습니다 물의 흡착열은 453 kcal/Kg H2O 로 무시해도 되겠습니다
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